S函数写的BP-PID控制程序

参照薛定宇教授《控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用》第二版中8.3.3章节中的内容编写代码和搭建模型，对书中代码进行了部分修改，解决了权值初始化问题，采用二次选择后的权值做初值，控制效果比较理想，并在代码中编写了比较详细的注释。

function [sysx0strts]=nnbp_pid（txuflagTnhxitealfakF1kF2）
%T是采样时间，nh是隐含层数量，xite是学习率，alfa是动量因子，kF1和kF2的值分别来选择隐含层和输出层的激活函数
%以上参数在双击main中BP_PID模块后可以设置
switch flag 
    
case 0 [sysx0strts] = mdlInitializeSizes（Tnh）; 
case 3 sys = mdlOutputs（txuTnhxitealfakF1kF2）; 
case {1 2 4 9}sys = []; 
otherwise error（[‘Unhandled flag =‘num2str（flag）]）;
    
end;
% 初始化函数
function [sysx0strts] = mdlInitializeSizes（Tnh）

sizes = simsizes; 

% 读入模板，得出默认的控制量
sizes.NumContStates = 0;
sizes.NumDiscStates = 0;
sizes.NumOutputs = 4+7*nh;
%输出包括ukpkikdwi（4*nh）个及wo（3*nh）个
sizes.NumInputs = 7+14*nh;
%输入包括error（k）error（k-1）error（k-2）yout（k）yout（k-1）...
%rinu（k-1）wi_2（4*nh）个wo_2（3*nh）wi_1（4*nh）个及wo_1（3*nh）个
sizes.DirFeedthrough = 1;
sizes.NumSampleTimes = 1;

sys = simsizes（sizes）;
x0 = [];
str = [];
ts = [T 0];
% 系统输出计算函数
function sys = mdlOutputs（txuTnhxitealfakF1kF2）

wi_2=reshape（u（8:7+4*nh）nh4）;
wo_2=reshape（u（8+4*nh:7+7*nh）3nh）;
wi_1=reshape（u（8+7*nh:7+11*nh）nh4）;
wo_1=reshape（u（8+11*nh:7+14*nh）3nh）;
%权值更新，但有初始化问题（若不初始化，权值初值均为0，pid三个参数经过计算会一直保持为0.5）

% if sum（wi_2）==0  %初始化
%     wi_2=0.5*rands（nh4）;
%     wo_2=0.5*rands（3nh）;
%     wi_1=0.5*rands（nh4）;
%     wo_1=0.5*rands（3nh）;
% end

%以上注释的if---end部分为随机初始权值，效果不理想，采用以下代码对权值进行二次选择后作为初始权值，效果比较理想
%w_data.mat文件为权值随机初始化，输出稳定后确定的权值数据，可以load后作为网络初始权值，控制效果比较理想

if sum（wi_2）==0  %权值二次选择后初始化
    load w_data; 
    u=WW‘;       %WW里面前7个数据没有用，只是为了保持代码一致，随机给赋了7个值
    wi_2=reshape（u（8:7+4*nh）nh4）;
    wo_2=reshape（u（8+4*nh:7+7*nh）3nh）;
    wi_1=reshape（u（8+7*nh:7+11*nh）nh4）;
    wo_1=reshape（u（8+11*nh:7+14*nh）3nh）;
end
  
xi=[u（[641]）‘ 1]; %xi=[rinyouterror1]
xx=[u（1）-u（2）;u（1）;u（1）+u（3）-2*u（2）]; %增量式PID三个本量
I=xi*wi_1‘;
Oh=non_transfun（IkF1）; 
K=non_transfun（wo_1*Oh‘kF2）;
uu=u（7）+K‘*xx;
dyu=sign（（u（4）-u（5））/（uu-u（7）+0.0000001））;
dK=non_transfun（K3）;  %输出层激活函数的导数
delta3=u（1）*dyu*xx.*dK;
wo=wo_1+xite*delta3*Oh+alfa*（wo_1-wo_2）;
dO=2*non_transfun（I3）;  %隐含层激活函数的导数
wi=wi_1+xite*（dO.*（delta3‘*wo））‘*xi+alfa*（wi_1-wi_2）;
sys=[uu; K;wi（:）;wo（:）];  %输出数量为4+7*nh
% 激活函数及导数
function W1=non_transfun（Wkey）
switch key 
case 1 W1=（exp（W）-exp（-W））./（exp（W）+exp（-W））; %隐层激活函数
case 2 W1=exp（W）./（exp（W）+exp（-W））;           %输出层激活函数
case 3 W1=2./（exp（W）+exp（-W））.^2;             %输出层激活函数的导数
end

 属性            大小     日期    时间   名称
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     文件       2654  2018-11-07 19:46  sfunction_Cnnbp_pid.m

     文件        772  2018-11-01 21:08  w_data.mat

     文件      16239  2018-11-07 19:53  main.slx

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