【摘要】本文首先简单介绍了传统PID控制器的原理、结构及优缺点和BP神经网络的原理与特点，然后介绍了基于BP神经网络的数字式PID控制器的搭建的一种方法。
　　【关键词】PID；数字式；BP神经网络
　　1.PID控制器的原理及結构
　　PID控制器就是基于偏差的比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）的控制器，是工业过程控制中历史最悠久而且生命力最强的控制方式。由于PID控制器的算法相对简单，鲁棒性强，因此PID控制应用很广泛。根据国外相关机构的统计得知，实际应用中约有90%的控制回路采用PID控制器实现。随着现代控制理论的发展，业界不断涌现更新的控制方案，但至今PID仍是最重要的控制方式。下面简要介绍PID控制的结构及优缺点。
　　（1）比例环节对控制系统性能的影响。
　　比例环节的增益系数Kp可以即时的反映控制系统的偏差信号e（t），一旦偏差产生，则比例环节可以立即产生调节作用。由于一般系统均为负反馈，因此系统偏差将逐渐减小。
　　Kp的大小决定了比例环节作用的强弱。当Kp较大时，比例环节作用强，系统的偏差减小快。当Kp小时，则比例环节的作用较小。但是当Kp过大时，系统将逐渐趋于不稳定，出现超调过大、系统震荡甚至发散的现象。以机电系统为例，一般超调量应控制在10%～20%，否则机械系统将受到不可逆的损坏。
　　（2）积分环节对控制系统性能的影响。
　　积分环节的作用是用来消除系统的稳态误差，提高系统的稳态无差度，从而实现系统对给定信号的无静差跟踪。
　　积分环节反映了对偏差的历史值的积分，只要偏差存在且不为零，则积分值就会持续变化。当偏差为零后，积分值不再变化，此时积分调节的输出为恒值，系统亦达到稳态。根据表达式易知，积分环节的作用强弱取决于时间常数Ti和Kp。此处可认为Kp为定值，则积分环节的作用强弱仅与Ti有关。Ti越小，则积分环节的作用越强；Ti越大，则积分环节的作用越弱。
　　（3）微分环节对控制系统性能的影响。
　　微分环节反映的是e（t）对时间的导数对系统的影响，反映了系统偏差的变化率，预见了系统的变化趋势，因此可以产生超前的控制作用。由表达式易知，微分环节作用的强弱取决于微分环节时间常数Td，Td越大，则微分环节作用越强，反之则越弱。
　　在得到系统的实际输出后，可以得出误差E，有上述推导过程可知，误差E与各层的权值和阈值有关。然后采用牛顿下山法、负梯度法等优化算法求出能够使E达到极值的权值和阈值，从而系统输出与期望输出的在某种算式下的差值达到最小。这便是BP网络的反向过程。
　　3.基于BP网络的数字式PID控制器设计
　　同时，可以看到BP网络的优化主要集中在反传算法的优化上，因此在BP网络的输入信号的选取上、BP网络的学习算法上的选择不一定和本文所提的方法完全相同。在实际应用中应根据实际系统进行选择。　[科]
　　【参考文献】
　　［１］Martin　T.Hagan.神经网络设计.2002.9.
　　［２］张德丰.Matlab神经网络应用设计.2012.3.
　　［３］刘畅.基于DSP的BP神经网络PID控制器的设计.2011.