[实用新型]一种基于忆阻器的自适应PD 控制器电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及非线性控制器技术领域，具体涉及一种基于忆阻器的自适应PD控制器电路。 

背景技术

忆阻器是加州大学伯克利分校蔡少棠教授于1971年提出的除电阻、电容、电感外存在的第四类基本电路元件。该元件可以通过施加不同大小、方向的电压改变其阻值，具有内在的自适能力和良好的非线性特性，因此，广泛用于各类智能电路研究。 

在实际系统中，PD控制器的应用能够加快系统的响应速度，具有超前调节功能，可以改善有较大时间滞后的控制系统，抑制过渡过程的最大动态偏差，有助于提高系统的稳定性。适用于容量滞后大的对象，可以减小偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量，在机械伺服控制领域的表现尤为突出。 

常规的PD控制器电路，由于电路器件的限制，一般由线性元件组成，PD参数固定，不具有自适能力，对非线性系统和参数时变摄动的控制效果较差，难以达到存在诸多不确定性的控制对象的预期控制要求。 

实用新型内容

本实用新型为了克服现有PD控制器电路参数固定，不具备自适能力的缺点，发明了一种基于忆阻器的自适应PD控制器电路，该电路具有自适应能力，且结构简单。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案： 

一种基于忆阻器的自适应PD控制器电路，包括：忆阻器M、电阻Ｒ、电容Ｃ、运算放大器U； 

所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接； 

所述运算放大器U的反相输入端分别与忆阻器M的另一端、电容C的另 一端和电阻R的一端连接； 

所述运算放大器U的输出端与电阻R的另一端连接； 

所述运算放大器U的同相输入端接地。 

进一步的，所述忆阻器M包括：电阻R₁、R₂，电容C₁，第一运算放大器U₁、第二运算放大器U₂、第一模拟乘法器A₁； 

所述第一运算放大器U₁的同相输入端分别与第一模拟乘法器A₁的一个乘数输入端Y和电阻R₂的一端及电容C的一端连接，第一运算放大器U₁的输出端分别与电阻R₁的一端及第一运算放大器U₁的反相输入端连接； 

所述第二运算放大器U₂的反相输入端分别与电阻R₁的另一端和电容C₁的一端连接，第二运算放大器U₂的输出端分别与电容C₁的另一端和第一模拟乘法器A₁的另一端X连接，第二运算放大器U₂的同相输入端与电容C另一端、电阻R的一端及运算放大器U的反相输入端连接； 

所述第一模拟乘法器A₁的输出端与电阻R₂的另一端连接。 

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果： 

采用具有记忆和自适应功能的时变电阻—忆阻器作为PD控制器的比例增益调节元件，电路结构简单，参数调节方便，具有自适应能力和较强的鲁棒性，可以较好的实现PD控制器的性能优点，以至于可用于具有较大时间滞后的复杂控制对象的控制。 

附图说明

图1是本实用新型基于忆阻器的自适应PD控制器电路电路结构图； 

图2为本实用新型忆阻器等效电路电路结构图； 

图3是图2所述模拟忆阻器M的忆阻器等效电路在正弦激励信号下的伏安特性曲线； 

图4为基于忆阻器的自适应PD控制系统原理框图； 

图5(a)和图5(b)是本发明所述的一种基于忆阻器的自适应PD控制器的实施例电路的仿真曲线；其中图5(a)是正弦信号跟踪曲线；图5(b)是跟踪误差曲线。 

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述本实用新型，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本实用新型保护范围并不受限于本实用新型的具体实施方式。 

本实用新型采用具有记忆和自适应功能的时变电阻—忆阻器作为PD控制器的比例增益调节元件，提供了一种基于忆阻器的自适应PD控制器电路；如图1所示，该电路包括：忆阻器M、电阻Ｒ、电容Ｃ和运算放大器U； 

所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接；