李晓荣 刘志强

摘 要： 针对目前远程实验系统中网络延时的不确定对实验结果产生影响的问题，设计了基于神经元PID控制器的远程实验系统。研究了PID?NN神经网络控制器的算法并分析了算法的收敛性和稳定性，给出了远程实验系统的客户/服务器端网络通信及控制的实现方法。最后对实验室中机械控制臂进行了响应对比试验，实验结果表明，基于神经元PID控制器实验系统的响应超调量、稳态误差及响应时间明显小于普通PID控制方法的实验系统，证明了算法的正确性。

关键词： 远程自动控制； 客户/服务器； 神经网络； PID 控制

中图分类号： TN876?34； TM417 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）09?0133?05

Abstract： Since the uncertainty of network delay in remote experiment system can impact on the experimental results， the remote experiment system based on neuron PID controller was designed. The algorithm of PID?NN neural network controller is studied. Its convergence and stability are analyzed. The implementation method of the system′s network communication and control in client/server sides is given. The response contrast test for the machinery control arm was conducted in the laboratory. The experimental results show that the response overshoot， steady?state error and response time of the experiment system based on neuron PID controller are smaller than those of the experiment system based on common PID control method. The correctness of the algorithm was proved.

Keywords： remote automatic control； client/server； neural network； PID control

0 引 言

随着网络规模的日益扩大及网络软硬件成本的不断下降，远程实验系统的应用越来越广泛。但网络信号传输的时间延迟[1?2]具有不确定性的特点，会对远程实验的结果造成影响。在目前的解决办法中，具有延时补偿功能的网络控制器[3?4]会降低系统性能，无法有效解决延时对实验结果的影响问题。

针对上述问题，本文设计了基于神经元PID控制器的远程实验系统，利用延时预估得到的试验参数来调整控制器的参数，有效解决了网络延时问题，对远程实验系统的推广应用具有重要意义。

1 系统概述

远程实验系统采用三层结构的客户/服务器模式，由I/O模块、客户端和服务器端组成。其中，管理服务器、实验服务器和视频服务器构成了系统的服务器端，各服务器的主要功能如下：

管理服务器：保证服务器和试验系统的安全。……