《神经网络在PLC控制系统中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神经网络在PLC控制系统中的应用.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、神经网络在PLC控制系统中的应用ronggang导语：本文介绍了由PLC控制实现的神经网络PID自适应控制器。实验说明，该技术对于进步控制精度是行之有效的。具有在调速系统中推广应用的价值摘要：神经网络具有自学习、自调整、自适应才能。本文介绍了由PLC控制实现的神经网络PID自适应控制器。实验说明，该技术对于进步控制精度是行之有效的。具有在调速系统中推广应用的价值。关键词：PLC;PID控制器;神经网络;直流调速系统固然目前的交、直流传动系统都有较成熟的控制方案，采用线性PI或者PID调节器可以获得根本满足的控制效果。但是，常参数的PID调节器只对线形系统有效，它们的控制性能由于系统的非线性而降
2、低。在电力传动系统中，虽可以建立电机模型，但是电机本身和负载的一些参数如沟通电机的转子电阻、拖动负载的转动惯量是无法确定的、时变的。电气设备的机械饱和特性，开关的失控时间、控制延时都是不能准确建模的非线性因素。然而将模糊与神经网络技术引入电力传动系统设计智能控制器却可以很好地克制电力传动对象变参数、非线性等问题，大大进步系统的鲁棒性。引入模糊与神经网络技术的主要优点是不需要经过的复杂模型，而且适应性强，轻易实现。本文是将PID控制规律融进神经网络3之中，实现神经网络与PID控制规律的本质结合，共同完成PID自适应调节，并用PLC实现神经网络PID自适应控制，确保电力传动系统的控制精度和可靠性。
3、二、PID自适应控制器常规PID控制算法为：1用求和代替积分，微分用有限差分代替，即上式为：2式中T为采样周期，KP是比例系数，KI=KP/TI是积分比例系数，KD=KPTD是微分比例系数。根据上式，组成由两层线性神经网络构造的控制器，如图1所示。它是由比例、积分、微分三个单元组成的一种动态前向网络，各层神经元个数、连接方式、连接权值是按PID控制规律的根本原那么和已有的经历确定，可以保证系统的稳定和快速收敛。align=center图1神经网络PID自适应控制器/align其中r为系统给定值，y为系统输出值，d为标定值，Lr为学习步长：0三、PLC控制系统的组成本文用PLC实现神经网络PID
4、自适应控制，并应用于直流逻辑无环流可逆调速控制系统，使系统的控制精度到达了只有理论上才能实现的无静差。考虑到可逆调速控制系统的控制设备、器件数目多、对系统运行平安可靠提出的更高要求，采用高可靠性的PLC作为控制核心，以晶闸管为执行机构的直流调速控制系统，其系统主要由两局部构成，系统框图如图2所示。其中PLC实现神经网络PID自适应器与逻辑无环流双闭环的控制局部，长划线-点-点虚线框内为VM三相桥式晶闸管电动机系统，GT为VM系统的晶闸管触发电路，它由硬件实现。短划线虚线框内为换向软开关，由PLC软件实现。align=center图2系统组成框图/align该系统为速度、电流双闭环调速系统，也就
5、是讲PLC对这三个模拟输入信号分别进展速度调节器和电流调节器相串联的两级PID运算，向晶闸管的触发电路给出移相电压信号。所以，系统跟随的快速性及控制精度关键取决于PID调节器的设计和调节精度。本系统采用单神经元组成的PID自适应控制器，它即具有传统PID控制器的优点，又具有神经网络的并行构造和学习记忆功能，并且构造简单，易于实现，所以它更合适于控制系统。四、基于PLC的自适应控制方法作为当代工业三大支柱机器人、CAD/CAM、PLC之一的PLC具有可靠性高、抗干扰才能强、操纵灵敏简单、接线简洁、性价比高等优点，十分是易于扩展、编程简单、耐恶劣环境才能强等特点，已迅速占领了工业消费自动化领域，成
6、为工业自动化领域的强有力工具。在PLC中实现神经网络PID自适应控制，即可减少分接头数，进步PID调节的快速性和控制精度，又可以保证动作的可靠性，进步系统运行的平安性。在直流双闭环调速系统中，为了进步系统响应的快速性和限流的必要性，电流内环仍然采用传统的PI调节器，而转速环那么采用神经网络PID自适应控制器，以进步系统的鲁棒性。这两级相串联的PID运算都由PLC实现，我们把这一运算环节作为中断程序来处理。PLC的PID自适应控制中断处理子程序流程图如图3所示。align=center图3中断处理子程序流程图/alignalign=center图4主程序流程图/align我们选用西门子公司S7-
7、200系列的PLC进展系统配置5。根据逻辑无环流可逆直流调速系统实际运行的要求，PLC主要实现了两级串联PID自适应调节及逻辑换向原那么。同时，还实现了系统保护功能和系统显示功能。针对该直流调速系统的控制功能，我们在实验室进展了带负载实际运行实验，实验直流电动机的额定参数为U=220VI=12An=1500转/分，实验线路示意图如图2所示。实测的机械特性数据如下表所示：测试结果证实，其静特性可以到达只有理论上的无静差，静差率S=0。其它技术性能指标也均到达了设计要求。五、完毕语用PLC实现的神经网络PID自适应控制器应用于传动调速系统，控制精度高，而且经济可靠、抗干扰才能强，在允许负载、电枢电
8、阻和转动惯量变化的范围内，都能保持响应的快速性以及无静差、无超调的优良性能。它十分适用于机床控制系统，它即可以实现调速局部，同时也可利用PLC顺序控制的应用特点，替换其余的继电器控制局部，这样可使系统构造紧凑，便于维护。1陈宇编.可编程序控制器根底及编程技巧M.上海：华南理工大学出版社,19992S7200可编程序控制器系统手册Z.SIMATIC,1998.3侯远龙.电气传动系统PID自适应控制研究J.工业仪表与自动化装置,2001,24曹承志编.微型计算机控制新技术M.北京：机械工业出版社,2001.5陈均.基于S7200的潜水泵站自动控制技术J.微计算机信息。2006.9：140142.6陶永华等.新型PID控制及其应用M.北京：机械工业出版社,1998,9.