基于PLC的神经元自适应PID的实现方法与应用.pdfVIP

维普资讯

第２Ｏ卷第４期聊城大学学报（自然科学版）ＶＯ１．２ＯＮＯ．４

２００７年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．）Ｄｅｃ，２００７

基于ＰＬＣ的神经元自适应ＰＩＤ的实现方法与应用

张维波姜波

（聊城大学物理科学与信息工程学院，山东聊城２５２０５９）

摘要介绍了采用ＰＬＣ内置ＰＩＤ回路表实现神经元自适应控制的方法，对大纯滞后系统实现快

速有效的实时控制．该单经元采用ｈｅｂｂ学习算法，对大滞后一阶仿真结果表明能有效地改善系统

的动态性能．此方法对时变大滞后系统有广泛的应用价值．

关键词神经元，自适应，ＰＬＣ．回路表

中图分类号ＴＰ３２７．３文献标识码Ａ文章编号１６７２—６６３４（２００７）０４—００９２—０３

０引言

ＰＩＤ运算是自动控制系统中最常用的回路模拟控制环节，是为提高系统的稳定性和响应特性而进行

的调节．在ＰＬＣ中将ＰＩＤ参数输入存储器组成回路表，数据离散化采样后再用定时中断计算的方法对数

据表进行ＰＩＤ运算．

传统的ＰＩＤ（比例、积分、微分）调节器由于其技术成熟，在过程控制中获得广泛的应用．但对一些复杂

过程、参数时变系统，由于ＰＩＤ的参数不易在线调整，整定好的参数不能响应时变等因素使得在应用中影

响系统的品质．一

用神经元（即虚线框内部分，由ＰＩＣ构成部分）实现的自

适应ＰＩＤ控制的结构框图如图１所示．图中转换器的输入反

映被控过程及控制设定的状态．增益），（积分时间（Ｔ１），微

分时间丁。（）作为神经元输入量的对应权值Ｗ、Ｗ、Ｗ。，其输出

运算只需执行一条ＰＬＣ的相应指令即可．采用恰当的学习方

法可实现基于ＰＬＣ的自适应控制．图１自适应ＰＩＤ控制的结构框图

基于Ｓ７１—２００系列ＰＩＤ回路控制命令的算法

ＳＩＭＡＴＩＣＳ７—２００系列ＰＩＣ是西门子公司生产的具有高性能价格比的微型可编程控制器，其中的

ＣＰＵ２１５和ＣＰＵ２１６具有３２位浮点运算指令和内置ＰＩＤ调节运算等特殊指令功能．使得用户在应用时不

必象ＣＰＵ２１２，ＣＰＵ２１４那样自己编写几十条指令来实现ＰＩＤ功能，用户只需在ＰＬＣ的内存中填写一ＰＩＤ

控制表（见表一１）再执行指令：ＰＩＤＴａｂｌｅ，Ｌｏｏｐ即可完成ＰＩＤ运算．其中操作数Ｔａｂｌｅ使用变量存储器ＶＢ

用来指明参数表的表头字节；操作数Ｌｏｏｐ只可选０—７的整数，故在程序中最多可以使用８条ＰＩＤ指令．

回路表包含９个参数，用来控制和监视ＰＩＤ运算．控制参数表中，编号为２，４，５，６，７的参数是固定不变

的，只可在ＰＬＣ的主程序中设定；编号为１，３，８，９的参数具有实时性，必须在调用ＰＩＤ指令时才填人控制

表格，另外，３，８，９的参数即是本次的输入（执行ＰＩＤ执行之前），又是本次的输出（执行ＰＩＤ执行之后），还

是下次运算的输入．表中“变量类型”栏的Ｉｎ／Ｏｕｔ应理解为相对于ＰＩＤ控制器而言的输入或输出．

为了让ＰＩＤ运算以预想的采样频率工作，ＰＩＤ指令必须用在定时发生的中断程序中，或者用在主程序

中，被定时器所控制以一定频率执行．采样时间必须通过回路表输入到ＰＩＤ中．ＰＩＤ指令的ＬＡＤ指令格式

收稿日期：２００７—０５—１６