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基于plc的模糊神经网络液位控制

陕西科技大学机电工程学院

机械制造与装配自动化

智

能

控

制

基于plc的模糊神经网络液位控制

基于plc的模糊神经网络液位控制

1、概述

当今，很多工业现场控制会采用传统的PID控制器对反应池液

位高度进行控制.虽然PID控制规律及参数调节的方法已经成熟，

但是应用于实际工业现场中仍然存在较大的随意性，无法保证调

出最佳的控制方案，当工作条件变化时,PID控制效果将会下降，

需要重新整定参数.并且，对于传统的PID控制器，不适用于滞后

的系统,而变频器控制的泵和液位传感器存在一定的滞后,如果仍然

采用传统的PID调节或许会出现震荡，这样对变频器执行机构有

很大的损坏。

通过计算机编程，将模糊控制和神经网络用于液位控制系统中，

模糊控制从行为上模拟人工对液位控制的推理和决策过程,可以实

现配浆过程的自动化和智能化，并且能够适应相类似的工业环境，

使得控制系统的鲁棒性得以加强。

然而单纯使用模糊控制理论,无法避免自身的某些不足之处，比

如，控制规则的制定受人为因素的影响较大，由于经验不足导致

制定的规则不合理或不完善，使模糊控制器无法达到最佳的控制

效果。而由于神经网络具有自学习能力，通过不断的网络训练来

获得良好的网络模型使其具有较好的泛化能力模糊神经网络控制

算法的过程为：首先由模糊控制算法得到模糊控制规则表，利用

神经网络对其进行网络训练学习，得到最佳的连接权值和阈值，

这些权值和阈值将控制规则的内在规律包含在网络模型内。这样

基于plc的模糊神经网络液位控制

不仅能发挥神经网络的学习能力还可以发挥模糊控制的逻辑推理

能力,从而在控制应用时能根据训练好的网络模型利用高速并行分

布计算得到计算结果简化了对规则的有哪些信誉好的足球投注网站和推理等过程，大大减

少了调试时间。

对于PLC(可编程序控制器）由于其抗干扰能力强，可靠性高、

通用性强、编程简单、功能强大、维护方便等特点，因此在许多

行业的工业控制中得到广泛的应用。现代PLC的应用范围不局限

于开关量的顺序控制,由于其功能指令越来越强大，可以实现很多

复杂的控制算法，结合其硬件模块如模拟量输入、输出模块，在

复杂的过程控制、运动控制中应用越来越广泛。而模糊控制器,由

于它不需要知道对象的数学模型,具有系统响应快、超调量小、过

渡时间短和鲁棒性好等优点,在复杂的、非线性的工业控制系统中

得到广泛的应用。若将PLC和模糊神经控制技术相结合应用于复

杂工业控制中，可以取得意想不到的良好效果.

2、液位控制过程

液位变频控制,变频调速系统是以S7-300PLC为控制核心，主要由

水泵电机，S7-300PLC，SM模块，IM模块,PC机，变频器，液位

计,电动阀门等构成.变送器将液位计的检测值转换为4—20mA电

流的标准电信号传给PLC控制器，PLC按照设定的模糊神经网络

算法对各种模糊量和数字量进行处理，然后传送电机频率值和电

动阀门的开度值。变频器按照PLC控制命令控制三相异步电机的

转速驱动水泵工作,实现反应池供水.PC机通过MPI通讯电缆和

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PLC进行通讯，在PC机上可以显示网管水压值、水塔液位值、

电机工作频率值及电动阀开度值，也可在PC机上设定系统工艺

值。

3、算法介绍

1、模糊控制：

模糊控制（fuzzycontrol），也称模糊逻辑控制（fuzzylogiccontrol），

是一种以模糊集合，模糊逻辑和模糊运算为基础的计算机先进控制

技术。随着数字技术的飞速发展，过程工业越来越多地使用计算机

控制系统，如DCS、PLC等作为过程自动化的硬件平台。这不仅大

大提高了企业的自动化水平，而且实施模糊控制、神经网络控制和

专家控制等只能控制策略以及基于模型的其他先进控制策略带来

了很大的方便。

模糊控制主要是模拟人的思维、推理和判断的一种控制方法,它

将人的经验、常识等用自然语言的形式表