图1神经网络PID自适应控制器
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,使系统的控制精度达到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、器件数量多、对系统运行安全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,其系统主要由两部分构成,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部分,长划线-点-点虚线框内为(V—M)三相桥式晶闸管—电动机系统,GT为V—M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。
该系统为速度、电流双闭环调速系统,也就是说PLC对这三个模拟输入信号分别进行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结构和学习记忆功能,并且结构简单,易于实现,所以它更适合于控制系统。
三、基于PLC的自适应控制方法
作为现代工业三大支柱(机器人、CAD/CAM、PLC)之一的PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、操作灵活简单、接线简洁、性价比高等优点,特别是易于扩展、编程简单、耐恶劣环境能力强等特点,已迅速占领了工业生产自动化领域,成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,提高PID调节的快速性和控制精度,又可以保证动作的可靠性,提高系统运行的安全性。
在直流双闭环调速系统中,为了提高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,而转速环则采用神经网络PID自适应控制器,以提高系统的鲁棒性。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。