神经网络在线优化PI参数的PLC及组态设计

神经网络在线优化PI参数的PLC及组态设计

摘  要

PID控制是迄今为止在过程控制中应用最为广泛的控制方法，它可以用于补偿系统，以达到大多数特性参数的要求。实践证明PID控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。但对于时变对象，非线性系统，传统的PID控制显得无能为力。由于神经网络优化PID的控制策略兼有常规PID和神经网络各自的优点，具有自学习、自适应、自组织的能力且能适应被控过程参数的变化。因此本设计采用BP算法进行PI参数的在线调整，能使输出值较好地跟踪给定值，从而达到较好的控制效果。在实际系统中运用S7-200PLC语言实现该算法，并在单容水箱液位控制系统中实现。同时，利用MCGS组态软件对调节曲线进行实时监控。该组态软件能够更直观的监测到控制效果并记录实时曲线的变化，同时又能够对参数进行设置和监控。结果表明，神经网络PI控制器参数调整简单，具有很高的精度和很强的适应性，可以获得满意的控制效果。

 

关键词：PID控制；神经网络；PLC；单容水箱；MCGS

目  录

1 绪  论 1

1.1 发展前景及历史 1

1.1.1 PID的发展前景及历史 1

1.1.2 神经网络的发展前景及历史 2

1.2 设计的研究方法及内容 3

2 基本理论 4

2.1 常规PID 4

2.1.1 PID控制原理 4

2.1.2 理想PID算法 5

2.1.3 PID算法存在的问题 5

2.2 BP算法 6

3 控制系统的PLC程序设计 10

3.1 单容水箱液位控制系统 10

3.1.1 常规PI控制 10

3.1.2 BP网络PI控制 11

3.2 编程软件 12

3.3 控制系统回路表及地址分配 14

3.4 单容水箱控制系统程序设计 16

3.4.1 总体设计 16

3.4.2 编程思想及主要程序说明 17

4 组态设计 24

4.1 MCGS组态软件概述 24

4.2 软件组态 25

4.3 在线调试 28

4.4 设计结果及分析总结 33

结  论 36

致  谢 38

参考文献 39