【正文】 ,原系統(tǒng)的逆系統(tǒng)是由一個(gè)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 引起的 ,對(duì)象信號(hào)和反饋信號(hào)的組合系統(tǒng)被轉(zhuǎn)化成一種線性關(guān)系的解耦標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。 隨后 ,一個(gè)線性閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)可以達(dá)到較高的控制性能。該方法的優(yōu)點(diǎn)是 在工程上 很容易實(shí)現(xiàn)。在線性化及其解耦控制正常的非線性系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)采用這種方法。 把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋結(jié)合到 可編程序控制器 (PLC)上就可以很容易地彌補(bǔ)不足的 10 問題，解決 在 PLC 控制系統(tǒng) 上的 非線性耦合 。這個(gè)組合可以促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋 付諸實(shí)踐 ， 來實(shí)現(xiàn)其全部的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 。 在這篇文章中，首先對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋 方法 進(jìn)行了介紹 ,并且 描述了采用矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。然后是對(duì)反饋 系統(tǒng)進(jìn)行分析的 的介紹 ,并給出了 關(guān)于 PLC 控制系統(tǒng)中構(gòu)造 NN反饋系統(tǒng)的方法和步驟。 最后 ,該方法在實(shí)驗(yàn)中被驗(yàn)證 ,并 將 傳統(tǒng)的 PI 控制和 NN反饋 控制 進(jìn)行了對(duì)比 。 2. 神經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)控制方法 基本的反饋 控制方法 [6]就是 :對(duì)于一個(gè)給定的系統(tǒng) 、一種α th 由反饋方法建立的完整的反饋系統(tǒng) ,并結(jié)合反饋 系統(tǒng)與原系統(tǒng)的特點(diǎn) ,提出了一種解耦的線性關(guān)系 ,以標(biāo)準(zhǔn)化體系 ,并命名為偽線性系統(tǒng)。 隨后 ,一個(gè)線性閉環(huán)調(diào)節(jié)器 運(yùn)行并將達(dá)到較高的控制性能。 當(dāng)在 “幾何領(lǐng)域” 討論這些問題時(shí) ，反饋系統(tǒng)控制方法并不像微分幾何方法，其特點(diǎn)是直接，簡(jiǎn)單，易于理解。主要的問題是怎樣在應(yīng)用軟件中獲得反饋模型。由于 非線性系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) ,所以很難要求嚴(yán)格解析反饋信號(hào) ,這 甚至是不可能的。 反饋系統(tǒng)控制在工程應(yīng)用中不能達(dá)到期望值 。作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性逼近 能力 ,尤其是對(duì)于非線性的復(fù)雜系統(tǒng) ,它會(huì) 是來解決 問題 的強(qiáng)大工具 。 反饋系統(tǒng)集成了具有非線性逼近能力的反饋系統(tǒng)，其中具有非線性逼近能力的反饋系統(tǒng)能夠避免使用反饋方法帶來的麻煩。這樣就可能，運(yùn)用反饋控制方法去控制一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。 a ? th NN 反饋 系統(tǒng)的 控制 方法只需要較少的系統(tǒng)信息，比如與系統(tǒng)相關(guān)的命令，并且容易獲得運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的反饋模型。原系統(tǒng)的層疊式的 NN反饋系統(tǒng) ,會(huì)形成一個(gè)偽線性系統(tǒng)。然 后 ,一個(gè)線性閉環(huán)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)器將工作 。 3. 異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和它的反饋性能 異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)提供的跟蹤電流正弦脈寬調(diào)制逆變器可以表示為 非線性模型在兩相循環(huán)的協(xié)調(diào) 。該模型簡(jiǎn)化為一個(gè) 3order非線性模型。如果忽略逆變器的延遲 ,該模型表述如下 : 11 （ 1） （ 表示同步角頻率 ； 表示轉(zhuǎn)速； 表示定子的電流； 表示轉(zhuǎn)子在（ qd）軸線上的不穩(wěn)定部分； 表示點(diǎn)的數(shù)量； 表示互感系數(shù)； 表示慣性轉(zhuǎn)矩； 表示轉(zhuǎn)子的時(shí)間常數(shù)； 表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩。） 用矢量模式 ,得 代 進(jìn)公式 (1),得 （ 2） 可逆轉(zhuǎn)性分析 (2),得 （ 3） （ 4） 可供選擇的狀態(tài)變量如下 輸入變量 由公式 (4)得出結(jié)果 ,得 12 （ 5） （ 6） 然后雅可比矩陣 （ 7） （ 8） 作為 所以 并且系統(tǒng)是可逆的。 相關(guān)的系統(tǒng)是 當(dāng)變頻器運(yùn)行模式的變化 ,在矢量磁鏈的可以忽略的磁鏈 (考慮到是恒定 ,等于等級(jí) )。原系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)輸入和輸出系統(tǒng)訂立的 (2)。 根據(jù)隱函數(shù)定理，公式 (3)的反饋系統(tǒng)可以表達(dá)為 : （ 9） 當(dāng)反饋系統(tǒng)連續(xù)連接到原系統(tǒng)時(shí)，偽線性復(fù)合系統(tǒng)形成 類型。 4. 網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)步驟 輸入與輸出的運(yùn)行樣本的采集 采樣對(duì)網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)的建立是極其重 要的。它不僅需要獲得原系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) ,還需要獲得了靜態(tài)的數(shù)據(jù)。參考信號(hào)應(yīng)該包括原始系統(tǒng)所有的工作范圍 ,并確保近似。信號(hào)的欲處理的第一階段是從每 0HZ到 50HZ中得到 10HZ，并得到開環(huán)響應(yīng)。第二階段是混亂信號(hào)的輸入，當(dāng)每 10秒鐘出現(xiàn)預(yù)處理信號(hào)時(shí)，隨機(jī)信號(hào)輸入 ,并得到閉環(huán)響應(yīng)?；谶@些輸入 ,將得到 1600組得到運(yùn)行樣本。 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè) 靜態(tài) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 完美組合將能構(gòu)建一個(gè)反饋系統(tǒng) 。 靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是由 2個(gè)輸入層的神經(jīng)元， 3個(gè)輸出層的神經(jīng)元和 12個(gè)隱蔽層的神經(jīng)元組成。隱藏神經(jīng)元的激勵(lì)函數(shù)是 單調(diào)平 滑雙曲正切函數(shù)。輸出層是由 線性臨界激勵(lì)函數(shù)的神經(jīng)元組成。運(yùn)行數(shù)據(jù)是這些速度的開環(huán)，閉環(huán)的相對(duì)應(yīng)速度和設(shè)置的 13 參考的速度。 50次運(yùn)行之后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行錯(cuò)誤達(dá)到 。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷和臨界值被保存下來。并得到原系統(tǒng)的反饋模型。 5. 實(shí)驗(yàn)和結(jié)果 系統(tǒng)硬件 硬件系統(tǒng)包括上層監(jiān)督計(jì)算機(jī)安裝，控制結(jié)構(gòu)軟件 ,西門子S7300PLC， 變頻器 ， 異步電動(dòng)機(jī)和光電編碼器。 選擇 S73152DP PLC控制器 ,它有一個(gè) PROFIBUSDP接口和一個(gè) MPI接口。高速采集模塊是 FM3501。 WinCC用 MPI協(xié)議被 CP5611貫穿到 S7300。 這個(gè)逆變器 的類型 是西門子 的 MMV。 西門子 的 PLC能兼容 美國(guó) 的 協(xié)議。 在這個(gè)系統(tǒng)上 ACB15模塊被增加在 逆變器 上 。 軟件編程 通信介紹 MPI(多點(diǎn)接口 )是一種簡(jiǎn)單、便宜的通訊 策略 ， 運(yùn)用在 運(yùn)行慢，非大型 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 的場(chǎng)合 。 在 WinCC與 PLC之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 不是很 大 ,所以 選擇 MPI協(xié)議 。 MMV變頻器 作為從動(dòng)裝置 連接 到 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò) ,并 安裝 到 CB15 PROFIBUS模塊上 。 PPO1或 PPO3的數(shù)據(jù)類型可 供 選 擇。 它允許控制信號(hào) 直接 發(fā)送到 變頻地址 ,或者使用 SFC14/15的系統(tǒng)功能模塊 。 OPC能有效的提供完整的數(shù)據(jù)和通信 能力。不同類型的服務(wù)器和客戶機(jī)可以存取彼此 的數(shù)據(jù)來源。比較 傳統(tǒng)的 軟件模式和硬件發(fā)展 ,設(shè)備生產(chǎn)商只需要培養(yǎng)一個(gè)操作員 。這 樣 可以縮短開發(fā)周期 ,節(jié)省人力資源 ,并簡(jiǎn)化了整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 矩陣實(shí)驗(yàn)室的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需要系統(tǒng)各種各樣數(shù)據(jù)的時(shí)候，這些數(shù)據(jù)不能從PLC或 WinCC直接讀取。 所以 OPC技術(shù)可以用來獲得 在 WinCC和 Exce之中所需的數(shù)據(jù) 。設(shè)置 WinCC作為 OPC DA的 服務(wù)器 ,一 個(gè) OPC客戶 將被很好的 建立 關(guān)于 VBA。系統(tǒng)的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 被 WinCC讀取并寫到 Excel上 ,然后 Excel上的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換到矩陣實(shí)驗(yàn)室為在離線運(yùn)行時(shí)獲得原系統(tǒng)的反饋系統(tǒng)。 通常用 STEP7 ，數(shù)據(jù)采集和控制算法進(jìn)行編程，速度采樣程序和存儲(chǔ)程序被編程為有規(guī)律的中斷程序 A，中斷周期為 100毫秒。為 14 了阻止程序 A運(yùn)行時(shí)間超過 100毫秒，減小程序的運(yùn)行周期和系統(tǒng)錯(cuò)誤，控制步驟和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法被編程為主程序 B。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)運(yùn)行采樣來說是必要的以便加快信號(hào)收集速度，在最終運(yùn)行之前輸入和輸出信號(hào)乘以一個(gè)放大系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 當(dāng)速度參照是 100秒每周期的方波 信號(hào) 時(shí) ,逆變器運(yùn)行的是矢量模式 。結(jié)果表明 ,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的跟蹤性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的常規(guī) PI控制。 當(dāng)速度參照 保持恒定時(shí) ,經(jīng)過 80秒時(shí)間， 負(fù)荷降低到?jīng)]有負(fù)荷 ,經(jīng)過 120秒時(shí)間 ,負(fù)荷增加到滿負(fù)荷，所以在傳統(tǒng)控制下的速度響應(yīng)曲線和網(wǎng)絡(luò)反饋控制下的速度響應(yīng) 曲線 如下圖所示。 很明顯 ,在 穩(wěn)定 性能上 ，網(wǎng)絡(luò)反饋控制的負(fù)載擾動(dòng)優(yōu)于傳統(tǒng)的 PI控制的負(fù)載擾動(dòng) 。 （ PI控制下的速度響應(yīng)） （網(wǎng)絡(luò)反饋控制下的速度響應(yīng)） 6. 結(jié)論 為了改善 PLC變頻調(diào)速系統(tǒng) 的 控制性能 ，因而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋 系統(tǒng) 被 使用。 并給出了 一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng) 的 數(shù)學(xué)模型 ,且其可逆轉(zhuǎn)性得到 了檢驗(yàn)。 反饋系統(tǒng)和原系統(tǒng)被組合并構(gòu)建成偽線性系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了線性控制的方法進(jìn)行控制。通過實(shí)驗(yàn) ,PLC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋 系統(tǒng) 在工業(yè)應(yīng)用中具有有效性和可行性的到了驗(yàn)證 。