【正文】 ??????? ???少中多 7 乘梯滿意度的隸屬函數(shù) 2221 xp[ ( ) ] ...... .....2 1 ( ) e xp[ ( ) ] ...... .....2 1 xp[ ( ) ] ...... .....2 xxmxx?? ??????????? ???不 滿 意一 般很 滿 意 8 侯梯滿意度的隸屬函數(shù) 2221 0 .2 5e x p [ ( ) ] ...... .....2 0 .2 51 0 .6 5( ) e x p [ ( ) ] ...... .....2 0 .1 51 0 .9e x p [ ( ) ] ...... .....2 0 .1xxnxx?? ??????????? ???不 滿 意一 般很 滿 意 模糊 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計 模糊 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計 我們設(shè)計構(gòu)造了五層的模糊 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖所示： 第一層為輸入層，每個節(jié)點代表一個輸入變量， 11P O xi i i??， 下 標(biāo)表示層序，1 表示第一層。 第二層為模糊化層，通過相應(yīng)的隸屬函數(shù)將輸入變量模糊化 2 , ( )2 1 2 2O w P P f Oj ij i j j?? 式中 ()f 表示相應(yīng)的隸屬函數(shù) 第三層為模糊條件層，該層節(jié)點進(jìn)行模糊規(guī)則條件部分的組合配合，實現(xiàn)各個輸入模糊值的 “乘 “運(yùn)算 ,3 2 3 3 3O P P w Ojl l jl l?? ? 第四層為模糊判決層，該層節(jié)點與第三層節(jié)點的連接關(guān)系代表了模糊規(guī)則的結(jié)論，得出對應(yīng)輸出節(jié)點的模糊值大小。 , m in ( 1 , )4 4 3 4 4lO w P P Ok lk l k k??? 第五層為去模糊化層，該層節(jié)點實現(xiàn) “解模糊化 “將輸出量從模糊值還原成數(shù)值形式，實現(xiàn)輸出的清晰化 )55 4 4(54kkk k k k kkkO w P m POyPP????????? 上述的式子中 kOi 和 kiP 分別表 示第 k 層的第 i個神經(jīng)元的輸入和輸出， kijw 表示第 k1 層的第 i 個神經(jīng)元與第 k 層的第 j 個神經(jīng)元的連接權(quán)， ,kkm? 分別為隸屬函數(shù)的中心值和寬度，除第四層和第五層外，網(wǎng)絡(luò)各層的連接權(quán)為 1. 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法設(shè)計 輸出層權(quán)值的變化 k kkE E yw w y w??? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? = 2()a y f? ?? 其 中 ? 為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)率， a 為期望值， y 為輸出值， 2f? 為最后一層激勵函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。 隱含層權(quán)值的變化 444 4 4E E y klk ylk k lkPww P w??? ? ?? ? ? ? ? ??????? 3 4() 211 ay kkk f w f P???? ??? 其中 1f? 為第四層激勵函數(shù)的導(dǎo)數(shù) 學(xué)習(xí)率的變化 1 . 0 50 . 7( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) ( )( 1 ) ( ) . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 1 . 0 4 ( )( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..k S S E k S S E kk k S S E k S S E kk???????????? ? ? ?其 它 其中 ()SSEk 表示網(wǎng)絡(luò)的誤差 訓(xùn)練目標(biāo) 21?m i n( ) ( )2E a y?? 第四章 程序設(shè)計 PLC 的編程語言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運(yùn)行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示 PLC 動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是 二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計算機(jī)一樣， PLC 的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把 PLC 程序編譯成機(jī)器代碼。 PLC 提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng) PLC 在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用 PLC 的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。 PLC 的編程語言一般有五種：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本。其中，順序功能圖 (SFC)、梯形圖 (LD)、功能塊圖 (FBD)是圖形編程語言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本 (ST)是文字語言。梯形圖 (LD)是目前使用最 廣泛的 PLC 圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。 本系統(tǒng) PLC 程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、 PLC 錯誤診斷等一系列功能。 程序設(shè)計常用方法 在工程中，對 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設(shè)計人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異。現(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計方法簡要介紹如下 。 經(jīng)驗設(shè)計法 經(jīng)驗設(shè)計法也叫湊試法。在掌握一些典型 控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進(jìn)行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設(shè)計法的具體步驟如下： （ 1）確定輸入 /輸出電器； （ 2）確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇 PLC 機(jī)型、進(jìn)行 I/O 分配； （ 3）做出系統(tǒng)動作工程流程圖； （ 4）選擇 PLC 指令并編寫程序； （ 5）編寫其它控制控制要求的程序； （ 6）將各個環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。 邏輯設(shè)計法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多 是通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法進(jìn)行 PLC 程序的設(shè)計，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。 順序控制法 對那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能 夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下： 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開；轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。一個順序功能圖中至少有一個出初始步。 在程序設(shè)定中，我們作如下假設(shè) ： (l)假定每層樓的門廳都有門庭呼叫按鈕，可在任何方向、任何樓層產(chǎn)生不同方向的呼叫信號。 (2)轎箱總是勻速運(yùn) 行的，并且不存在滿載，總能按照指令正常工作。 (3)電梯遵循“內(nèi)選優(yōu)先”的原則，即優(yōu)先根據(jù)轎內(nèi)召喚確定電梯?？康哪康臉菍雍瓦\(yùn)動方向。 (4)乘客不存在登記錯誤的目的層和廳外呼叫。 (5)各廳層召喚乘客的優(yōu)先權(quán)相同，由 EGCS 的總體評價值決定所派電梯。 (6)電梯開關(guān)門的時間是定值，各乘客進(jìn)出電梯時間及各乘客重量相等。 (7)電梯對召喚信號的響應(yīng)總是遵循先同向由近及遠(yuǎn)、再反向的原則。 (8)假定所有電梯服務(wù)的范圍覆蓋大樓全部樓層，即未進(jìn)行分區(qū)控制。 (9)大樓樓層數(shù)為 16層 。電梯數(shù)為 4部 。電梯容量巧人 。乘客數(shù) 65人 /分鐘 。轎廂額定速度 2 米 /秒。 I/O 點數(shù)的估算 采用 PLC 構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 K1 和指示燈 H1，二層有上升呼叫按鈕 K2 和指示燈 H2 以及下降呼叫按鈕 K4 和指示燈 H4，三層有上升呼叫按鈕 K3 和指示燈 H3 以及下降呼叫按鈕 K5 和指示燈 H5，四層有下降呼叫按鈕 K6 和指示燈 H6。一至四層有到位行程開關(guān) SQ1～ SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 K10～ K7和指示燈 H10～ H7；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB5 和 SB6， 電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST1 檢測，開門到位由行程開關(guān) ST2 檢測。轎廂上行和下行由接觸器 KM1 和 KM2 控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。 輸入 /輸出的分配如下： 該系統(tǒng)占用 PLC 的 30 個 I/O 口， 14 個輸入點， 16 個輸出點，具體的 I/O 分配如下圖所示： 序號 名 稱 輸入點 序號 名 稱 輸出點 0 一層平層 0 電梯上行記憶 1 二層平層 1 電梯下行記憶 2 三層平層 2 電機(jī)正轉(zhuǎn) 3 四層平層 3 電機(jī)反轉(zhuǎn) 4 內(nèi)呼一樓 4 內(nèi)呼一樓指示 5 內(nèi)呼二樓 5 內(nèi)呼二樓指示 6 內(nèi)呼三樓 6 內(nèi)呼三樓指示 7 內(nèi)呼四樓 7 內(nèi)呼四樓指示 8 一層外呼上行 8 一層外呼上行指示 9 二層外呼上行 9 二層外呼上行指示 10 三樓外呼上行 10 三樓外呼上行指示 11 二樓外呼下行 11 二樓外呼下行指示 12 三樓外呼下行 12 三樓外呼下行指示 13 四樓外呼下行 13 四樓外呼下行指示 14 手動開門 14 門電機(jī)正轉(zhuǎn) 15 手動關(guān)門 15 門電機(jī)反轉(zhuǎn) 16 開門限位 17 關(guān)門限位 18 電梯上升極限位 19 電梯下降極限位 群空器程序設(shè)計 控制器中的程序是電梯群控系統(tǒng)的核心部 分，也是群控的難點。從理論上來講，程序包括輸入量的模糊化、模糊推理和數(shù)據(jù)清晰化三部分，除了這幾部分以外，群控程序還包括：交通模式的辨識、原始數(shù)據(jù)的處理和外呼信號的最終分配等部分。 原始數(shù)據(jù)的處理包括：候梯時間、電梯剩余量、廳呼信號的集中程度和轎廂利用率的原始數(shù)據(jù)的處理。所謂原始數(shù)據(jù)的處理就是根據(jù)前面提供的公式，分別對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到系統(tǒng)所需要的輸入數(shù)據(jù)。 輸入量的模糊化就是將原始數(shù)據(jù)的處理后的數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗知識進(jìn)行模糊處理。模糊化程序包括：候梯時間、電梯剩余量、廳呼信號的集中程度和 轎廂利用率的原始數(shù)據(jù)的處理。模糊化后的數(shù)據(jù)是 010之間的數(shù)據(jù)，這樣處理便于以后程序的處理。這里以程序中用的最多的三角形模糊子集的計算為例說明一 下。 首先定義標(biāo)志值，將標(biāo)志值送入形參，定義子程。 在子程中，首先進(jìn)位位清零，在將原始數(shù)據(jù)與標(biāo)志值相減，以進(jìn)位位為的０、１分為兩種情況。為０時，說明原始數(shù)據(jù)大于標(biāo)志值，將所減結(jié)果與上半范圍的值進(jìn)行比較，大于時將入模糊子集送０。小于時將所減結(jié)果與ｌＯ相乘，在除以上半范圍的值，在用１０減去所得的結(jié)果，然后將最終值送入入模糊集形參。其他情況和這種情況基本相 同，其模糊化主程序、子程序如 下 圖所示。 模糊推理包括：候梯時間與矩陣相乘、電梯剩余量與矩陣相乘、廳呼信號的集中程度與矩陣相乘、轎廂利用率與矩陣相乘。由于是模糊推理就是向量矩陣與矩陣相乘，所以在程序設(shè)計時，采用指針的辦法對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用。首先將模糊關(guān)系地址寫入模糊關(guān)系指針，指定模糊出指針，然后進(jìn)入子程。在子程中，首先將模糊入地址寫入模糊入指針，并令模糊出指針的內(nèi)容為零，再進(jìn)入數(shù)據(jù)相乘子程。在數(shù)據(jù)相乘子程中，首先將模糊入指針的內(nèi)容與模糊關(guān)系指針的內(nèi)容相乘，將得到的結(jié)果與模糊出指針的內(nèi)容進(jìn)行相加。然 后將模糊關(guān)系指針加十，并將模糊入指針 加二 ，返回上一級程序。由于模糊入指針為五維向量，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行五次數(shù)據(jù)相乘子程，模糊推理主、子程序 上 圖所示。 本課題采用最大隸屬度法來進(jìn)行清晰化處理，程序用了多個比較指令，目的是把最大模糊子集的地址保存在ＤＭ４中，清晰化程序 下 圖所示。 應(yīng)用程序與ＰＬＣ之間的ＤＤＥ通信 計算機(jī)在與 PLC 通信時，首先必須對通信端口進(jìn)行初始化，其初始化參數(shù)必須與PLC 通信參數(shù)相同。