基于改進(jìn)遺傳算法的PLC壓力傳感誤差控制器設(shè)計(jì)

摘 要： 當(dāng)前以PLC控制為基礎(chǔ)的壓力傳感器存在控制誤差較大的缺陷，提出基于改進(jìn)遺傳算法的PLC壓力傳感控制器設(shè)計(jì)。利用遺傳算法的動態(tài)自適應(yīng)性進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)定，并將遺傳算法與模糊控制思想相結(jié)合，通過設(shè)定壓力控制參數(shù)調(diào)控原則與隸屬度函數(shù)構(gòu)建模糊控制表，對壓力控制器的輸出值進(jìn)行調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)對壓力控制器的誤差控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將提出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用到管道壓力傳感器中，所設(shè)計(jì)的控制器的控制精準(zhǔn)度高。

關(guān)鍵詞： 遺傳算法； PLC控制技術(shù)； 壓力傳感器； 動態(tài)自適應(yīng)技術(shù)

中圖分類號： TN876?34； TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）17?0161?03

傳統(tǒng)的壓力傳感控制器在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷主要有以下幾種，包括溫度補(bǔ)償問題、激光位移測量問題、惡劣環(huán)境對壓力傳感控制壓敏電阻的影響等問題[1?6]，一些文獻(xiàn)也提出相應(yīng)的傳感控制器力圖解決上述問題。如：MEMS壓阻式壓力傳感控制器[7]，其原理是通過對惡劣工作環(huán)境的分析，構(gòu)建新式壓阻式壓力傳感控制器以減少外界環(huán)境產(chǎn)生的影響。文獻(xiàn)[8]提出了基于位移測量的壓力傳感器研究，通過對壓力傳感器的位移模型、壓力結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，利用調(diào)和方程及其周邊影響構(gòu)建薄膜的位移函數(shù)及應(yīng)力函數(shù)實(shí)現(xiàn)對壓力傳感控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

1 傳感控制器低誤差的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

遺傳算法利用遺傳信息和適者生存的策略確定搜索方向，它不需要求梯度和假設(shè)搜索空間連續(xù)且可微。遺傳算法通過同時(shí)估計(jì)參數(shù)空間中的許多點(diǎn)，具有高效的全局優(yōu)化能力。但傳統(tǒng)的遺傳算法應(yīng)用在壓力傳感器誤差控制系統(tǒng)中，仍然不能很好地解決局部最優(yōu)且收斂慢等問題，其原因是種群是否早熟的權(quán)重設(shè)定不合理，或者對壓力傳感器控制參數(shù)確定不當(dāng)，都會使控制性能在壓力傳感器實(shí)際應(yīng)用中不能達(dá)到最優(yōu)。基于此，本文采用一種優(yōu)化的遺傳算法對此缺陷進(jìn)行改進(jìn)，通過設(shè)定算法中相關(guān)參數(shù)的新權(quán)重，利用遺傳算法的動態(tài)自適應(yīng)性對壓力控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，將遺傳算法與模糊控制理念相結(jié)合。構(gòu)建自適應(yīng)模糊傳感壓力控制器，通過設(shè)定壓力控制參數(shù)調(diào)控原則與隸屬度函數(shù)構(gòu)建模糊控制表，對壓力控制器的輸出值進(jìn)行調(diào)控。

1.1 引入程限參數(shù)改進(jìn)遺傳算法的早熟權(quán)重

在本文提出的改進(jìn)遺傳算法中重新設(shè)定決策種群是否早熟的新權(quán)重。設(shè)定算法進(jìn)程到第[t]代種群階段，種群數(shù)目由[M]個子體構(gòu)成；[Fk]為均勻符合度值；[Ftmax]為最優(yōu)子體符合度；當(dāng)[Ftmax]表征的符合度大于[Ft]的子體均衡符合度時(shí)，則有：

[Δ=Ft max-Ft max] （1）

式中：[Δ]表示種群的“早熟”程限，需計(jì)算[Ftmax]以及[Ftmax]之間的差值，為保證在計(jì)算[Δ]時(shí)不受劣質(zhì)子體帶來的影響，可以將其作為閾值表示種群子體發(fā)生“早熟”權(quán)重。

3 結(jié) 論

本文通過分析壓力傳感器的工作原理，針對傳統(tǒng)遺傳算法對其在工作進(jìn)程中出現(xiàn)的弊端，使用改進(jìn)的遺傳算法的動態(tài)自適應(yīng)技術(shù)對PID控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，在此基礎(chǔ)上通過與PLC自適應(yīng)模糊PID控制器相結(jié)合構(gòu)建自適應(yīng)模糊PID控制器。實(shí)現(xiàn)對壓力傳感器的精準(zhǔn)控制。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明提出的改進(jìn)算法可以有效降低壓力控制過程中代理的誤差，準(zhǔn)確度高。

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