基于改進遺傳算法的PLC壓力傳感誤差控制器設計

摘 要： 當前以PLC控制為基礎的壓力傳感器存在控制誤差較大的缺陷，提出基于改進遺傳算法的PLC壓力傳感控制器設計。利用遺傳算法的動態自適應性進行控制參數設定，并將遺傳算法與模糊控制思想相結合，通過設定壓力控制參數調控原則與隸屬度函數構建模糊控制表，對壓力控制器的輸出值進行調控，以實現對壓力控制器的誤差控制。實驗結果表明，將提出的結構設計運用到管道壓力傳感器中，所設計的控制器的控制精準度高。

關鍵詞： 遺傳算法； PLC控制技術； 壓力傳感器； 動態自適應技術

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

傳統的壓力傳感控制器在實際應用中的缺陷主要有以下幾種，包括溫度補償問題、激光位移測量問題、惡劣環境對壓力傳感控制壓敏電阻的影響等問題[1?6]，一些文獻也提出相應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境的分析，構建新式壓阻式壓力傳感控制器以減少外界環境產生的影響。文獻[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、壓力結構等進行分析，利用調和方程及其周邊影響構建薄膜的位移函數及應力函數實現對壓力傳感控制器的應用設計。

1 傳感控制器低誤差的設計與實現

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搜索空間連續且可微。遺傳算法通過同時估計參數空間中的許多點，具有高效的全局優化能力。但傳統的遺傳算法應用在壓力傳感器誤差控制系統中，仍然不能很好地解決局部最優且收斂慢等問題，其原因是種群是否早熟的權重設定不合理，或者對壓力傳感器控制參數確定不當，都會使控制性能在壓力傳感器實際應用中不能達到最優。基于此，本文采用一種優化的遺傳算法對此缺陷進行改進，通過設定算法中相關參數的新權重，利用遺傳算法的動態自適應性對壓力控制參數進行調控，將遺傳算法與模糊控制理念相結合。構建自適應模糊傳感壓力控制器，通過設定壓力控制參數調控原則與隸屬度函數構建模糊控制表，對壓力控制器的輸出值進行調控。

1.1 引入程限參數改進遺傳算法的早熟權重

在本文提出的改進遺傳算法中重新設定決策種群是否早熟的新權重。設定算法進程到第[t]代種群階段，種群數目由[M]個子體構成；[Fk]為均勻符合度值；[Ftmax]為最優子體符合度；當[Ftmax]表征的符合度大于[Ft]的子體均衡符合度時，則有：

[Δ=Ft max-Ft max] （1）

式中：[Δ]表示種群的“早熟”程限，需計算[Ftmax]以及[Ftmax]之間的差值，為保證在計算[Δ]時不受劣質子體帶來的影響，可以將其作為閾值表示種群子體發生“早熟”權重。

3 結 論

本文通過分析壓力傳感器的工作原理，針對傳統遺傳算法對其在工作進程中出現的弊端，使用改進的遺傳算法的動態自適應技術對PID控制參數進行調控，在此基礎上通過與PLC自適應模糊PID控制器相結合構建自適應模糊PID控制器。實現對壓力傳感器的精準控制。實驗仿真結果表明提出的改進算法可以有效降低壓力控制過程中代理的誤差，準確度高。

參考文獻

[1] 李浩，廖雪梅，袁振文，等.基于西門子PLC的群控電梯的研究與實現[J].測控技術，2015（12）：95?99.

[2] 薛博文.有源電力濾波器的定頻滯環空間矢量控制策略研究[J].電子設計工程，2015（11）：147?150.

[3] 劉峰.基于BPLC的智能電網用電信息采集系統的應用研究[J].黑龍江電力，2013，35（5）：384?387.

[4] 王宏，王子成，崔光照.基于組態軟件的PLC電梯控制和仿真研究[J].制造業自動化，2013，35（2）：109?112.

[5] 邢玲，徐健寧，董增文.虛實結合的大型設備PLC實驗系統設計與開發[J].實驗技術與管理，2015（11）：121?124.

[6] 郭葆文，丁彥賓.基于PLC的電梯控制系統的設計與仿真[J].應用能源技術，2014（8）：45?49.

[7] 吳英明，李慶超，宋鎮江.基于目的層預約的雙子電梯群優化控制方法[J].現代建筑電氣，2014（4）：1?5.

[8] 王慶宇，李慶超，宋鎮江.基于遺傳算法的雙子電梯群優化控制方法[J].建筑電氣，2013（8）：42?47.