基于PLC的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)方法

　　plc在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛，因此，功能強(qiáng)大，使用方便。因此，將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用于PLC中具有實際應(yīng)用價值，使PLC在機(jī)械、民用等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。這里提出一種基于PLC的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)方法。

　　1、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很多種結(jié)構(gòu)和算法，對于不同控制對象，綜合考慮運算速度和精度，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也有所不同。由于該實現(xiàn)方法沒有實際控制對象，為了說明在PLC上能實現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，故選擇模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。假設(shè)其中輸入兩個變量X1、X2，輸出變量為Y。將每個輸入因子分為：NM，NS，ZO，PS，PM等5個模糊狀態(tài)。

　　2、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)步驟

　　選擇在線學(xué)習(xí)，在線學(xué)習(xí)期間學(xué)習(xí)速度不變。在線學(xué)習(xí)終止條件是性能指標(biāo)E小于等于某一數(shù)值。這個指標(biāo)值隨控制對象的改變而改變的。當(dāng)確定控制對象時，該指標(biāo)值可根據(jù)經(jīng)驗確定。但是為了便于說明問題這里設(shè)置該指標(biāo)值為0．002。具體學(xué)習(xí)步驟是：①θji、σji、ωi及η的初始值在[0，1]之間隨機(jī)選取，η的值為恒定值，根據(jù)經(jīng)驗決定。②根據(jù)模糊神經(jīng)算法計算出比較理想的θji(k+1)、σji(k+1)、ωi(k+1)值。③根據(jù)模糊神經(jīng)算法計算E，若E≤0．002，迭代結(jié)束。否則，令θji(k+1)、σji(k+1)、ωi(k+1)為初始值并返回②。

　　3、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在PLC的應(yīng)用

　　3.1模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)階段的實現(xiàn)

　　在學(xué)習(xí)階段實現(xiàn)過程中，利用上位機(jī)向下位機(jī)傳輸樣本數(shù)據(jù)，具體運算過程是由下位機(jī)實現(xiàn)。

　　3.1.1學(xué)習(xí)階段上位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)

　　根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論知識可知，樣本值是根據(jù)實際控制對象的需要而定的。為了說明問題，采用含有兩個輸入值和一個輸出期望值的較為簡單的樣本值。學(xué)習(xí)過程中上位機(jī)程序設(shè)計流程如圖2所示，具體過程如下：

　　(1)初始化初始化樣本值和為后續(xù)傳輸樣本值做準(zhǔn)備，通過PLC指令把樣本值寫入PLC的儲存地址，再次賦值給發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)，并把存儲第一個樣本值地址分別賦給VD712，VD716，VD720地址指針，這樣可為再次發(fā)送樣本值做準(zhǔn)備。因為要發(fā)送的樣本值是不斷變化的，但是發(fā)送區(qū)不能變化，故使用地址指針達(dá)到兩者同步。

　　(2)接受請求接收下位機(jī)向上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是告之上位機(jī)是否向下位機(jī)傳送樣本值。

　　(3)判斷VB703數(shù)據(jù)請求標(biāo)志位VB703，對所接收的數(shù)據(jù)，判斷其值是否等于16#FF。而16#FF是通信協(xié)議中規(guī)定上位機(jī)給下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)的標(biāo)志。如果等于16#FF，則向下位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)；否則就再次返回上一步。

　　(4)發(fā)送數(shù)據(jù)通過上位機(jī)通信程序向下位機(jī)發(fā)送樣本值，發(fā)送完后就結(jié)束第一次傳送樣本值，啟動新接收，等待下位機(jī)請求數(shù)據(jù)傳送信號。

　　3.1.2下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)

　　圖3為下位機(jī)程序流程，從中可以看到學(xué)習(xí)階段下位機(jī)程序的基本構(gòu)想。

　　針對下位機(jī)程序流程這里需要說明的是：

　　(1)初始化首先隨機(jī)選取[0，1]內(nèi)θji、σji、ωi及η的初始值，通過PLC指令把這些值賦給存儲單元；其次對學(xué)習(xí)過程中用到的常數(shù)賦值，同樣賦給存儲單元；最后，要把請求數(shù)據(jù)傳送的標(biāo)志位VB703置位。

　　(2)初始值計算由于初始化中請求數(shù)據(jù)傳送，首先通過下位機(jī)的通信程序取得數(shù)據(jù)，并且接收樣本數(shù)據(jù)后．復(fù)位VB703，告知上位機(jī)不再傳送數(shù)據(jù)。接著利用初始化已賦值的第一組權(quán)值，計算第一組樣本值為輸入時輸出值、輸出值與期望輸出值的差值以及后續(xù)計算所要用到的數(shù)據(jù)。

　　(3)權(quán)值、E(性能指標(biāo))值計算在第上一步的基礎(chǔ)上計算權(quán)值和E值。具體算法可參考模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法．且易于在PLC平臺上實現(xiàn)。

　　(4)E值判斷把計算的E值與0．002相比較。如果E≤0．002，說明計算的函數(shù)變量、權(quán)值已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，學(xué)習(xí)過程結(jié)束。結(jié)束的同時觸發(fā)外接設(shè)備的開關(guān)量，利用外接設(shè)備讀取這些計算結(jié)果。相反，則需繼續(xù)學(xué)習(xí)過程。并將不滿足性能指標(biāo)第3步計算出的函數(shù)變量、權(quán)值賦給下一步重新計算y值所需的地址內(nèi)，把請求數(shù)據(jù)標(biāo)志位VB703置位．并向上位機(jī)發(fā)送，從而為新y值的計算做好準(zhǔn)備。