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      技術應用

      對控制方案進行在線修改具有靈活性和適應性

      2015-03-24 點擊數:2843
      近年來利用計算機控制電阻爐爐溫的實驗,使原來在模擬控制器中無法實現的問題得到解決。摸索出一系列的改進算法,并應用到實踐中;還嘗試了多層映射 網絡、網絡的神經元控制算法,利用神經網絡解決實際問題,應用于控制電阻爐爐溫系統實例中;在改進成功的控制基礎上還設計了遠程控制的方法。硬件是計算機 控制系統的物質基礎,它在軟件的協調下實現對生產過程或被控對象的參數監測,完成對生產過程或被控對象的控制。

        過程計算機控制系統的硬 件主要是由主機、外部設備、過程輸入輸出設備、人機聯系設備和通信設備等組成:由中央處理器和內存儲器(組成的主機是控制系統的核心。主機根據過程輸入設 備送來的實時反映生產過程工作狀況的各種信息,以及預定的控制算法,自動地進行信息處理和運算,及時地選定相應的控制策略,并立即通過過程輸出設備向生產 過程發送控制命令。

        本實驗采用的鎳鉻鎳硅熱電偶作為測溫組件,它將溫度轉換為毫伏級電壓信號。爐溫控制系統采用的輸入輸出接口電路為多 功能接口卡,完成和功能,即將熱電偶獲得的溫度信號(模擬量),經轉換成數字量,送入計算機,并將計算機算得的控制量經轉換成模擬量送入固體繼電器,進行 溫度控制。本實驗選用熱電偶調理板將熱電偶送出的毫伏級信號放大為的電壓信號,以滿足板輸入輸出信號的要求。本系統采用過零型交流固體繼電器作調功器與爐 子相連,通過控制固體繼電器的通斷來控制電阻爐爐絲加電與否進行爐溫控制。采用自適應以太網,服務器,客戶端。

        軟件是各種程序的統稱, 軟件的優劣不僅關系到硬件功能的發揮,而且也關系到計算機對生產過程的控制品質和管理水平$%&.軟件分為系統軟件和應用軟件。系統軟件一般包括 匯編語言、高級算法語言、操作系統、數據庫系統、通信網絡軟件和診斷程序等。過程計算機控制設計人員需要掌握系統軟件的使用,從而更好地編制應用軟件。在 本系統中采用編寫控制界面和控制程序。利用語言進行神經網絡的計算仿真。應用軟件是系統設計人員針對某個生產過程而編制的控制和管理程序,它的優劣直接影 響到控制品質和管理水平。本系統中的應用軟件主要包括:過程輸入輸出程序、過程控制程序、人機接口程序、打印顯示程序等。其中過程控制程序是應用軟件的核 心,是基于經典或現代控制理論的控制算法的具體實現。

        計算機控制系統的特點在計算機控制系統中,被控制量通常是模擬量,而計算機本身的輸入輸出量都是數字量。因此,計算機控制系統大都具有數字模擬混合式的結構。計算機控制系統基本框圖中,包括工作與離散狀態下的計算機和具有連續工作狀態的生產過程兩部分。

        計算機控制系統的硬件組成框圖由圖可以清楚地看出計算機獲得信號的過程,這個過程是由轉換器來完成的。從模擬信號到離散模擬信號的過程就是采樣,其中是采樣周期。顯然合理的選擇采樣周期是必要的,過大會損圖計算機控制系統中信號變換與傳遞。

        從離散模擬信號到數字信號的變化過程叫做量化,即用一組二進制數碼來逼近采樣的模擬信號值。顯然,轉換的過程就是一個量化的過程。

        計算機引入控制系統后,由于其運算速度快、精度高、存儲量大,以及它強大的運算功能和可編程性,因此不僅可以完成常規的算法,還可以完成如自適應控制、最優控制、自學習控制、智能控制等??梢哉f沒有計算機,現代控制理論的應用問題是很難想象的。

        在計算機過程控制系統中,控制規律是使用軟件實現的,修改一個控制規律,無論復雜還是簡單,只需修改軟件即可,一般不需變動硬件,因此便于實現復雜的控制規律和對控制方案進行在線修改,使系統具有很大的靈活性和適應性。

         控制算法在計算機控制系統中,控制規律是通過計算機程序來實現的,一些原來在模擬控制器中無法實現的問題,在引入計算機后得到解決,編制了一系列的改進 算法:積分分離控制算法、遇限削弱控制算法、不完全微分控制算法、微分先行控制算法和帶死區控制算法、模糊控制算法、神經網絡控制算法等。闡述例如下:積 分分離控制算法在普通的數字控制器中引入積分環節的目的,主要是為了消除靜差,提高精度。但在過程的啟動,結束或幅度增減設定值時,會造成運算的積分積 累,最終引起系統較大的超調量,甚至引起系統的震蕩,這是某些生產過程中絕對不允許的。

        利用語言的神經網絡工具箱進行神經網絡的結構和 算法分析以及進行的相關仿真實驗,將每次控制的過程形成樣本集,然后運用神經網絡的網對控制進行模擬仿真,最后利用已經訓練好的神經網絡來預測控制的效 果;并用實現人機交互。數字控制在生產過程中是一種最為普遍采用的控制方法,在冶金、機械、化工等行業中獲得了廣泛的應用。算法選擇程序方便地提供給用戶 種控制算法供選擇,算法選擇功能通過參數設置窗體來實現,主要運用中的控件。

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