焊接自適應(yīng)控制

焊接自適應(yīng)控制，早期指以關(guān)鍵焊接質(zhì)量參數(shù)（如單面雙面成形熔焊過(guò)程中的焊透質(zhì)量、電阻點(diǎn)焊過(guò)程中的焊核尺寸）為控制對(duì)象的焊接控制系統(tǒng)。現(xiàn)在泛指能自動(dòng)識(shí)別焊件實(shí)時(shí)條件、調(diào)整并采用不同策略以最終保證焊件焊接質(zhì)量的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。大斷面閃光對(duì)焊自適應(yīng)控制是較成功的范例。

焊接過(guò)程自適應(yīng)控制，應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)控制焊接質(zhì)量的一種方法。按照一定模式隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整焊接過(guò)程的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù),使焊接過(guò)程能在變化的邊界條件及各種隨機(jī)干擾影響下保持最佳動(dòng)態(tài)性能和理想的焊接質(zhì)量。

自適應(yīng)控制技術(shù)

自適應(yīng)控制系統(tǒng)最早在航空方面首先得到了應(yīng)用。這是由于飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性決定于許多的環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如隨著飛機(jī)飛行的高度和速度的不同，飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)可能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，要使飛機(jī)在整個(gè)飛行高度與速度范圍內(nèi)保證控制的高質(zhì)量。依靠經(jīng)典的控制理論是難以解決的，為了解決上述自動(dòng)控制所面臨的問(wèn)題，在五十年代末期，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Whitaker教授首先提出并設(shè)計(jì)了模型參考自適應(yīng)控制的方案，經(jīng)模擬研究和飛行實(shí)驗(yàn)表明，在飛機(jī)正常速度下，該模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)具有滿意的性能。但是限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)和控制理論的發(fā)展水平，這一自適應(yīng)控制技術(shù)的成果未能得到迅速的發(fā)展和推廣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展水平的不斷提高，特別使由于航空航天事業(yè)的迅速發(fā)展的需要，目前，自適應(yīng)控制在航空航天方面亦取得了相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和理論的不斷完善，自適應(yīng)控制技術(shù)的推廣應(yīng)用將不斷發(fā)展，這種控制技術(shù)不但用于各工業(yè)部門，例如在航海方面，在化工過(guò)程、鋼鐵和冶金工業(yè)方面，在電力拖動(dòng)方面，近年來(lái)還推廣應(yīng)用于非工業(yè)部門，例如生物醫(yī)學(xué)部門。但就現(xiàn)有的關(guān)于應(yīng)用方面的報(bào)導(dǎo)來(lái)看，自適應(yīng)控制技術(shù)主要用于過(guò)程較慢的系統(tǒng)和特性變化速度不很快的對(duì)象。但可以相信，隨著理論的不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速提高，自適應(yīng)控制的應(yīng)用將會(huì)愈來(lái)愈廣泛，而收斂則愈來(lái)愈大。

自適應(yīng)控制技術(shù)

在日常生活中，所謂自適應(yīng)是指生物能改變自己的習(xí)性以適應(yīng)新的環(huán)境的一種特征。因此，直觀地講，自適應(yīng)控制器應(yīng)當(dāng)是這樣一種控制器，它能修正自己的特性以適應(yīng)對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化。 自適應(yīng)控制的研究對(duì)象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng)，這里所謂的“不確定性”是指描述被控對(duì)象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型不是完全確定的，其中包含一些未知因素和隨機(jī)因素。 任何一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性，這些不確定性有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部，有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)的外部。從系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)講，描述被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，設(shè)計(jì)者事先并不一定能準(zhǔn)確知道。作為外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響，可以等效地用許多擾動(dòng)來(lái)表示。這些擾動(dòng)通常是不可預(yù)測(cè)的。此外，還有一些測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的不確定因素進(jìn)入系統(tǒng)。面對(duì)這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂谱饔茫沟媚骋恢付ǖ男阅苤笜?biāo)達(dá)到并保持最優(yōu)或者近似最優(yōu)，這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問(wèn)題。 自適應(yīng)控制和常規(guī)的反饋控制和最優(yōu)控制一樣，也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗(yàn)知識(shí)比較少，需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。具體地說(shuō)，可以依據(jù)對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識(shí)模型參數(shù)，這個(gè)過(guò)程稱為系統(tǒng)的在線辯識(shí)。隨著生產(chǎn)過(guò)程的不斷進(jìn)行，通過(guò)在線辯識(shí)，模型會(huì)變得越來(lái)越準(zhǔn)確，越來(lái)越接近于實(shí)際。既然模型在不斷的改進(jìn)，顯然，基于這種模型綜合出來(lái)的控制作用也將隨之不斷的改進(jìn)。在這個(gè)意義下，控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。比如說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)象特性的初始信息比較缺乏，系統(tǒng)在剛開(kāi)始投入運(yùn)行時(shí)可能性能不理想，但是只要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，通過(guò)在線辯識(shí)和控制以后，控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，最終將自身調(diào)整到一個(gè)滿意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對(duì)象，其特性可能在運(yùn)行過(guò)程中要發(fā)生較大的變化，但通過(guò)在線辯識(shí)和改變控制器參數(shù)，系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)。 常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部特性的變化和外部擾動(dòng)的影響都具有一定的抑制能力， 但是由于控制器參數(shù)是固定的，所以當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動(dòng)的變化幅度很大時(shí)，系統(tǒng)的性能常常會(huì)大幅度下降，甚至是不穩(wěn)定。所以對(duì)那些對(duì)象特性或擾動(dòng)特性變化范圍很大，同時(shí)又要求經(jīng)常保持高性能指標(biāo)的一類系統(tǒng)，采取自適應(yīng)控制是合適的。但是同時(shí)也應(yīng)當(dāng)指出，自適應(yīng)控制比常規(guī)反饋控制要復(fù)雜的多，成本也高的多，因此只是在用常規(guī)反饋達(dá)不到所期望的性能時(shí)，才會(huì)考慮采用。

在CNC機(jī)床上應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

采用ACM技術(shù)優(yōu)化了金屬切削CNC加工過(guò)程，提高了加工效率。輪廓銑削省時(shí)約38%；銑槽省時(shí)約34%；3D銑面省時(shí)約37%；鉆孔省時(shí)約28%。典型的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化了金屬切削加工中的特色。 如何提高金屬切削數(shù)控機(jī)床的加工效率，充分利用機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)速、最大負(fù)載和軸最大進(jìn)給速率,加工材質(zhì)、切削量多變的工件,同時(shí)又能自動(dòng)保護(hù)機(jī)床和主軸系統(tǒng),保護(hù)較昂貴的進(jìn)口刀具,這已經(jīng)越來(lái)越受到終端用戶和機(jī)床制造廠家關(guān)注的問(wèn)題之一。以色列OMAT公司的ACM自適應(yīng)控制監(jiān)控系統(tǒng)正是為了適應(yīng)這種要求，從控制角度為解決該問(wèn)題提出的理想方案。 OMAT公司ACM作為西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的重要選件，可以提供多種版本形式，外裝式ACM裝置、純軟件集成式ACM、PC卡軟硬件混合式ACM和單元軟硬件混合式ACM。其中，第一種軟硬件均做在ACM裝置中，外部接線多，但不受數(shù)控系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)器的限制，主要針對(duì)老系統(tǒng)和不能安裝集成ACM系統(tǒng)的機(jī)床用。第2、第3種是軟件為主的ACM系統(tǒng)，極少或無(wú)外部接線，但是受非出口型數(shù)控系統(tǒng)限制，要求系統(tǒng)軟件版本高，目前在出口到國(guó)內(nèi)的840D系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)。因此我們?cè)谂cOMAT公司合作中選用了第4種版本的ACM系統(tǒng)。 ·ACM控制單元：數(shù)字量輸出至840D系統(tǒng)的NCU，模擬量輸入信號(hào)來(lái)自O(shè)MAT功率傳感器模塊。ACM測(cè)量采集的主軸功率信號(hào)通過(guò)SINUMERIK RS232 串口與CNC的PC部分通訊。 ·ACM實(shí)時(shí)控制軟件：集成在ACM控制單元的微處理器中。 ·ACM用戶畫面接口：Windows用戶圖形界面用于配置和監(jiān)控自適應(yīng)控制過(guò)程。 ACM是一個(gè)實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采樣機(jī)床主軸負(fù)載變化，據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)床進(jìn)給率至最佳值。并且時(shí)實(shí)監(jiān)視記錄主軸切削負(fù)載、進(jìn)給率變化，刀具磨損量等加工參數(shù)，并輸出圖形、數(shù)據(jù)至Windows用戶圖形界面。這些數(shù)據(jù)還可以存儲(chǔ)在硬盤供以后查閱存檔。 安裝與調(diào)試 1．硬件安裝 原理圖見(jiàn)圖2所示，主軸功率經(jīng)OMAT LA55-P型電流互感器測(cè)量，功率轉(zhuǎn)換器放大后，由9芯插頭輸入至ACM控制單元；進(jìn)給修調(diào)數(shù)字量信號(hào)輸入至PLC輸入模塊；ACM控制單元與PCU50（用戶操作接口）由RS232串口通信連接。此外還有以下控制信號(hào)：ACM激活后給PLC的輸入信號(hào)；ACM出現(xiàn)故障進(jìn)給保持信號(hào)；以及PLC報(bào)警使ACM產(chǎn)生復(fù)位的ACM RESET信號(hào)。 2．PLC軟件編程 （1）下載OMAT標(biāo)準(zhǔn)PLC控制程序FB30并在OB1中調(diào)用： CALL FB30 “OMAT_CYCLIC FB” ACMFEEDOUT := IB40 //來(lái)自ACM的進(jìn)給修調(diào)信號(hào) ACMFEEDOUT := I40.6 //來(lái)自ACM的報(bào)警進(jìn)給保持信號(hào) ACMFEEDOUT := I40.7 //來(lái)自ACM的激活信號(hào) ACMFEEDOUT := T10 //來(lái)自ACM的激活延時(shí)信號(hào) （2）局部修改西門子標(biāo)準(zhǔn)MCP（機(jī)床控制面板）管理子程序FC19： U DB50.DBX11.0 "OMAT_CYCLIC FB_IDB". ACMALARMOUT //PLC報(bào)警信號(hào) R≠#MST_Inp23 [ 0 ] "NC_STOP" //使NC停止 （3）編程N(yùn)C報(bào)警文本程序（程序略） （4）修改機(jī)床參數(shù)：MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE=1.3 MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE=1.4 MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE=1.5

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

3．ACM用戶圖形界面PC軟件安裝 （1）在F:>\OEM下創(chuàng)建OPMS新目錄 （2）將OMAT軟盤上的下列文件拷入新建目錄F:>\OEM\OPMS ·OPMS.MDI ·OPMS.ZUS （3）將文件025_GR.DLL和025_UK.DLL拷貝到F:>\OEM\LANGUAGE； 打開(kāi)文件RE_GR.INI和RE_UK.INI插入語(yǔ)句：HSKT=“OMATIVE ACM” （4）打開(kāi)F:>\OEM下的文件REGIE.INI插入語(yǔ)句： TASK=NAME：=OPMS，TimeOut=6000 （5）拷貝OPMS.INI到F:>\OEM；拷貝OPMS.EXE到F:>\HMI_ADV （6）安裝結(jié)束后重新啟動(dòng)西門子HMI。 運(yùn)行OMAT ACM系統(tǒng) ACM PC軟件安裝完畢，在西門子840D系統(tǒng)主菜單增加名為OMAT ACM的軟鍵，按此鍵進(jìn)入ACM主畫面，主畫面顯示下列信息。ACM運(yùn)行方式，3種方式選其中之一。狀態(tài)監(jiān)視，過(guò)載、運(yùn)行、主軸、在線/離線等狀態(tài)。主軸功率和進(jìn)給率是實(shí)時(shí)變化曲線及數(shù)值。當(dāng)前運(yùn)行值，參考編號(hào)、零件編號(hào)、開(kāi)始加工時(shí)間、運(yùn)行耗時(shí)、切削工件耗時(shí)、節(jié)約用時(shí)（%）、最小進(jìn)給率（%）、最大進(jìn)給率（%）、當(dāng)前修調(diào)值（%）。 ACM工作模式： ACM啟動(dòng)/停止方式：通過(guò)NC程序H功能自動(dòng)或者手動(dòng)啟動(dòng)/停止運(yùn)行。 切削參數(shù)輸入方式：切削參數(shù)如，刀具類型、齒數(shù)、工件材料、切削量（深度）和速度可以手動(dòng)（Preset）或者在學(xué)習(xí)（Learn）方式自動(dòng)記錄切削參數(shù)，然后在學(xué)習(xí)后（by learn）方式按照記錄參數(shù)，監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行。 ACM運(yùn)行方式： 進(jìn)給控制方式：ACM連續(xù)測(cè)量主軸負(fù)載并且實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)給率，出現(xiàn)過(guò)載則發(fā)出報(bào)警停止機(jī)床。 監(jiān)控方式：ACM連續(xù)測(cè)量主軸負(fù)載但不調(diào)節(jié)進(jìn)給率，有兩種監(jiān)控模式供選擇—最大負(fù)載監(jiān)控或負(fù)載允差監(jiān)控。 事件記錄方式：在此方式ACM只是將動(dòng)態(tài)切削數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，不做輸出處理。 OMAT ACM的特色和效果 傳統(tǒng)金屬加工刀具斷裂不可檢測(cè)和控制、刀具磨損靠手動(dòng)監(jiān)視、效率低，而OMAT ACM系統(tǒng)的自適應(yīng)控制技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)加工技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，優(yōu)化了金屬切削CNC加工過(guò)程，提高了加工效率。典型應(yīng)用統(tǒng)計(jì)：輪廓銑削省時(shí)約38%；銑槽省時(shí)約34%；3D銑面省時(shí)約37%；鉆孔省時(shí)約28%。并且具有下列保護(hù)功能：銑刀斷裂保護(hù)（報(bào)警并停機(jī)防止工件及后續(xù)刀具損壞）；深孔鉆刀具斷裂保護(hù)（報(bào)警并停機(jī)）；刀具磨損監(jiān)控（數(shù)字顯示磨損量）；主軸過(guò)載保護(hù)（報(bào)警或停機(jī)）。 正是由于OMAT ACM獨(dú)特的自適應(yīng)控制技術(shù)，效果顯著的實(shí)用性，國(guó)外許多著名公司如Siemens AG、 Turbinenwerke、 Chevron Aerospace、Boeing、General Electric、Mitsubishi Motors, ToshibaGE 和Toyota Motors等公司都已大量使用，取得了明顯的效果。 交大昆機(jī)科技股份有限公司與以色列OMAT公司合作，成功地將單元軟硬件混合式ACM系統(tǒng)集成安裝于產(chǎn)品機(jī)床THM4680臥式加工中心的840D系統(tǒng)上，還做了大面工件切削對(duì)比實(shí)驗(yàn)，切削效率提高約33%。ACM的機(jī)床負(fù)載量化控制以及對(duì)刀具、主軸的安全保護(hù)功能，使得操作者放心最大限度的滿負(fù)荷使用機(jī)床，而又不至于對(duì)機(jī)床造成傷害。這尤其適用于面切削、加工鑄鋼等硬質(zhì)材料、模具加工業(yè)、深孔鉆削、使用高價(jià)進(jìn)口刀具等用戶。國(guó)內(nèi)航空航天、紡織、家電等行業(yè)的知名企業(yè)也率先正在陸續(xù)使用該產(chǎn)品。相信隨著數(shù)控加工技術(shù)、高速切削等先進(jìn)金屬加工理念在國(guó)內(nèi)企業(yè)的普及應(yīng)用，自適應(yīng)加工技術(shù)一定會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

采用無(wú)模型自適應(yīng)控制技術(shù)對(duì)乙烯裝置污水處理系統(tǒng)進(jìn)行PH值控制，可以控制污水排放質(zhì)量，滿足環(huán)保要求，并達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。實(shí)踐證明該控制技術(shù)對(duì)PH 大滯后系統(tǒng)有很強(qiáng)的控制能力。 近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，國(guó)際社會(huì)越來(lái)越深刻的認(rèn)識(shí)到，環(huán)境保護(hù)對(duì)于人類可持續(xù)性發(fā)展的重要性。我們國(guó)家也把環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的國(guó)策，不斷加大環(huán)保治理的力度，提高環(huán)保水平，同時(shí)出臺(tái)了一系列有關(guān)的法律法規(guī)。這就要求我們要不斷采用新工藝和新技術(shù)對(duì)工業(yè)三廢進(jìn)行有效的處理，以達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)。 1、無(wú)模型自適應(yīng)控制方案 由PH 大滯后的特性疊加在該系統(tǒng)上，使控制算法相互矛盾，使問(wèn)題的解決更加困難，簡(jiǎn)單的采用傳統(tǒng)的控制手段是無(wú)法解決問(wèn)題。為保證調(diào)節(jié)效果，方案使用了無(wú)模型自適應(yīng)（MFA）控制技術(shù)。 1）簡(jiǎn)介無(wú)模型自適應(yīng)控制技術(shù) MFA控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域中一種全新的理論和技術(shù)，它為解決工業(yè)過(guò)程中的復(fù)雜回路控制問(wèn)題提出了新穎而有效的理念和方法。MFA控制技術(shù)是與PID和自整定PID、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)控制等流行方式是完全不同的。 MFA技術(shù)的關(guān)鍵可以歸納為：⑴所有過(guò)程的信息都已包含在輸入輸出的信號(hào)中，只是以往采用傳統(tǒng)的控制方法缺乏有效提取這些信息并加以利用的手段；⑵通過(guò)無(wú)事先訓(xùn)練的快速?gòu)?qiáng)制學(xué)習(xí)等方式，使MFA控制器能夠準(zhǔn)確把握過(guò)程對(duì)象當(dāng)前的特征，產(chǎn)生更合理的對(duì)策，從而獲得理想的調(diào)節(jié)控制結(jié)果。 MFA控制技術(shù)具有穩(wěn)定性證明，對(duì)于開(kāi)環(huán)穩(wěn)定的線性與非線性過(guò)程對(duì)象的適用性在理論上得到確認(rèn)。 MFA控制技術(shù)主要的應(yīng)用范圍：非線形（包括PH）、大滯后、強(qiáng)耦合和時(shí)變采用傳統(tǒng)控制手段難以控制的過(guò)程。 MFA控制技術(shù)對(duì)于PH 大滯后過(guò)程有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)： ―僅需大致估計(jì)滴定曲線的折點(diǎn)和滯后時(shí)間，MFA就可以有效地控制 －有效控制流入速率和PH的變化，滴定曲線移動(dòng)，及其他不確定性 －自適應(yīng)并補(bǔ)償大的增益改變 在一般的應(yīng)用場(chǎng)合建立MFA(PH)模塊控制器后，利用其默認(rèn)值就可以得到比較穩(wěn)定的投運(yùn)效果。 簡(jiǎn)單的PH 模塊可以抵抗τ/TT>2 時(shí)可將MFA的Time-Varying 模塊設(shè)為Enable，然后估計(jì)出最大和最小的滯后時(shí)間，填入模塊參數(shù)表就可以得到滿意的控制效果。 2）控制目標(biāo) 該控制將達(dá)到以下控制目標(biāo)： ⑴將污水排放值控制在6.5～7.5 之間。使污水排放控制在合格的范圍內(nèi)。防止污水排放超標(biāo)，穩(wěn)定生產(chǎn)。 ⑵減少控制系統(tǒng)的超調(diào)量，減少中和酸的注入量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 ⑶增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)即使在大的干擾出現(xiàn)的時(shí)候，仍然能夠保持穩(wěn)定，且能夠快速收斂；

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

2、無(wú)模型自適應(yīng)控制方案實(shí)施 ⑴控制器選擇CyboCon CE。該控制器是美國(guó)博軟公司將無(wú)模型自適應(yīng)(MFA)控制技術(shù)與Microsoft Windows CE 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，嵌入GEFanuc公司的FC2000工業(yè)平臺(tái)，是一種即插即用式，功能強(qiáng)大的一體化先進(jìn)控制器?？梢酝ㄟ^(guò)其自帶的I/O通道直接與一次儀表連接；觸摸屏完成控制組態(tài)和調(diào)節(jié)趨勢(shì)顯示；內(nèi)置的控制邏輯算法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、間歇控制邏輯的組態(tài)， ⑵考慮到污水池油污較多，經(jīng)常污染PH計(jì)探頭，造成PH值偏離實(shí)際值，無(wú)法滿足控制需要。所以采用了德國(guó)產(chǎn)帶有憎污PTFE隔膜的ph探頭。經(jīng)過(guò)安裝、調(diào)試、使用發(fā)現(xiàn)，該P(yáng)H計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確，有很強(qiáng)的抗油污能力，能夠滿足控制需要。 ⑶為實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，在P4泵上安裝了變頻器。該變頻器接受MFA控制器的輸出信號(hào)。對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。 ⑷考慮到污水處理過(guò)程中污水的堿性和流量有較大的變化，而變頻調(diào)速技術(shù)有其應(yīng)用的限制，即當(dāng)輸出頻率低于工頻的20%時(shí)，電機(jī)較易發(fā)熱，這就意味著最大與最小處理能力的比值不能超過(guò)5。但現(xiàn)場(chǎng)工況的考察結(jié)果表明，這樣的處理能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。方案選擇了雙泵工作方案，即P4泵做常穩(wěn)態(tài)的連續(xù)調(diào)節(jié)，并限制其不在工頻的20%以下工作，必要時(shí)可關(guān)閉該泵；P3泵作為P4泵的補(bǔ)充，在P4泵的能力不夠時(shí)開(kāi)啟。 設(shè)計(jì)中必須考慮一套控制邏輯實(shí)現(xiàn)上述目的。初步設(shè)計(jì)利用CyboCon CE的邏輯模塊組成控制邏輯。其主要原理是：在設(shè)定值的上下各設(shè)一個(gè)帶，形成PH值的上下限，上限與變頻器輸出頻率構(gòu)成邏輯控制P3泵的啟停，下限與變頻器的輸出頻率過(guò)程邏輯控制P4泵的啟停，中間作為連續(xù)調(diào)節(jié)區(qū)。 考慮防止P3、P4泵在上下限處頻繁啟停，損壞設(shè)備，在上下限處各增設(shè)一條寬為0.1的死區(qū)。 P4泵的控制邏輯如下： DO=(是否位于死區(qū)？) AND (DO) OR(PV≤下限) ⑸由CyboCon CE輸出DO信號(hào)作為HeartBeating信號(hào)，接至指示燈，反映CyboCon CE的運(yùn)行狀態(tài)。指示燈閃爍，表示MFA正常；指示燈停止閃爍，表示MFA異常。 3、系統(tǒng)投運(yùn)的效果 正常狀況下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)排放，排放值為PH=7.0±0.15。 在最大流量廢堿外排的沖擊狀況下，P4泵接近滿流量輸出，PH值繼續(xù)上升至8.5時(shí)，CyboCon CE自動(dòng)啟動(dòng)P3泵補(bǔ)充加酸量，當(dāng)PH值下降至8.4時(shí)P3泵停止，隨后PH值在7～9之間波動(dòng)。沖擊停止后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常狀況。 在小流量低堿的情況下，P3泵在最低保護(hù)流量輸出，PH值下降至6.5時(shí)，CyboCon CE 自動(dòng)停止P4加酸泵。當(dāng)PH值回升至6.6時(shí)，P4泵啟動(dòng)，隨后PH值在6～7之間波動(dòng)。廢水流量提高后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常狀況。 在控制過(guò)程中，控制器始終處于自動(dòng)狀態(tài)，具有較強(qiáng)的魯棒性。

在通信領(lǐng)域的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

在短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制器是系統(tǒng)的指揮中心，是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。自適應(yīng)控制系統(tǒng)是一種特殊的非線性控制系統(tǒng)，系統(tǒng)本身的特性(結(jié)構(gòu)和參數(shù))、環(huán)境及干擾特性存在某種不確定性。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，系統(tǒng)本身只能在線地積累有關(guān)信息，進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)參數(shù)的修正和控制，使系統(tǒng)處于所要求的最佳狀態(tài)。 因?yàn)槎滩ㄐ诺朗且环N極不穩(wěn)定的時(shí)變信道，所以短波自適應(yīng)系統(tǒng)屬于隨機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。通常，隨機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)是由被測(cè)對(duì)象、辨識(shí)器和控制器三部分組成的。辨識(shí)器根據(jù)系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣后，辨識(shí)出被測(cè)對(duì)象參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)及一定的辨識(shí)算法，實(shí)時(shí)計(jì)算被控對(duì)象未知參數(shù)的估值和未知狀態(tài)的估值，再根據(jù)事先選定的性能指標(biāo)，綜合出相應(yīng)的控制作用。由于控制作用是根據(jù)這些變化著的環(huán)境及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不斷辨識(shí)、不斷綜合出新的規(guī)律，因此系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。目前，參數(shù)估計(jì)和狀態(tài)估算的方法很多，最優(yōu)控制算法也很多，因而組成相應(yīng)的隨機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)也是非常靈活的。 某自適應(yīng)通信系統(tǒng)的自適應(yīng)控制器功能的實(shí)現(xiàn)主要由顯示控制板、信息處理板、音頻接口板和調(diào)制/解調(diào)器板完成。 信息處理板完成自動(dòng)線路建立(ALE)的功能，軟件設(shè)計(jì)完全依據(jù)短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)自動(dòng)線路的建立規(guī)程。信息處理板主要分為兩個(gè)部分，每個(gè)部分由一個(gè)獨(dú)立的處理器控制，即主CPU部分和從CPU部分。主CPU部分處理外部控制單元的控制信號(hào)，井實(shí)現(xiàn)對(duì)電臺(tái)的設(shè)置，以及控制終端的輸入/輸出和對(duì)電臺(tái)的控制、存儲(chǔ)和調(diào)用LQA信息等。從 CPU(TMS320C25)完成線路信號(hào)質(zhì)量的分析，并對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行編碼，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解碼。信號(hào)質(zhì)量由誤碼率(SER)、信納德(SINAD)和多徑(MP)等評(píng)價(jià)參數(shù)來(lái)表征，這些參數(shù)被存儲(chǔ)起來(lái)作為單向ALE判決或與其他臺(tái)站交換后作為雙向ALE判決，經(jīng)與主CPU交換后儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。另外，呼叫時(shí)接收到的命令代碼經(jīng)DSP解碼后送到主CPU，主CPU解釋命令代碼后執(zhí)行相應(yīng)的操作。從CPU處理從主CPU接收到的ALE命令信息后，進(jìn)行格雷編碼和交織，每個(gè)ALE字通過(guò)重復(fù)發(fā)送來(lái)減少衰減、干擾和噪聲的影響。ALE信號(hào)結(jié)構(gòu)都由DSP編碼實(shí)現(xiàn)，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后經(jīng)接口板調(diào)整輸出到發(fā)射機(jī)，接收到的ALE信號(hào)也從接口板輸入經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到DSP解調(diào)，取出信號(hào)傳送的質(zhì)量表征值，同時(shí)去交織和解碼后的基本ALE字經(jīng)雙端口存儲(chǔ)器送到CPU，主控CPU按ALE標(biāo)準(zhǔn)做出解釋，并決定通信的進(jìn)程和效果。 音頻接口部分主要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理，包括自適應(yīng)呼叫時(shí)自適應(yīng)音頻的調(diào)整、放大，遠(yuǎn)程遙控發(fā)射機(jī)PTT音頻的產(chǎn)生、調(diào)整、放大，獨(dú)立邊帶音頻輸入經(jīng)過(guò)調(diào)整、放大后上遙控線路，以及話音的壓擴(kuò)、調(diào)整、放大。同時(shí)，信息處理板與顯示控制板之間的信號(hào)交換也在音頻接口板進(jìn)行。自適應(yīng)呼叫時(shí)的ALE PTT控制、面板送話器PTT控制、面板電鍵 KEY PTT控制經(jīng)過(guò)音頻接口板后，由PTT OUT輸出，可實(shí)現(xiàn)對(duì)本地發(fā)射機(jī)的PTT控制。 在短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)中，隨著自適應(yīng)功能不斷增強(qiáng)，控制的參數(shù)也不斷增加，辨識(shí)器的功能和形式也逐漸增多，控制能力勢(shì)必要增大，因此自適應(yīng)控制器也相應(yīng)地復(fù)雜起來(lái)，這就需要自適應(yīng)設(shè)計(jì)者統(tǒng)觀全局、綜合分析，以盡可能減少被測(cè)對(duì)象，簡(jiǎn)單可行而又有效的辨識(shí)方法，獲得盡可能多的自適應(yīng)控制能力。

在玻璃窯爐控制中的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

1、問(wèn)題的提出 玻璃窯爐是玻璃制品生產(chǎn)行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)施，其生產(chǎn)玻璃的質(zhì)量決定了玻璃制品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)效能。玻璃窯爐有一個(gè)極其復(fù)雜的溫度場(chǎng)，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)不但各處溫度不同，而且同一處溫度也會(huì)隨時(shí)間而變化。影響窯爐玻璃溫度的因素有環(huán)境溫度、加料速度和數(shù)量、熔化池內(nèi)部壓力（負(fù)壓或正壓）、熔融玻璃的液位、燃燒室燃料的質(zhì)量等。而熔化池和料道的溫度控制是玻璃窯爐控制的關(guān)鍵因素。從控制的角度來(lái)看，玻璃窯爐的控制是一個(gè)“灰箱”問(wèn)題，即無(wú)法確定所掌握的過(guò)程知識(shí)的精確程度。目前廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)PID控制效果不好，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)失控問(wèn)題。 2、過(guò)程參數(shù)分析 熔化池不僅要有足夠高的溫度以保證玻璃原料的熔化、澄清和均化，還要有一定的溫度梯度，以促進(jìn)玻璃液的流動(dòng)、加速熔化和均化。同時(shí)，料道溫度要十分穩(wěn)定，以保證玻璃制品的生產(chǎn)質(zhì)量。窯爐的控制參數(shù)包括溫度、壓力、液位、物料等，控制對(duì)象包括電控閥門、風(fēng)機(jī)、電機(jī)等。這些參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，如加料的速度和數(shù)量直接影響到熔化池內(nèi)部的液位值、各區(qū)的溫度值；熔化池內(nèi)部壓力又會(huì)影響到燃料的燃燒效率從而影響溫度值。對(duì)于單個(gè)參數(shù)，如溫度控制，在連續(xù)作業(yè)的窯爐中，不同區(qū)域應(yīng)保持不同溫度設(shè)定值。由于以上原因，使用二型或三型儀表的單回路PID控制器對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行分區(qū)控制的效果不夠理想，各控制器之間沒(méi)有相互聯(lián)系，各參數(shù)的變化無(wú)法溝通，對(duì)于溫度控制這種大時(shí)間延遲的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一旦前區(qū)溫度、壓力、液位、加料量等參數(shù)發(fā)生較大變化時(shí)，料道控制器對(duì)料道溫度的控制將無(wú)能為力，這將直接造成廢品率上升，帶來(lái)巨大的損失。因此窯爐的控制是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，表現(xiàn)在： （1）過(guò)程參數(shù)的時(shí)變性：熔化池的主要參數(shù)溫度、液位、加料量、壓力參數(shù)都隨時(shí)間波動(dòng)。例如在對(duì)溫度極其敏感的料道區(qū)，前區(qū)溫度的滯后以及電控閥門的開(kāi)度變化和燃料管道壓力的變化之間存在時(shí)間差，使得控制參數(shù)在超出一定的調(diào)節(jié)范圍時(shí)，PID控制系統(tǒng)可能失控。 （2）負(fù)荷變化大：由于環(huán)境溫度的變化和加料時(shí)產(chǎn)生的溫度沖擊，使得熔化池內(nèi)溫度負(fù)荷波動(dòng)很大。另外，因燃料流量波動(dòng)或管道壓力變化而產(chǎn)生的熱值變化給溫度控制回路帶來(lái)了很大的擾動(dòng)。 （3）多點(diǎn)溫度的關(guān)聯(lián)控制：玻璃窯爐的燃燒室、熔化池、供料道等需要有不同的溫度點(diǎn)，各溫度點(diǎn)的控制是相互關(guān)聯(lián)的。由于各區(qū)域之間相互影響，使用單輸入單輸出（SISO）控制器很難有效地控制這種多輸入多輸出（MIMO）的過(guò)程。 （4）參數(shù)的非線性：加料過(guò)程帶來(lái)的沖擊、燃?xì)獾牧髁亢蛪毫Φ淖兓?、控制器?zhí)行機(jī)構(gòu)（傳感器、變送器、電氣轉(zhuǎn)換裝置和閥門的開(kāi)閉）延時(shí)和非線性變化的累積，造成整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)的非線性。PID控制或基于模型的控制器能在系統(tǒng)參數(shù)正常的情況下很好工作，但是一旦參數(shù)變化的范圍在非線性區(qū)域就系統(tǒng)就失控了。

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

3、解決途徑 為了解決以上問(wèn)題，我們采用無(wú)模型自適應(yīng)控制技術(shù)(Model-Free Adaptive Control，MFA)來(lái)替代傳統(tǒng)的PID控制方式。無(wú)模型自適應(yīng)控制(MFA)技術(shù)可以用于以下特性的系統(tǒng)：（1）無(wú)需過(guò)程的精確的定量知識(shí)；（2）系統(tǒng)中不需要過(guò)程辨識(shí)機(jī)制；（3）不需要針對(duì)某一過(guò)程進(jìn)行專用的控制器設(shè)計(jì)；（4）不需要復(fù)雜的手動(dòng)參數(shù)調(diào)整；（5）閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和判據(jù)能用于系統(tǒng)分析以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于這些特性，無(wú)模型自適應(yīng)控制方式比原來(lái)的PID控制系統(tǒng)更適合玻璃窯爐控制。 MFA控制器中使用了所謂“刷新權(quán)值”的算法。即通過(guò)一些特定算法，縮小設(shè)定值和過(guò)程變量之間的偏差。這意味著當(dāng)過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)偏差接近零，不需要對(duì)MFA控制器的權(quán)值進(jìn)行修改。 在這個(gè)系統(tǒng)中，MFA控制器裝置由兩路控制器C1、C2組成，系統(tǒng)中有4個(gè)子過(guò)程G11、G21、G12、G22，過(guò)程的總的輸出變量y1、y2也用于主控制回路的反饋信號(hào)f1、f2。他們與設(shè)置值r1、r2比較來(lái)減少干擾d1、d2。 其中有兩個(gè)子過(guò)程的輸出交叉相連用來(lái)減小過(guò)程變量（在實(shí)際應(yīng)用中從子過(guò)程的輸出是不測(cè)量的），系統(tǒng)中只有輸出信號(hào)y1、y2能被測(cè)量。這樣，MFA控制器的輸出u1、u2 與過(guò)程輸出y1、y2是關(guān)聯(lián)的。一個(gè)輸入的變化將引起兩個(gè)輸出變化。

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

4、窯爐的基本控制過(guò)程 按區(qū)域劃分，玻璃窯爐的溫度檢測(cè)有小爐、熔化池和料道，其中：（1）小爐為燃料燃燒的地方，是熔化池的熱力來(lái)源；（2）池爐是玻璃熔化、沉淀、澄清和均化的場(chǎng)所，對(duì)其溫度要求是要有一定的溫度梯度。由于直接為料道區(qū)提供原料，其溫度的穩(wěn)定對(duì)玻璃的生產(chǎn)有至關(guān)重要的作用，這里是窯爐控制監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，至少需要三個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)、一個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)和一個(gè)液位檢測(cè)點(diǎn)；（3）料道是玻璃制品生產(chǎn)的出口，為了保證玻璃制品的質(zhì)量，料道溫度控制分為三個(gè)區(qū)域，并分別有相應(yīng)的溫度控制點(diǎn)。從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上看，這是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)。 原有控制系統(tǒng)對(duì)池爐的三個(gè)溫度控制點(diǎn)及壓力只進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用池爐的液位值來(lái)控制加料機(jī)的動(dòng)作，即液位低于設(shè)定值時(shí)加料，高于設(shè)定值時(shí)停車。對(duì)料道三個(gè)區(qū)用三個(gè)單回路的PID控制器進(jìn)行控制。這是一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)控制方式。然而系統(tǒng)必須在手動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行啟動(dòng)，在參數(shù)波動(dòng)大時(shí)也很難保持在自動(dòng)控制狀態(tài)下，因?yàn)閷?duì)干擾很敏感，特別是當(dāng)參數(shù)變化大時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)常振蕩。 原有控制系統(tǒng)的主要問(wèn)題是多變量控制系統(tǒng)分解成了一個(gè)個(gè)單變量系統(tǒng)，這在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程控制中是很普遍的。在新的MFA控制系統(tǒng)中，按多變量控制的準(zhǔn)則將進(jìn)行下面改進(jìn)： （1）通過(guò)MFA控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)小爐溫度的控制。根據(jù)熔化池溫度以及燃料管道壓力情況，適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)進(jìn)氣量，從而使小爐的溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的范圍內(nèi)。 （2）對(duì)熔化池的控制：實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、液位的聯(lián)合控制。比如熔化池T1溫度高時(shí)，適當(dāng)增加加料量從而強(qiáng)制降低溫度值，而加料量要受液位傳感器的限制；對(duì)于由于溫度高低造成的爐內(nèi)壓力變化，則通過(guò)調(diào)整煙道閘門的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)將熔化池的參數(shù)變化情況，通過(guò)MFA控制系統(tǒng)傳遞給料道的溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)一定的參數(shù)設(shè)置（比如根據(jù)熔融玻璃的流速設(shè)置從熔化池到料道的時(shí)間），來(lái)對(duì)料道的溫度值進(jìn)行提前預(yù)判性的調(diào)整。 （3）對(duì)料道的控制不再采用單個(gè)參數(shù)的控制，而是通過(guò)MFA控制器，按一定的算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)區(qū)域的聯(lián)合調(diào)整，從而避免了采用單個(gè)參數(shù)PID控制時(shí)由于時(shí)滯造成的溫度波動(dòng)。作為輔助手段，對(duì)料道等重要區(qū)域的控制使用原有的PID控制作為備份。 控制系統(tǒng)包含一套PLC邏輯控制和PID控制裝置，兩臺(tái)運(yùn)行WindowsNT的PC。把Wonderware’s Intouch HMI軟件安裝于PC上用于數(shù)據(jù)接收和監(jiān)控。CyboSoft公司的CyboCon軟件安裝在一臺(tái)PC上以提供先進(jìn)的控制方式。因?yàn)镃yboCon是一個(gè)軟件包產(chǎn)品，安裝、配置和I/O接口都很容易配置。當(dāng)使用MFA控制器時(shí)，只需要知道一些過(guò)程的控制類型和過(guò)程的粗略時(shí)間常數(shù)即可。CyboCon的控制器通過(guò)Intouch的軟件連接到系統(tǒng)。操作者可以用面板和在Intouch或CyboCon控制屏幕上的趨勢(shì)線來(lái)監(jiān)控和改變控制器設(shè)置。系統(tǒng)運(yùn)行后，MFA控制器就可立刻進(jìn)入控制狀態(tài)。操作人員能在PID控制、手動(dòng)和MFA控制模式之間切換。一旦PC出現(xiàn)問(wèn)題，PLC將很快接管控制。 MFA技術(shù)無(wú)需使用者對(duì)控制器進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，只要選擇相應(yīng)的控制器并簡(jiǎn)單地設(shè)定控制器參數(shù)就可以將MFA控制器投入使用。這是無(wú)模型自適應(yīng)控制器與其它基于模型的先進(jìn)控制器的一個(gè)主要區(qū)別，也是MFA控制器的主要優(yōu)勢(shì)。

在網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸中應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

流媒體技術(shù)是一種專門用于網(wǎng)絡(luò)多媒體信息傳播和處理的新技術(shù)，該技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)傳輸和播放同時(shí)進(jìn)行的實(shí)時(shí)工作模式，相對(duì)于其他的一些音視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理技術(shù)，流媒體比較成熟和實(shí)用，目前已經(jīng)成為網(wǎng)上音視頻（特別是實(shí)時(shí)音視頻）傳輸?shù)闹饕鉀Q方案。 目前，制約流媒體寬帶應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵在于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，流媒體從理論上解決了大容量網(wǎng)絡(luò)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求問(wèn)題，但是由于大型分組交換網(wǎng)絡(luò)（例如Internet）中數(shù)據(jù)傳輸受到諸多因素的影響，網(wǎng)絡(luò)的狀況是不可靠的，其帶寬、負(fù)荷等的變化難以滿足流媒體寬帶業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性服務(wù)質(zhì)量要求，并且常常造成播放卡殼、延遲、視頻抖動(dòng)劇烈，給使用者感官造成很大影響，所以解決好流媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題對(duì)于流媒體寬帶應(yīng)用是極為重要的。 1、目前的流媒體傳輸模式 流媒體之所以能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)播放，是采用了專門的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（RTP，RTCP和RTSP等）和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。服務(wù)器端有專門的流媒體發(fā)布系統(tǒng)，而客戶端則有專門的播放器，這兩個(gè)部分都需要通過(guò)數(shù)據(jù)緩存區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存。與普通的分組交換網(wǎng)絡(luò)不同，流媒體系統(tǒng)的緩存區(qū)域中的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中是動(dòng)態(tài)的，也可稱為是交換狀態(tài)的，數(shù)據(jù)以堆棧方式進(jìn)出緩沖區(qū)，而不需要等待數(shù)據(jù)全部達(dá)到客戶機(jī)后才從緩沖區(qū)中被釋放出來(lái)，由于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是“流動(dòng)”的，再加上數(shù)據(jù)的播放需要維持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸出速度，隨時(shí)都要求緩沖區(qū)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供給播放器，如果沒(méi)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則會(huì)出現(xiàn)內(nèi)容播放過(guò)程中的暫停和畫面的跳躍，出現(xiàn)前一種情況一般是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度跟不上數(shù)據(jù)的播放速度，而發(fā)生了數(shù)據(jù)的下溢，而后一種情況的發(fā)生是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度過(guò)快，超過(guò)了播放的速度，而又沒(méi)有適當(dāng)?shù)膫鬏斂刂贫斐傻臄?shù)據(jù)上溢。 解決流媒體系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題一般有兩條路徑：一是在“路上”做文章；二是在流媒體系統(tǒng)本身做文章。ISDN技術(shù)、ATM技術(shù)以及未來(lái)的IPv6等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議屬于前一種辦法，但是，截至目前為止，ISDN與ATM并沒(méi)有成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流，TCP/IP仍然是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。在流媒體系統(tǒng)本身做文章也有深入探討，主要是從電子學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度出發(fā)，如各種編碼技術(shù)、壓縮技術(shù)等，但是流媒體系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題并沒(méi)有很好的解決。

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

（1）早期的流媒體傳輸模式——無(wú)控制傳輸 在早期的流媒體寬帶系統(tǒng)里，視頻服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向客戶機(jī)實(shí)時(shí)傳送流媒體信息，在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸?shù)亩嗝襟w信號(hào)的數(shù)據(jù)量主要取決于內(nèi)容提供方提供的音視頻文件的大小，用戶沒(méi)有選擇的余地，也不會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況來(lái)判斷和調(diào)整傳輸?shù)膸捫枨螅@種模式下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)條件的假設(shè)是建立在一個(gè)比較穩(wěn)定且?guī)捿^大的條件下，如果網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，就?huì)出現(xiàn)播放停滯和馬賽克畫面。目前Internet上大多數(shù)以流媒體形式提供的音視頻內(nèi)容都是這種模式提供的，因此對(duì)于撥號(hào)上網(wǎng)等窄帶用戶來(lái)說(shuō)，要欣賞網(wǎng)上的多媒體內(nèi)容將會(huì)很困難。 （2）目前的流媒體解決方案——預(yù)先網(wǎng)絡(luò)條件測(cè)試 早期固定方式進(jìn)行流媒體傳輸?shù)募夹g(shù)非常不適合于不同帶寬和接入方式的用戶使用，在目前的一些主流流媒體系統(tǒng)中，采用了預(yù)先網(wǎng)絡(luò)條件測(cè)試的方法，流媒體服務(wù)提供者事先對(duì)同一節(jié)目準(zhǔn)備幾種不同數(shù)據(jù)量（當(dāng)然質(zhì)量也不相同）的版本，當(dāng)收到服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，先測(cè)試請(qǐng)求者的網(wǎng)絡(luò)帶寬條件，然后按照得到的測(cè)試結(jié)果自動(dòng)選擇發(fā)送的版本。這種模式下，可以自動(dòng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件為用戶提供適應(yīng)帶寬要求的多媒體內(nèi)容，因此相對(duì)于早期的固定模式來(lái)說(shuō)，更有利于多媒體數(shù)據(jù)的流暢播放。 但是這種預(yù)測(cè)傳輸方式也有缺陷，在這種模式下，只考慮了接入者在預(yù)測(cè)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)條件，而忽略了多媒體數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)狀況變化，而實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)情況常常變化很大，使得原來(lái)比較適合的多媒體傳輸速度發(fā)生變化，會(huì)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候出現(xiàn)數(shù)據(jù)的上溢和下溢，造成用戶觀看或聆聽(tīng)信號(hào)的跳幀和停滯。 2、網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自適應(yīng) 如果要適應(yīng)目前不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)條件，克服網(wǎng)絡(luò)狀況不確定所造成的影響，視頻服務(wù)器必須自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)送策略來(lái)保證視頻服務(wù)的質(zhì)量和實(shí)時(shí)性，為此，目前出現(xiàn)了一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的實(shí)時(shí)流媒體傳送控制技術(shù)，也稱為自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的流媒體傳送技術(shù)，其中利用了自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、反饋與前饋控制技術(shù)。與目前已有的流媒體傳輸系統(tǒng)不同，在該技術(shù)方案中，為服務(wù)器端添加了一個(gè)新的控制部件——自適應(yīng)調(diào)度與調(diào)節(jié)器，用于在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況，并調(diào)節(jié)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)傳輸速度，以保證數(shù)據(jù)在客戶端的流暢播放。由于采用了實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控機(jī)制，使得發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)更適合于當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況。 本方案便于實(shí)現(xiàn)，根據(jù)該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)在試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)條件下測(cè)試效果非常理想。測(cè)試結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)帶寬劇烈變化的情況下，視頻播放質(zhì)量的變化很平緩，接收方緩沖區(qū)沒(méi)有發(fā)生上溢或下溢，客戶始終能享受到連續(xù)的視頻播放，沒(méi)有出現(xiàn)播放卡殼，也沒(méi)有出現(xiàn)由于緩沖區(qū)上溢而丟失從網(wǎng)絡(luò)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，發(fā)送緩沖區(qū)也沒(méi)有發(fā)生下溢，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊始終有數(shù)據(jù)可發(fā)，因此網(wǎng)絡(luò)帶寬得到了充分利用。

在煤粉計(jì)量系統(tǒng)上的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

入窯喂煤系統(tǒng)是水泥廠燒成系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，特別是水泥生產(chǎn)的干法工藝和大型化，對(duì)喂煤提出了更高的要求，準(zhǔn)確而又及時(shí)地計(jì)量、控制、調(diào)節(jié)入窯和分解爐的喂煤量，是穩(wěn)定窯的熱工制度，提高窯的產(chǎn)量、提高熟料質(zhì)量、降低能耗和保證窯的安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。但是回轉(zhuǎn)窯用煤粉具有細(xì)度小、干燥的物理特性，流動(dòng)性好，若水份含量大或積壓存放時(shí)間長(zhǎng)又可能出現(xiàn)粘結(jié)，因而控制不當(dāng)可造成涌料或棚倉(cāng)。針對(duì)上述要求，我們從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，研制開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目今年獲國(guó)家科技部專項(xiàng)資金重點(diǎn)支持發(fā)展項(xiàng)目。 1、系統(tǒng)概述與組成 該系統(tǒng)由煤粉稱重倉(cāng)、粉體喂料機(jī)、轉(zhuǎn)子秤、鎖風(fēng)輸送裝置及電氣控制部分組成，粉體喂料機(jī)采用回轉(zhuǎn)型、多分格、多層式、均壓容積穩(wěn)定喂料結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子秤采用多分格轉(zhuǎn)子式環(huán)狀天平結(jié)構(gòu)，稱重傳感器檢測(cè)料重，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速，電氣控制部分由PLC模塊構(gòu)成主控單元來(lái)實(shí)現(xiàn)雙回路自動(dòng)調(diào)節(jié)。 2、系統(tǒng)工作原理 煤粉由進(jìn)料口進(jìn)入稱重倉(cāng)，通過(guò)傳感器檢測(cè)來(lái)穩(wěn)定倉(cāng)的料位，從而得到穩(wěn)流的作用。煤粉經(jīng)穩(wěn)流后再由喂料機(jī)均勻穩(wěn)定地喂入轉(zhuǎn)子秤。進(jìn)入轉(zhuǎn)子秤的煤粉由轉(zhuǎn)子從進(jìn)料口帶至出料口并喂入下級(jí)設(shè)備。特殊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)使得荷重傳感器能精確的測(cè)出轉(zhuǎn)子秤圓盤體中煤粉的重量，并輸出重量信號(hào)，該信號(hào)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)一起經(jīng)控制系統(tǒng)處理運(yùn)算得到煤粉的實(shí)際流量，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)煤粉定量給料。喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤轉(zhuǎn)子秤的轉(zhuǎn)速同步調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)行。 3、硬件組態(tài) 轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)主機(jī)部分選用德國(guó)西門子公司SIMATIC S7系列PLC。CPU選用224 DC型，它本身具有14個(gè)DI和10個(gè)DO，通過(guò)它可實(shí)現(xiàn)邏輯連鎖、狀態(tài)反饋及多路高速計(jì)數(shù)。擴(kuò)展模塊選用3路12位AI和4路12位AO，通過(guò)它可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的AD、DA，以及與中控的模擬量通訊（保留）。由于CPU為SIMATIC S7系列，它還能很方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)字通訊及網(wǎng)絡(luò)連接。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)充分考慮抗干擾措施。系統(tǒng)由SPU信號(hào)處理單元完成對(duì)系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)弱信號(hào)（如轉(zhuǎn)子中煤粉的負(fù)荷、稱重倉(cāng)內(nèi)煤粉的負(fù)荷等）的現(xiàn)場(chǎng)采集、放大、轉(zhuǎn)換以及傳輸?shù)裙ぷ?。系統(tǒng)測(cè)速部分用原裝進(jìn)口磁電式編碼器，經(jīng)倍頻電路后直接送入CPU224的高速計(jì)數(shù)口計(jì)數(shù)，以確保測(cè)速精度在1‰之內(nèi)。系統(tǒng)的模擬輸出AO與系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元（變頻器）之間采取加信號(hào)隔離器來(lái)抑制干擾。 系統(tǒng)人機(jī)界面采用西門子公司觸摸面屏TP27。通過(guò)TP27可很直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、各種參數(shù)信息，包括系統(tǒng)的設(shè)定值、瞬時(shí)值、累計(jì)值、運(yùn)行趨勢(shì)、報(bào)警信息等。同時(shí)，還可通過(guò)TP27上所顯示的菜單（按鈕和輸入域）直接控制系統(tǒng)運(yùn)行。 4、控制軟件 本系統(tǒng)是一個(gè)多變量、多回路的滯后系統(tǒng)，用常規(guī)的PID控制很難獲得良好的控制性能。在控制方式上，針對(duì)煤粉物料的特性，系統(tǒng)軟件采用了預(yù)置控制加前饋?zhàn)赃m應(yīng)PID調(diào)節(jié)的方式。首先，根據(jù)設(shè)定流量預(yù)置喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)初步預(yù)給料，再通過(guò)設(shè)定荷重與檢測(cè)荷重的差值來(lái)調(diào)節(jié)喂料機(jī)，同時(shí)對(duì)喂料機(jī)的調(diào)節(jié)加約束條件，保證轉(zhuǎn)子秤內(nèi)物料的負(fù)荷維持在設(shè)定的相對(duì)水平，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定喂料；通過(guò)設(shè)定流量與檢測(cè)流量的差值來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子秤，從而實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量。 上述雙環(huán)調(diào)節(jié)既相互配合又相互影響，為了防止兩環(huán)振蕩，軟件上采取了許多特殊的措施，如調(diào)節(jié)時(shí)間的選擇、步長(zhǎng)的選擇、PID參數(shù)的優(yōu)化等。在調(diào)節(jié)時(shí)間上我們選擇外環(huán)時(shí)間T大于內(nèi)環(huán)時(shí)間T的3倍，步長(zhǎng)上我們選擇分段可變步長(zhǎng)，PID參數(shù)的整定上我們選擇具有控制參數(shù)收斂快，計(jì)算工作量相對(duì)較小，實(shí)用的單純形加速法自適應(yīng)控制方式，它既能反映動(dòng)態(tài)性能又能反映穩(wěn)態(tài)特性。

在長(zhǎng)軸類負(fù)載上的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

在長(zhǎng)軸類負(fù)載的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，必須解決如何消除扭振的問(wèn)題。經(jīng)典的控制理論不能提供有效的解決辦法，只能從機(jī)械材質(zhì)上入手解決。現(xiàn)代控制理論提供了從控制系統(tǒng)的角度解決這一問(wèn)題的方法，其中的自適應(yīng)控制方法，就可以很明顯地改善或避免扭振對(duì)系統(tǒng)造成的影響，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。RMFC和AMFC是日本三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)的基于PI調(diào)節(jié)器的自適應(yīng)控制方法，參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)均簡(jiǎn)捷方便，在熱軋薄板生產(chǎn)線夾送輥等長(zhǎng)軸類負(fù)載的控制上已經(jīng)成功應(yīng)用，并取得了很好的使用效果。 1、電氣傳動(dòng)自適應(yīng)控制技術(shù) 自適應(yīng)控制的主要思想是：構(gòu)造一個(gè)與原系統(tǒng)相同的模型系統(tǒng)，并觀測(cè)或估計(jì)模型系統(tǒng)的狀態(tài)。將模型系統(tǒng)的狀態(tài)與原系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行比較，利用得出的觀測(cè)誤差來(lái)進(jìn)行反饋修正，從而完成對(duì)系統(tǒng)的控制。常用的自適應(yīng)控制系統(tǒng)是基于PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的，具有既結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又具有一定的自適應(yīng)能力的優(yōu)點(diǎn)。 自適應(yīng)控制方法很多，上面只是其中一種。對(duì)于有條件安裝速度檢測(cè)器的使用場(chǎng)合，上面通過(guò)電流計(jì)算得出的轉(zhuǎn)速就可以作為電機(jī)模型的輸出值，經(jīng)過(guò)與實(shí)測(cè)值比較，就得到了觀測(cè)誤差，從而實(shí)現(xiàn)基于PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)自適應(yīng)模型參考跟蹤控制系統(tǒng)。 RMFC(Reference Module Following Control)即模型參考跟蹤控制，AMFC(Adaption Module Following Control) 即自適應(yīng)模型跟蹤控制，都是基于PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的自適應(yīng)控制技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中可將二者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)RMFC AMFAC控制，既自適應(yīng)模型參考跟蹤控制。由控制器“SC2”和電機(jī)“模型”構(gòu)成速度的模型控制系統(tǒng)。由控制器“SC1”，“CCq”，功率單元和電機(jī)“控制對(duì)象”以及反饋環(huán)節(jié)“濾波器”構(gòu)成實(shí)際的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。N*為轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，N￣為電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。AMFC是一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，作為自適應(yīng)控制的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)?！靶逼缕鳌睘榻o定斜坡信號(hào)發(fā)生環(huán)節(jié)。系統(tǒng)依靠速度的模型控制系統(tǒng)和實(shí)際的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的速度輸出偏差，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。 系統(tǒng)工作在穩(wěn)態(tài)時(shí)，主要是轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)起作用，速度的模型控制系統(tǒng)雖然也在運(yùn)行，但穩(wěn)態(tài)時(shí)模型的輸出就等于給定值。只有在系統(tǒng)進(jìn)入暫態(tài)時(shí)，由控制器“SC2”和AMFC環(huán)節(jié)才起到重要的調(diào)節(jié)作用。因此，RMFC AMFAC控制系統(tǒng)是一種提高系統(tǒng)的暫態(tài)性能的現(xiàn)代控制方法。 2、自適應(yīng)控制技術(shù)在長(zhǎng)軸類負(fù)載上的防扭振應(yīng)用 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)節(jié)奏和自動(dòng)化程度的日益提高，生產(chǎn)設(shè)備的空間分布比以往更加密集。在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上，各種設(shè)備的空間擺布就非常緊密。這就難以避免有些設(shè)備要通過(guò)一個(gè)很長(zhǎng)的傳動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。眾所周知，隨著長(zhǎng)度的增加，傳動(dòng)軸的剛度會(huì)下降，在起動(dòng)、制動(dòng)、帶負(fù)荷加減速和負(fù)荷有波動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸的彈性形變舊不能忽略，因?yàn)樵谶@些情況下非常容易產(chǎn)生扭振現(xiàn)象。發(fā)生扭振時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)電流、速度上的震蕩，電流、速度反饋均出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作，甚至出現(xiàn)傳動(dòng)軸因震動(dòng)產(chǎn)生的疲勞而折斷的情況。 RMFC AMFAC控制系統(tǒng)是一個(gè)具有一定自適應(yīng)能力的控制系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。由于AMFC是一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，所使用的速度反饋信號(hào)用沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波環(huán)節(jié)，并且引用的是模型速度和實(shí)際速度的偏差信號(hào)，所以對(duì)速度擾動(dòng)的響應(yīng)非?？?。設(shè)定好AMFC的參數(shù)，就能很容易地避開(kāi)長(zhǎng)傳動(dòng)軸的扭振發(fā)生。RMFC的速度模型中，采用了一個(gè)比例速度調(diào)節(jié)器，另設(shè)了一個(gè)積分環(huán)節(jié)的“模型”來(lái)輸出速度參考值，這樣就能非常好地解決加減速和起制動(dòng)時(shí)的速度震蕩問(wèn)題。所以說(shuō)，RMFC AMFAC控制實(shí)際上就是“自適應(yīng)模型參考跟蹤控制”。 在調(diào)節(jié)RMFC AMFAC控制系統(tǒng)的速度環(huán)之前，首先設(shè)定好小慣性環(huán)節(jié)AMFC的參數(shù)和“模型”的參數(shù)?！澳Ｐ汀笔且粋€(gè)積分環(huán)節(jié)，積分時(shí)間與實(shí)際控制對(duì)象一致。設(shè)定AMFC的積分時(shí)間參數(shù)時(shí)要注意，AMFC之前的比較環(huán)節(jié)所使用的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波的電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)，所以AMFC環(huán)節(jié)的慣性要足夠小。調(diào)節(jié)速度環(huán)的比例增益時(shí)，按照先SC1后SC2的順序，由小到大逐漸增大，同時(shí)注意觀察速度響應(yīng)的變化情況。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，“SC2”的比例增益調(diào)節(jié)得與“SC1”的比例增益一致。2100433B