焊接自適應(yīng)控制簡介

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程中的焊透質(zhì)量、電阻點焊過程中的焊核尺寸）為控制對象的焊接控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在泛指能自動識別焊件實時條件、調(diào)整并采用不同策略以最終保證焊件焊接質(zhì)量的計算機數(shù)字控制系統(tǒng)。大斷面閃光對焊自適應(yīng)控制是較成功的范例。

焊接過程自適應(yīng)控制，應(yīng)用微型計算機控制焊接質(zhì)量的一種方法。按照一定模式隨時自動調(diào)整焊接過程的一個或幾個參數(shù),使焊接過程能在變化的邊界條件及各種隨機干擾影響下保持最佳動態(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。這是由于飛機的動力學(xué)特性決定于許多的環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如隨著飛機飛行的高度和速度的不同，飛機的動力學(xué)參數(shù)可能在相當大的范圍內(nèi)變化，要使飛機在整個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，為了解決上述自動控制所面臨的問題，在五十年代末期，美國麻省理工學(xué)院的Whitaker教授首先提出并設(shè)計了模型參考自適應(yīng)控制的方案，經(jīng)模擬研究和飛行實驗表明，在飛機正常速度下，該模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)具有滿意的性能。但是限于當時計算機的技術(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。隨著計算機技術(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。 隨著計算機技術(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，在化工過程、鋼鐵和冶金工業(yè)方面，在電力拖動方面，近年來還推廣應(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)用方面的報導(dǎo)來看，自適應(yīng)控制技術(shù)主要用于過程較慢的系統(tǒng)和特性變化速度不很快的對象。但可以相信，隨著理論的不斷完善和計算機技術(shù)的迅速提高，自適應(yīng)控制的應(yīng)用將會愈來愈廣泛，而收斂則愈來愈大。

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)當是這樣一種控制器，它能修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動的動態(tài)特性的變化。 自適應(yīng)控制的研究對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因素。 任何一個實際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性，這些不確定性有時表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部，有時表現(xiàn)在系統(tǒng)的外部。從系統(tǒng)內(nèi)部來講，描述被控對象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，設(shè)計者事先并不一定能準確知道。作為外部環(huán)境對系統(tǒng)的影響，可以等效地用許多擾動來表示。這些擾動通常是不可預(yù)測的。此外，還有一些測量時產(chǎn)生的不確定因素進入系統(tǒng)。面對這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設(shè)計適當?shù)目刂谱饔?，使得某一指定的性能指標達到并保持最優(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)于模型和擾動的先驗知識比較少，需要在系統(tǒng)的運行過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，可以依據(jù)對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識模型參數(shù)，這個過程稱為系統(tǒng)的在線辯識。隨著生產(chǎn)過程的不斷進行，通過在線辯識，模型會變得越來越準確，越來越接近于實際。既然模型在不斷的改進，顯然，基于這種模型綜合出來的控制作用也將隨之不斷的改進。在這個意義下，控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。比如說，當系統(tǒng)在設(shè)計階段，由于對象特性的初始信息比較缺乏，系統(tǒng)在剛開始投入運行時可能性能不理想，但是只要經(jīng)過一段時間的運行，通過在線辯識和控制以后，控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，最終將自身調(diào)整到一個滿意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對象，其特性可能在運行過程中要發(fā)生較大的變化，但通過在線辯識和改變控制器參數(shù)，系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)。 常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對于系統(tǒng)內(nèi)部特性的變化和外部擾動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，所以當系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動的變化幅度很大時，系統(tǒng)的性能常常會大幅度下降，甚至是不穩(wěn)定。所以對那些對象特性或擾動特性變化范圍很大，同時又要求經(jīng)常保持高性能指標的一類系統(tǒng)，采取自適應(yīng)控制是合適的。但是同時也應(yīng)當指出，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)反饋達不到所期望的性能時，才會考慮采用。

在CNC機床上應(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加工過程，提高了加工效率。輪廓銑削省時約38%；銑槽省時約34%；3D銑面省時約37%；鉆孔省時約28%。典型的實際應(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)控機床的加工效率，充分利用機床主軸最大轉(zhuǎn)速、最大負載和軸最大進給速率,加工材質(zhì)、切削量多變的工件,同時又能自動保護機床和主軸系統(tǒng),保護較昂貴的進口刀具,這已經(jīng)越來越受到終端用戶和機床制造廠家關(guān)注的問題之一。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)動器的限制，主要針對老系統(tǒng)和不能安裝集成ACM系統(tǒng)的機床用。第2、第3種是軟件為主的ACM系統(tǒng)，極少或無外部接線，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，目前在出口到國內(nèi)的840D系統(tǒng)中難以實現(xiàn)。因此我們在與OMAT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，模擬量輸入信號來自O(shè)MAT功率傳感器模塊。ACM測量采集的主軸功率信號通過SINUMERIK RS232 串口與CNC的PC部分通訊。 ·ACM實時控制軟件：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)控制過程。 ACM是一個實時自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實時采樣機床主軸負載變化，據(jù)此自動調(diào)節(jié)機床進給率至最佳值。并且時實監(jiān)視記錄主軸切削負載、進給率變化，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 原理圖見圖2所示，主軸功率經(jīng)OMAT LA55-P型電流互感器測量，功率轉(zhuǎn)換器放大后，由9芯插頭輸入至ACM控制單元；進給修調(diào)數(shù)字量信號輸入至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：ACM激活后給PLC的輸入信號；ACM出現(xiàn)故障進給保持信號；以及PLC報警使ACM產(chǎn)生復(fù)位的ACM RESET信號。 2．PLC軟件編程 （1）下載OMAT標準PLC控制程序FB30并在OB1中調(diào)用： CALL FB30 “OMAT_CYCLIC FB” ACMFEEDOUT := IB40 //來自ACM的進給修調(diào)信號 ACMFEEDOUT := I40.6 //來自ACM的報警進給保持信號 ACMFEEDOUT := I40.7 //來自ACM的激活信號 ACMFEEDOUT := T10 //來自ACM的激活延時信號 （2）局部修改西門子標準MCP（機床控制面板）管理子程序FC19： U DB50.DBX11.0 "OMAT_CYCLIC FB_IDB". ACMALARMOUT //PLC報警信號 R≠#MST_Inp23 [ 0 ] "NC_STOP" //使NC停止 （3）編程NC報警文本程序（程序略） （4）修改機床參數(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； 打開文件RE_GR.INI和RE_UK.INI插入語句：HSKT=“OMATIVE ACM” （4）打開F:>\OEM下的文件REGIE.INI插入語句： 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)束后重新啟動西門子HMI。 運行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，按此鍵進入ACM主畫面，主畫面顯示下列信息。ACM運行方式，3種方式選其中之一。狀態(tài)監(jiān)視，過載、運行、主軸、在線/離線等狀態(tài)。主軸功率和進給率是實時變化曲線及數(shù)值。當前運行值，參考編號、零件編號、開始加工時間、運行耗時、切削工件耗時、節(jié)約用時（%）、最小進給率（%）、最大進給率（%）、當前修調(diào)值（%）。 ACM工作模式： ACM啟動/停止方式：通過NC程序H功能自動或者手動啟動/停止運行。 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（Preset）或者在學(xué)習(xí)（Learn）方式自動記錄切削參數(shù)，然后在學(xué)習(xí)后（by learn）方式按照記錄參數(shù)，監(jiān)控機床運行。 ACM運行方式： 進給控制方式：ACM連續(xù)測量主軸負載并且實時自動調(diào)節(jié)進給率，出現(xiàn)過載則發(fā)出報警停止機床。 監(jiān)控方式：ACM連續(xù)測量主軸負載但不調(diào)節(jié)進給率，有兩種監(jiān)控模式供選擇—最大負載監(jiān)控或負載允差監(jiān)控。 事件記錄方式：在此方式ACM只是將動態(tài)切削數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)存儲器中，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和控制、刀具磨損靠手動監(jiān)視、效率低，而OMAT ACM系統(tǒng)的自適應(yīng)控制技術(shù)對傳統(tǒng)加工技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，優(yōu)化了金屬切削CNC加工過程，提高了加工效率。典型應(yīng)用統(tǒng)計：輪廓銑削省時約38%；銑槽省時約34%；3D銑面省時約37%；鉆孔省時約28%。并且具有下列保護功能：銑刀斷裂保護（報警并停機防止工件及后續(xù)刀具損壞）；深孔鉆刀具斷裂保護（報警并停機）；刀具磨損監(jiān)控（數(shù)字顯示磨損量）；主軸過載保護（報警或停機）。 正是由于OMAT ACM獨特的自適應(yīng)控制技術(shù)，效果顯著的實用性，國外許多著名公司如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)品機床THM4680臥式加工中心的840D系統(tǒng)上，還做了大面工件切削對比實驗，切削效率提高約33%。ACM的機床負載量化控制以及對刀具、主軸的安全保護功能，使得操作者放心最大限度的滿負荷使用機床，而又不至于對機床造成傷害。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、使用高價進口刀具等用戶。國內(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)、高速切削等先進金屬加工理念在國內(nèi)企業(yè)的普及應(yīng)用，自適應(yīng)加工技術(shù)一定會得到廣泛應(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

采用無模型自適應(yīng)控制技術(shù)對乙烯裝置污水處理系統(tǒng)進行PH值控制，可以控制污水排放質(zhì)量，滿足環(huán)保要求，并達到穩(wěn)定生產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。實踐證明該控制技術(shù)對PH 大滯后系統(tǒng)有很強的控制能力。 近年來，隨著社會的不斷進步，國際社會越來越深刻的認識到，環(huán)境保護對于人類可持續(xù)性發(fā)展的重要性。我們國家也把環(huán)境保護作為一項長期的國策，不斷加大環(huán)保治理的力度，提高環(huán)保水平，同時出臺了一系列有關(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)對工業(yè)三廢進行有效的處理，以達到日益嚴格的環(huán)保指標。 1、無模型自適應(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，使問題的解決更加困難，簡單的采用傳統(tǒng)的控制手段是無法解決問題。為保證調(diào)節(jié)效果，方案使用了無模型自適應(yīng)（MFA）控制技術(shù)。 1）簡介無模型自適應(yīng)控制技術(shù) MFA控制是自動控制領(lǐng)域中一種全新的理論和技術(shù)，它為解決工業(yè)過程中的復(fù)雜回路控制問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所有過程的信息都已包含在輸入輸出的信號中，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通過無事先訓(xùn)練的快速強制學(xué)習(xí)等方式，使MFA控制器能夠準確把握過程對象當前的特征，產(chǎn)生更合理的對策，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，對于開環(huán)穩(wěn)定的線性與非線性過程對象的適用性在理論上得到確認。 MFA控制技術(shù)主要的應(yīng)用范圍：非線形（包括PH）、大滯后、強耦合和時變采用傳統(tǒng)控制手段難以控制的過程。 MFA控制技術(shù)對于PH 大滯后過程有其獨特的技術(shù)特點： ―僅需大致估計滴定曲線的折點和滯后時間，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，及其他不確定性 －自適應(yīng)并補償大的增益改變 在一般的應(yīng)用場合建立MFA(PH)模塊控制器后，利用其默認值就可以得到比較穩(wěn)定的投運效果。 簡單的PH 模塊可以抵抗τ/TT>2 時可將MFA的Time-Varying 模塊設(shè)為Enable，然后估計出最大和最小的滯后時間，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 該控制將達到以下控制目標： 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，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，達到節(jié)能降耗的目的。 ⑶增強系統(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、無模型自適應(yīng)控制方案實施 ⑴控制器選擇CyboCon CE。該控制器是美國博軟公司將無模型自適應(yīng)(MFA)控制技術(shù)與Microsoft Windows CE 實時操作系統(tǒng)結(jié)合起來，嵌入GEFanuc公司的FC2000工業(yè)平臺，是一種即插即用式，功能強大的一體化先進控制器。可以通過其自帶的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)趨勢顯示；內(nèi)置的控制邏輯算法實現(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計探頭，造成PH值偏離實際值，無法滿足控制需要。所以采用了德國產(chǎn)帶有憎污PTFE隔膜的ph探頭。經(jīng)過安裝、調(diào)試、使用發(fā)現(xiàn)，該PH計測量準確，有很強的抗油污能力，能夠滿足控制需要。 ⑶為實現(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。對控制對象實現(xiàn)連續(xù)控制。 ⑷考慮到污水處理過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，即當輸出頻率低于工頻的20%時，電機較易發(fā)熱，這就意味著最大與最小處理能力的比值不能超過5。但現(xiàn)場工況的考察結(jié)果表明，這樣的處理能力是遠遠不夠的。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，必要時可關(guān)閉該泵；P3泵作為P4泵的補充，在P4泵的能力不夠時開啟。 設(shè)計中必須考慮一套控制邏輯實現(xiàn)上述目的。初步設(shè)計利用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信號作為HeartBeating信號，接至指示燈，反映CyboCon CE的運行狀態(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)投運的效果 正常狀況下系統(tǒng)實現(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，CyboCon CE自動啟動P3泵補充加酸量，當PH值下降至8.4時P3泵停止，隨后PH值在7～9之間波動。沖擊停止后，系統(tǒng)自動恢復(fù)正常狀況。 在小流量低堿的情況下，P3泵在最低保護流量輸出，PH值下降至6.5時，CyboCon CE 自動停止P4加酸泵。當PH值回升至6.6時，P4泵啟動，隨后PH值在6～7之間波動。廢水流量提高后，系統(tǒng)自動恢復(fù)正常狀況。 在控制過程中，控制器始終處于自動狀態(tài)，具有較強的魯棒性。

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)運行期間，系統(tǒng)本身只能在線地積累有關(guān)信息，進行系統(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)。 因為短波信道是一種極不穩(wěn)定的時變信道，所以短波自適應(yīng)系統(tǒng)屬于隨機自適應(yīng)控制系統(tǒng)。通常，隨機自適應(yīng)控制系統(tǒng)是由被測對象、辨識器和控制器三部分組成的。辨識器根據(jù)系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)進行采樣后，辨識出被測對象參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)及一定的辨識算法，實時計算被控對象未知參數(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，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、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線路建立(ALE)的功能，軟件設(shè)計完全依據(jù)短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)自動線路的建立規(guī)程。信息處理板主要分為兩個部分，每個部分由一個獨立的處理器控制，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，井實現(xiàn)對電臺的設(shè)置，以及控制終端的輸入/輸出和對電臺的控制、存儲和調(diào)用LQA信息等。從 CPU(TMS320C25)完成線路信號質(zhì)量的分析，并對發(fā)送的信號進行編碼，對接收的信號進行解碼。信號質(zhì)量由誤碼率(SER)、信納德(SINAD)和多徑(MP)等評價參數(shù)來表征，這些參數(shù)被存儲起來作為單向ALE判決或與其他臺站交換后作為雙向ALE判決，經(jīng)與主CPU交換后儲存在存儲器中。另外，呼叫時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，進行格雷編碼和交織，每個ALE字通過重復(fù)發(fā)送來減少衰減、干擾和噪聲的影響。ALE信號結(jié)構(gòu)都由DSP編碼實現(xiàn)，通過D/A轉(zhuǎn)換后經(jīng)接口板調(diào)整輸出到發(fā)射機，接收到的ALE信號也從接口板輸入經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到DSP解調(diào)，取出信號傳送的質(zhì)量表征值，同時去交織和解碼后的基本ALE字經(jīng)雙端口存儲器送到CPU，主控CPU按ALE標準做出解釋，并決定通信的進程和效果。 音頻接口部分主要對音頻信號進行處理，包括自適應(yīng)呼叫時自適應(yīng)音頻的調(diào)整、放大，遠程遙控發(fā)射機PTT音頻的產(chǎn)生、調(diào)整、放大，獨立邊帶音頻輸入經(jīng)過調(diào)整、放大后上遙控線路，以及話音的壓擴、調(diào)整、放大。同時，信息處理板與顯示控制板之間的信號交換也在音頻接口板進行。自適應(yīng)呼叫時的ALE PTT控制、面板送話器PTT控制、面板電鍵 KEY PTT控制經(jīng)過音頻接口板后，由PTT OUT輸出，可實現(xiàn)對本地發(fā)射機的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，控制的參數(shù)也不斷增加，辨識器的功能和形式也逐漸增多，控制能力勢必要增大，因此自適應(yīng)控制器也相應(yīng)地復(fù)雜起來，這就需要自適應(yīng)設(shè)計者統(tǒng)觀全局、綜合分析，以盡可能減少被測對象，簡單可行而又有效的辨識方法，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。玻璃窯爐有一個極其復(fù)雜的溫度場，在進行生產(chǎn)時不但各處溫度不同，而且同一處溫度也會隨時間而變化。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。從控制的角度來看，玻璃窯爐的控制是一個“灰箱”問題，即無法確定所掌握的過程知識的精確程度。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)失控問題。 2、過程參數(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，以促進玻璃液的流動、加速熔化和均化。同時，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，控制對象包括電控閥門、風(fēng)機、電機等。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)部壓力又會影響到燃料的燃燒效率從而影響溫度值。對于單個參數(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控制器對具體參數(shù)進行分區(qū)控制的效果不夠理想，各控制器之間沒有相互聯(lián)系，各參數(shù)的變化無法溝通，對于溫度控制這種大時間延遲的系統(tǒng)來說，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，料道控制器對料道溫度的控制將無能為力，這將直接造成廢品率上升，帶來巨大的損失。因此窯爐的控制是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，表現(xiàn)在： （1）過程參數(shù)的時變性：熔化池的主要參數(shù)溫度、液位、加料量、壓力參數(shù)都隨時間波動。例如在對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度變化和燃料管道壓力的變化之間存在時間差，使得控制參數(shù)在超出一定的調(diào)節(jié)范圍時，PID控制系統(tǒng)可能失控。 （2）負荷變化大：由于環(huán)境溫度的變化和加料時產(chǎn)生的溫度沖擊，使得熔化池內(nèi)溫度負荷波動很大。另外，因燃料流量波動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了很大的擾動。 （3）多點溫度的關(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，各溫度點的控制是相互關(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）的過程。 （4）參數(shù)的非線性：加料過程帶來的沖擊、燃氣的流量和壓力的變化、控制器執(zhí)行機構(gòu)（傳感器、變送器、電氣轉(zhuǎn)換裝置和閥門的開閉）延時和非線性變化的累積，造成整個系統(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 為了解決以上問題，我們采用無模型自適應(yīng)控制技術(shù)(Model-Free Adaptive Control，MFA)來替代傳統(tǒng)的PID控制方式。無模型自適應(yīng)控制(MFA)技術(shù)可以用于以下特性的系統(tǒng)：（1）無需過程的精確的定量知識；（2）系統(tǒng)中不需要過程辨識機制；（3）不需要針對某一過程進行專用的控制器設(shè)計；（4）不需要復(fù)雜的手動參數(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，無模型自適應(yīng)控制方式比原來的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。即通過一些特定算法，縮小設(shè)定值和過程變量之間的偏差。這意味著當過程處于穩(wěn)定狀態(tài)時偏差接近零，不需要對MFA控制器的權(quán)值進行修改。 在這個系統(tǒng)中，MFA控制器裝置由兩路控制器C1、C2組成，系統(tǒng)中有4個子過程G11、G21、G12、G22，過程的總的輸出變量y1、y2也用于主控制回路的反饋信號f1、f2。他們與設(shè)置值r1、r2比較來減少干擾d1、d2。 其中有兩個子過程的輸出交叉相連用來減小過程變量（在實際應(yīng)用中從子過程的輸出是不測量的），系統(tǒng)中只有輸出信號y1、y2能被測量。這樣，MFA控制器的輸出u1、u2 與過程輸出y1、y2是關(guān)聯(lián)的。一個輸入的變化將引起兩個輸出變化。

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

4、窯爐的基本控制過程 按區(qū)域劃分，玻璃窯爐的溫度檢測有小爐、熔化池和料道，其中：（1）小爐為燃料燃燒的地方，是熔化池的熱力來源；（2）池爐是玻璃熔化、沉淀、澄清和均化的場所，對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)測的重點，至少需要三個溫度檢測點、一個壓力檢測點和一個液位檢測點；（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區(qū)域，并分別有相應(yīng)的溫度控制點。從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上看，這是一個多輸入多輸出系統(tǒng)。 原有控制系統(tǒng)對池爐的三個溫度控制點及壓力只進行監(jiān)測，用池爐的液位值來控制加料機的動作，即液位低于設(shè)定值時加料，高于設(shè)定值時停車。對料道三個區(qū)用三個單回路的PID控制器進行控制。這是一個容易實現(xiàn)的傳統(tǒng)控制方式。然而系統(tǒng)必須在手動狀態(tài)下進行啟動，在參數(shù)波動大時也很難保持在自動控制狀態(tài)下，因為對干擾很敏感，特別是當參數(shù)變化大時，系統(tǒng)經(jīng)常振蕩。 原有控制系統(tǒng)的主要問題是多變量控制系統(tǒng)分解成了一個個單變量系統(tǒng)，這在傳統(tǒng)工業(yè)過程控制中是很普遍的。在新的MFA控制系統(tǒng)中，按多變量控制的準則將進行下面改進： （1）通過MFA控制器實現(xiàn)對小爐溫度的控制。根據(jù)熔化池溫度以及燃料管道壓力情況，適當調(diào)整風(fēng)機進氣量，從而使小爐的溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的范圍內(nèi)。 （2）對熔化池的控制：實現(xiàn)溫度、壓力、液位的聯(lián)合控制。比如熔化池T1溫度高時，適當增加加料量從而強制降低溫度值，而加料量要受液位傳感器的限制；對于由于溫度高低造成的爐內(nèi)壓力變化，則通過調(diào)整煙道閘門的開度進行調(diào)整。同時將熔化池的參數(shù)變化情況，通過MFA控制系統(tǒng)傳遞給料道的溫度控制系統(tǒng)，通過一定的參數(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間），來對料道的溫度值進行提前預(yù)判性的調(diào)整。 （3）對料道的控制不再采用單個參數(shù)的控制，而是通過MFA控制器，按一定的算法，實現(xiàn)對三個區(qū)域的聯(lián)合調(diào)整，從而避免了采用單個參數(shù)PID控制時由于時滯造成的溫度波動。作為輔助手段，對料道等重要區(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，兩臺運行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PC上以提供先進的控制方式。因為CyboCon是一個軟件包產(chǎn)品，安裝、配置和I/O接口都很容易配置。當使用MFA控制器時，只需要知道一些過程的控制類型和過程的粗略時間常數(shù)即可。CyboCon的控制器通過Intouch的軟件連接到系統(tǒng)。操作者可以用面板和在Intouch或CyboCon控制屏幕上的趨勢線來監(jiān)控和改變控制器設(shè)置。系統(tǒng)運行后，MFA控制器就可立刻進入控制狀態(tài)。操作人員能在PID控制、手動和MFA控制模式之間切換。一旦PC出現(xiàn)問題，PLC將很快接管控制。 MFA技術(shù)無需使用者對控制器進行專門設(shè)計，只要選擇相應(yīng)的控制器并簡單地設(shè)定控制器參數(shù)就可以將MFA控制器投入使用。這是無模型自適應(yīng)控制器與其它基于模型的先進控制器的一個主要區(qū)別，也是MFA控制器的主要優(yōu)勢。

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)上實現(xiàn)傳輸和播放同時進行的實時工作模式，相對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用，目前已經(jīng)成為網(wǎng)上音視頻（特別是實時音視頻）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)膶崟r性要求問題，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、負荷等的變化難以滿足流媒體寬帶業(yè)務(wù)的實時性服務(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)量問題對于流媒體寬帶應(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)的實時播放，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，這兩個部分都需要通過數(shù)據(jù)緩存區(qū)進行數(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)傳輸過程中是動態(tài)的，也可稱為是交換狀態(tài)的，數(shù)據(jù)以堆棧方式進出緩沖區(qū)，而不需要等待數(shù)據(jù)全部達到客戶機后才從緩沖區(qū)中被釋放出來，由于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是“流動”的，再加上數(shù)據(jù)的播放需要維持一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸出速度，隨時都要求緩沖區(qū)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供給播放器，如果沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則會出現(xiàn)內(nèi)容播放過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)傳輸速度過快，超過了播放的速度，而又沒有適當?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并沒有成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流，TCP/IP仍然是事實上的標準。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)與計算機科學(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)的瓶頸問題并沒有很好的解決。

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)器通過網(wǎng)絡(luò)向客戶機實時傳送流媒體信息，在網(wǎng)絡(luò)上進行傳輸?shù)亩嗝襟w信號的數(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，用戶沒有選擇的余地，也不會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況來判斷和調(diào)整傳輸?shù)膸捫枨螅@種模式下，對于網(wǎng)絡(luò)條件的假設(shè)是建立在一個比較穩(wěn)定且?guī)捿^大的條件下，如果網(wǎng)絡(luò)帶寬達不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，就會出現(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，因此對于撥號上網(wǎng)等窄帶用戶來說，要欣賞網(wǎng)上的多媒體內(nèi)容將會很困難。 （2）目前的流媒體解決方案——預(yù)先網(wǎng)絡(luò)條件測試 早期固定方式進行流媒體傳輸?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)條件測試的方法，流媒體服務(wù)提供者事先對同一節(jié)目準備幾種不同數(shù)據(jù)量（當然質(zhì)量也不相同）的版本，當收到服務(wù)請求時，先測試請求者的網(wǎng)絡(luò)帶寬條件，然后按照得到的測試結(jié)果自動選擇發(fā)送的版本。這種模式下，可以自動根據(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，因此相對于早期的固定模式來說，更有利于多媒體數(shù)據(jù)的流暢播放。 但是這種預(yù)測傳輸方式也有缺陷，在這種模式下，只考慮了接入者在預(yù)測時的網(wǎng)絡(luò)條件，而忽略了多媒體數(shù)據(jù)在傳輸過程中的網(wǎng)絡(luò)狀況變化，而實際的網(wǎng)絡(luò)情況常常變化很大，使得原來比較適合的多媒體傳輸速度發(fā)生變化，會在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候出現(xiàn)數(shù)據(jù)的上溢和下溢，造成用戶觀看或聆聽信號的跳幀和停滯。 2、網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸過程中實現(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)送策略來保證視頻服務(wù)的質(zhì)量和實時性，為此，目前出現(xiàn)了一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的實時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)傳輸過程中隨時監(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。由于采用了實時的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控機制，使得發(fā)送出來的數(shù)據(jù)更適合于當時的網(wǎng)絡(luò)狀況。 本方案便于實現(xiàn)，根據(jù)該技術(shù)方案實現(xiàn)的原型系統(tǒng)在試驗網(wǎng)絡(luò)條件下測試效果非常理想。測試結(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，沒有出現(xiàn)播放卡殼，也沒有出現(xiàn)由于緩沖區(qū)上溢而丟失從網(wǎng)絡(luò)傳過來的數(shù)據(jù)，發(fā)送緩沖區(qū)也沒有發(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，對喂煤提出了更高的要求，準確而又及時地計量、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)定運行的關(guān)鍵因素之一。但是回轉(zhuǎn)窯用煤粉具有細度小、干燥的物理特性，流動性好，若水份含量大或積壓存放時間長又可能出現(xiàn)粘結(jié)，因而控制不當可造成涌料或棚倉。針對上述要求，我們從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，研制開發(fā)轉(zhuǎn)子秤煤粉計量控制系統(tǒng)，該項目今年獲國家科技部專項資金重點支持發(fā)展項目。 1、系統(tǒng)概述與組成 該系統(tǒng)由煤粉稱重倉、粉體喂料機、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)，稱重傳感器檢測料重，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速，電氣控制部分由PLC模塊構(gòu)成主控單元來實現(xiàn)雙回路自動調(diào)節(jié)。 2、系統(tǒng)工作原理 煤粉由進料口進入稱重倉，通過傳感器檢測來穩(wěn)定倉的料位，從而得到穩(wěn)流的作用。煤粉經(jīng)穩(wěn)流后再由喂料機均勻穩(wěn)定地喂入轉(zhuǎn)子秤。進入轉(zhuǎn)子秤的煤粉由轉(zhuǎn)子從進料口帶至出料口并喂入下級設(shè)備。特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)使得荷重傳感器能精確的測出轉(zhuǎn)子秤圓盤體中煤粉的重量，并輸出重量信號，該信號與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號一起經(jīng)控制系統(tǒng)處理運算得到煤粉的實際流量，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)煤粉定量給料。喂料機的轉(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、準確運行。 3、硬件組態(tài) 轉(zhuǎn)子秤煤粉計量控制系統(tǒng)主機部分選用德國西門子公司SIMATIC S7系列PLC。CPU選用224 DC型，它本身具有14個DI和10個DO，通過它可實現(xiàn)邏輯連鎖、狀態(tài)反饋及多路高速計數(shù)。擴展模塊選用3路12位AI和4路12位AO，通過它可實現(xiàn)與現(xiàn)場信號的AD、DA，以及與中控的模擬量通訊（保留）。由于CPU為SIMATIC S7系列，它還能很方便地實現(xiàn)數(shù)字通訊及網(wǎng)絡(luò)連接。 系統(tǒng)硬件設(shè)計充分考慮抗干擾措施。系統(tǒng)由SPU信號處理單元完成對系統(tǒng)中現(xiàn)場弱信號（如轉(zhuǎn)子中煤粉的負荷、稱重倉內(nèi)煤粉的負荷等）的現(xiàn)場采集、放大、轉(zhuǎn)換以及傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｏ到y(tǒng)測速部分用原裝進口磁電式編碼器，經(jīng)倍頻電路后直接送入CPU224的高速計數(shù)口計數(shù)，以確保測速精度在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）之間采取加信號隔離器來抑制干擾。 系統(tǒng)人機界面采用西門子公司觸摸面屏TP27。通過TP27可很直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)、各種參數(shù)信息，包括系統(tǒng)的設(shè)定值、瞬時值、累計值、運行趨勢、報警信息等。同時，還可通過TP27上所顯示的菜單（按鈕和輸入域）直接控制系統(tǒng)運行。 4、控制軟件 本系統(tǒng)是一個多變量、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，針對煤粉物料的特性，系統(tǒng)軟件采用了預(yù)置控制加前饋自適應(yīng)PID調(diào)節(jié)的方式。首先，根據(jù)設(shè)定流量預(yù)置喂料機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)初步預(yù)給料，再通過設(shè)定荷重與檢測荷重的差值來調(diào)節(jié)喂料機，同時對喂料機的調(diào)節(jié)加約束條件，保證轉(zhuǎn)子秤內(nèi)物料的負荷維持在設(shè)定的相對水平，從而實現(xiàn)穩(wěn)定喂料；通過設(shè)定流量與檢測流量的差值來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子秤，從而實現(xiàn)精確計量。 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)時間的選擇、步長的選擇、PID參數(shù)的優(yōu)化等。在調(diào)節(jié)時間上我們選擇外環(huán)時間T大于內(nèi)環(huán)時間T的3倍，步長上我們選擇分段可變步長，PID參數(shù)的整定上我們選擇具有控制參數(shù)收斂快，計算工作量相對較小，實用的單純形加速法自適應(yīng)控制方式，它既能反映動態(tài)性能又能反映穩(wěn)態(tài)特性。

在長軸類負載上的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用

在長軸類負載的電氣傳動系統(tǒng)中，必須解決如何消除扭振的問題。經(jīng)典的控制理論不能提供有效的解決辦法，只能從機械材質(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系統(tǒng)造成的影響，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。RMFC和AMFC是日本三菱電機開發(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)均簡捷方便，在熱軋薄板生產(chǎn)線夾送輥等長軸類負載的控制上已經(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)造一個與原系統(tǒng)相同的模型系統(tǒng)，并觀測或估計模型系統(tǒng)的狀態(tài)。將模型系統(tǒng)的狀態(tài)與原系統(tǒng)狀態(tài)進行比較，利用得出的觀測誤差來進行反饋修正，從而完成對系統(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)簡單，又具有一定的自適應(yīng)能力的優(yōu)點。 自適應(yīng)控制方法很多，上面只是其中一種。對于有條件安裝速度檢測器的使用場合，上面通過電流計算得出的轉(zhuǎn)速就可以作為電機模型的輸出值，經(jīng)過與實測值比較，就得到了觀測誤差，從而實現(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)。實際應(yīng)用中可將二者結(jié)合，實現(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“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“控制對象”以及反饋環(huán)節(jié)“濾波器”構(gòu)成實際的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。N*為轉(zhuǎn)速給定信號，N￣為電機的實際轉(zhuǎn)速。AMFC是一個小慣性環(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定斜坡信號發(fā)生環(huán)節(jié)。系統(tǒng)依靠速度的模型控制系統(tǒng)和實際的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的速度輸出偏差，實現(xiàn)對系統(tǒng)實時控制。 系統(tǒng)工作在穩(wěn)態(tài)時，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)雖然也在運行，但穩(wěn)態(tài)時模型的輸出就等于給定值。只有在系統(tǒng)進入暫態(tài)時，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)在長軸類負載上的防扭振應(yīng)用 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)節(jié)奏和自動化程度的日益提高，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)備要通過一個很長的傳動軸來驅(qū)動。眾所周知，隨著長度的增加，傳動軸的剛度會下降，在起動、制動、帶負荷加減速和負荷有波動時，長傳動軸的彈性形變舊不能忽略，因為在這些情況下非常容易產(chǎn)生扭振現(xiàn)象。發(fā)生扭振時，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，導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作，甚至出現(xiàn)傳動軸因震動產(chǎn)生的疲勞而折斷的情況。 RMFC AMFAC控制系統(tǒng)是一個具有一定自適應(yīng)能力的控制系統(tǒng)，具有很強的抗干擾能力。由于AMFC是一個小慣性環(huán)節(jié)，所使用的速度反饋信號用沒有經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)，并且引用的是模型速度和實際速度的偏差信號，所以對速度擾動的響應(yīng)非?？?。設(shè)定好AMFC的參數(shù)，就能很容易地避開長傳動軸的扭振發(fā)生。RMFC的速度模型中，采用了一個比例速度調(diào)節(jié)器，另設(shè)了一個積分環(huán)節(jié)的“模型”來輸出速度參考值，這樣就能非常好地解決加減速和起制動時的速度震蕩問題。所以說，RMFC AMFAC控制實際上就是“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€積分環(huán)節(jié)，積分時間與實際控制對象一致。設(shè)定AMFC的積分時間參數(shù)時要注意，AMFC之前的比較環(huán)節(jié)所使用的是沒有經(jīng)過濾波的電機實際轉(zhuǎn)速信號，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，按照先SC1后SC2的順序，由小到大逐漸增大，同時注意觀察速度響應(yīng)的變化情況。實際應(yīng)用時，“SC2”的比例增益調(diào)節(jié)得與“SC1”的比例增益一致。2100433B