本帖最后由 zjp8683463 于 2012-1-8 20:07 编辑
这个版看到很多关于自动化和自动控制疑惑的问题,出差去了趟宁夏,正好是关于的钢铁和有色冷轧设备的改造,借此机会给大家说下复杂自动控制是怎么回事情.是如何应用<控制理论>和<控制方法>来实现的,最后也会讲到硬件,软件,机械和控制的关系.
冷轧是将厚的钢板或其他金属轧制成薄板的过程.其原理不是"压大饼"而是"拉面条",但也不是拉面那种越拉越细,钢板的厚度变小了,但宽度不变.
轧制主要是厚度控制,目前已经达到+/-2um(国外最好+/-1um),此厚度控制是一个比较复杂的控制,包括前馈控制,过程控制,和反馈控制.也是一个多级闭环,多输入多输出,输入量之间不独立的控制系统.控制系统中讲到的大部分都会用到.
如果说<自动控制>学了没用,那么你这里就用到了.这么复杂的控制系统,肯定要先建立数学模型,建立好数学模型之后,就要用到控制原理来分析系统是否是可收敛的.由于是多输入多输出系统,经典控制理论其实已经很难分析,现代控制理论就要闪亮登场.一般人很难涉及到这个部分.不会设计,但起码要看懂别人的分析.需要用到的学科都是基础科学,如数学,力学,物理,控制理论,机械基础等,不太需要电路基础,c语言等.这个确实需要高校和研究所的教授和专家来主导.
分析完模型,那么就要讨论<控制方法>了.
如果是简单的厚度控制,那么应该会想到PID反馈控制.肯定的是,不管多么复杂,PID反馈控制肯定是要用的.但这里的PID并不是单输入单输出的简单控制系统,学过现代控制理论就知道,这个时候就要召唤"状态方程".是一个复杂关系的矩阵计算.
此反馈控制当然也是一个多级闭环,熟悉伺服电机控制的人应该知道多级闭环的概念,简单的说就是"闭环套闭环".一个简单例子,电机的速度闭环.如果是一级编码器反馈的速度闭环,那么堵转时,电机就会烧毁.但如果我在速度闭环中加入扭矩闭环(电流环)呢?那么只要设定好合适的最大扭矩,即使堵转也不会烧毁电机.
PID反馈控制既然已经能够实现厚度控制,是不是足够了呢?但实际应用中,超调是不允许的,所以只会用到P控制.P控制就会存在静差,如何补偿静差呢?那么就需要用到前馈控制,补偿的当就可以让反馈控制不参与误差调节,减小反馈控制的弊端.
有了前馈和反馈等自动控制外,还需要过程控制,这里的过程控制是需要人来参与的,需要一个经验丰富的主操手和工艺设定.把一个1mm的钢板轧制成0.1mm,并不是一次完成的,中间过程需要来回多次,每次的下压量都需要讲究,不然最后无法保证精度,甚至会断带,那么损失就大了,钢带一卷就是20W,紫铜那就是天价了.
上面说到的反馈控制好像只有PID,那么很多像神经网络,模糊控制等控制算法都用在哪里呢?其实这些算法是PID的变种和演化.随着计算机技术的发展,CPU可以实现复杂的数学计算,可以将控制过程进行细分,然后演变成出来各类算法.上面说到的反馈,前馈与过程控制其实都用到了模糊控制等现代控制算法.
前面讨论了那么多,最后在那里实现,如何实现呢?这里就会讨论到硬件,软件,机械与控制的关系.要达到控制目的,不能停留在纸面和理论上,最后肯定要落实到硬件,软件与机械上.对搞控制的人来说,很少有人会自己去做CPU控制器,一般都会选用平台,如工控机,PLC,PAC等.当然平台用到的语言,相关硬件,电气知识肯定是要知道的,但不会很深入到底层,让更专业的人去做就行了.
总体上说,自动控制更像是一个"上层建筑",硬件软件机械则属于"下层建筑".没有牢靠的"下层建筑",搞控制只是浮云,买进口只适合和平年代.如果只会下层建筑,就像钢筋混泥土地基上面就只盖个茅房.需要根据自己的工作来判断自己的核心是什么.不要本末倒置了.
那么是不是说搞控制的,硬件软件就没用呢?如果你对硬件和软件比较深入的话,你就可以自己做一些子系统,集成到大系统中去,这样会大大减少成本.[/fly] |
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