【正文】 觸發(fā)信號被轉(zhuǎn)換成距電源過零點(diǎn)有一定延時的信號，并生產(chǎn)觸發(fā)指令，在穩(wěn)態(tài)時每1/2電源周期發(fā)給場橋一次。電壓控制為銘牌中未規(guī)定磁場額定電流的電動機(jī)提供了一種開路電壓控制功能，其輸出電壓由輸出/輸入比控制，出廠時該比值定為90%，即輸入電壓415V時，所能獲得的最大輸出電壓為370V，指定的比值直接決定觸發(fā)移相角，但當(dāng)電流變化或電阻磁場變化時，該控制沒有調(diào)節(jié)功能。磁場弱磁回路可接受最大電壓請求作為給定，減去電樞反饋電壓，形成誤差信號，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算后，作為弱磁環(huán)的給定信號。在“MENU LEVEL”（菜單級）按[M]鍵便進(jìn)入主菜單（一級菜單），操作[173。]、[175。]鍵找到“SETUP PARAMETERS”（設(shè)定參數(shù)）菜單，顯示如下：“MENU LEVEL”（菜單級）“SETUP PARAMETERS”（設(shè)定參數(shù)）再按[M]鍵便進(jìn)入設(shè)定參數(shù)菜單，顯示如下：“SETUP PARAMETERS”“RAMPS”（斜坡）即進(jìn)入二級菜單的第一個分菜單“RAMPS”（斜坡）。再按[M]鍵，顯示如下：“RAMPS”（斜坡）“RAMP ACCEL TIME”（斜坡加速時間）進(jìn)入分菜單“RAMPS”（斜坡）的第一個參數(shù)。再按[M]鍵，顯示如下：“RAMP ACCEL TIME”“X SECS”（X 秒）也就是進(jìn)入了分菜單參數(shù)的數(shù)值級或邏輯級。通過操作[173。]、[175。]鍵可改變數(shù)值。按[E]鍵可返回到分菜單選擇其它變量。反復(fù)按[E]鍵，可一路返回到“MENU LEVEL”（菜單級）。590系列的四級菜單結(jié)構(gòu)如圖33所示。圖33 590系列菜單結(jié)構(gòu)為了使張力控制達(dá)到響應(yīng)快、超調(diào)小且精度高的目的，采用多模態(tài)分段控制算法，綜合了模糊(FUZZY)控制和比例積分(PI)控制的長處。在實際操作中，按偏差的大小來分段使用。在某段內(nèi)只有一種控制被使用，這種多模態(tài)分段控制給設(shè)計和調(diào)試帶來了方便，需要注意的是切換點(diǎn)需要通過實驗來確定，從而達(dá)到最佳控制效果。當(dāng)偏差O模糊控制包括模糊量化處理、模糊控制規(guī)則、非模糊化過程。規(guī)則表示和模糊計算等工作可以事先進(jìn)行，運(yùn)算的數(shù)據(jù)以表格的形式存放在計算機(jī)中，使用時直接查表即可。輸人變量取誤差E和誤差變化量△E兩個變量，輸出為控制量U，描述誤差E,誤差變化量△E、U的詞集為：{ NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}NB:負(fù)大 NM:負(fù)中 NS:負(fù)小 ZO:零 PS:正小 PM:正中 PB:正大變量變化的實際范圍稱為變量的基本論域?；菊撚騼?nèi)的量是精確量，因而模糊控制器的輸人和輸出都是精確量，但是模糊控制算法需要模糊量。所以，輸人的精確量需要轉(zhuǎn)換為模糊量，這個過程稱為“模糊化”，模糊算法所得到的模糊控制量需要轉(zhuǎn)換為精確的控制量，這個過程叫“非模糊化”過程。為了能夠借助數(shù)學(xué)的方法來綜合控制規(guī)則，采用了將基本論域分成若干個檔次的方法。取變量的模糊子集論域表示為：{n,n+1, ?, 0, ?, n1, n} 增加論域中的元素個數(shù)可提高控制精度，但增加了計算量，而且模糊控制效果的改善并不顯著。在詞集選為上述七個的時候，選擇的E和△E、U的論域均為：{6，5，4，3，2，1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} 為了實現(xiàn)模糊化，要在上述離散化了的精確量與表示模糊語言的模糊量之間建立關(guān)系，即確定論域中的每個元素對各個模糊語言變量的隸屬度。依據(jù)人進(jìn)行控制活動時的模糊概念一般呈正態(tài)型模糊型的特點(diǎn)，以如下表初始確定了E和△E, U的隸屬度。在實驗過程中對E, △E, U的各個詞集的隸屬度分別進(jìn)行修正。實踐證明，這樣能夠較快的找到合適的隸屬度181。表31 模糊變量E、△E、U的隸屬度模糊控制邏輯為二輸人單輸出型，模糊推理規(guī)則在用PLC實現(xiàn)時，采用如下的形式:“IF E=PB AND △E =NS THEN U=NM 現(xiàn)在將所有的模糊控制規(guī)則列表如下(其中表頭橫列表示△E，縱列表示E):表32 模糊控制規(guī)則集模糊控制規(guī)則實際上是一組多重條件語句，可以表示為從誤差論域到控制量論域的模糊關(guān)系矩陣R，通過誤差E和△E的模糊向量與模糊關(guān)系R的合成進(jìn)行模糊推理，得到控制量的模糊向量，然后采用反模糊化方法將模糊控制向量轉(zhuǎn)化為精確量。將模糊控制向量轉(zhuǎn)化為實際的控制量簡單易行的辦法通常有兩種，一種是用最大隸屬度法，例如“得到的:U=++++，由于控制量隸屬度等級5的隸屬度最大，就取U =5。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，但是完全排除了其他隸屬度較小的控制量的影響和作用，沒有充分利用取得的信息。為了克服最大隸屬度的缺點(diǎn)，我們采用了加權(quán)平均判別法，即：nU=229。m(u)uii=1ni（31）229。m(u)ii=1采用以上控制策略時，所有的模糊關(guān)系、推理都是離線進(jìn)行的，然后得到了誤差和誤差變化量和增量輸出的確定性關(guān)系。控制表存在PLC的DM區(qū)。 由于模糊控制本身沒有積分環(huán)節(jié)，所以單純用模糊控制很難消除穩(wěn)態(tài)誤差，誤差在零點(diǎn)附近都被認(rèn)為是零，這樣在平衡點(diǎn)附近會有小的振蕩。因此在平衡點(diǎn)附近切換到PI控制可以消除穩(wěn)態(tài)誤差。采用的PI控制算法為：Un=Un1+KP(EnEn1)+KiEn（32）FUZZY—PI控制器與常規(guī)的PID控制器相比，它大大提高了系統(tǒng)適應(yīng)外部干擾和內(nèi)部參數(shù)變化的魯棒性，減小了超調(diào)，改善了動態(tài)性能。與簡單模糊控制器相比，減小了穩(wěn)態(tài)誤差，提高了平衡點(diǎn)的穩(wěn)定度。如上所述，F(xiàn)UZZY—PI復(fù)合控制器是采用按誤差來決定采用控制器種類的方法。當(dāng)誤差在大范圍變化時，采用FUZZY控制來提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，當(dāng)誤差在小范圍內(nèi)時，則采用PI控制器來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。兩者切換量起一個開關(guān)作用。但是，在切換點(diǎn)上存在切換擾動.。眾所周知，事物的平穩(wěn)變化應(yīng)該是循序漸進(jìn)的，任何系統(tǒng)在控制上發(fā)生突變時將不可避免的存在擾動，這無疑加長了調(diào)節(jié)過程，使得控制質(zhì)量變壞。為了解決這個問題，經(jīng)過試驗采用了如下的平滑方式：U=amn+(1a)uF(33)UF為切換前的FUZZY解模糊后的值，在切換過程中不變，a為每一采樣周期逐漸增加的量，0在拉幅過程中，當(dāng)偏差突然增大時候，也有可能發(fā)生由PI控制向FUZZY控制轉(zhuǎn)換的逆過程。這個時候，同樣也采用式(32)，此時a從大到小變化，同樣能起到平滑的作用。第四章熱風(fēng)循環(huán)控制系統(tǒng)拉幅機(jī)采用熱空氣對流式加熱系統(tǒng)對織物進(jìn)行熱定型。其做法是：用熱電阻將空氣加熱到一定溫度，用強(qiáng)風(fēng)力機(jī)把熱空氣吹向安裝在織物上下表面的管道，管道上有開口程度不一的窄縫，在織物的背面相對位置強(qiáng)力吸風(fēng)機(jī)抽吸空氣，造成低壓迫使熱空氣從織物中穿過，回收后再加熱循環(huán)利用。要控制好織物表面的溫度，應(yīng)檢測管道的熱空氣溫度，再對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)化學(xué)纖維的熱定型原理，在定型的過程中使用多段不同的溫度，每一段溫度必須保持穩(wěn)定，不能出現(xiàn)較大的波動，否則會造成定型效果上的差異。在熱定型過程中每一段溫度的溫差極限須保持在給定溫度的177。2 oC，否則定型后的成形織物質(zhì)量難以保證。多段溫度的溫度范圍在170—200 oC之間。由于溫度變化的時候織物不能停下來，所以有一個溫度過渡過程，工藝上要求這段時間越短越好。根據(jù)熱定型的工藝要求，設(shè)計一套溫度監(jiān)控系統(tǒng)，主要由AL808智能儀表、熱風(fēng)爐、上下風(fēng)箱和兩個可控硅調(diào)功柜組成，熱風(fēng)爐配有供風(fēng)扇和排風(fēng)扇，空氣的流量可以通過兩個閥門加以調(diào)節(jié)，爐中配有電空氣加熱器，可將溫度加熱到230 oC。由智能儀表控制兩個可控硅調(diào)功柜，并對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，使熱風(fēng)溫度保持恒定，最大加熱功率可達(dá)780KW。系統(tǒng)的控制框圖見下圖：圖41 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各部分介紹如下： AL808智能儀表采用16位A/D轉(zhuǎn)換器，自動溫漂、零漂修正技術(shù)，%的測量精度。采用了先進(jìn)的專家智能PID自整定技術(shù)，保證儀表不超調(diào)，不欠調(diào)，控溫精度可達(dá)1 oC。J, K, E, R, S, B, T熱電偶，PT100，Cu50熱電阻，遠(yuǎn)傳壓力電阻信號，線性電壓(電流)自由輸人，并可擴(kuò)充任意規(guī)格輸人信號。輸出采用模塊結(jié)構(gòu)，可選擇繼電器、邏輯電平(驅(qū)動固態(tài)繼電器)、可控硅過零觸發(fā)、可控硅相移觸發(fā)等多種輸出模塊。強(qiáng)大的軟件組態(tài)功能，用戶可通過按鍵操作對儀表功能進(jìn)行組態(tài)編程。支持RS232, RS422, RS485通訊協(xié)議，配合工控組態(tài)軟件與計算機(jī)構(gòu)成低成本高性能的集散控制系統(tǒng)。溫度加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)由可控硅調(diào)功柜和電空氣加熱器組成。溫度檢測元件采用杭州熱電偶廠的WRNT202型熱電偶。 AL808智能儀表PID自整定過程AL808智能儀表采用特有的專家智能PID自整定算法，可以非常容易的完成系統(tǒng)PID參數(shù)的整定。在儀表投人運(yùn)行之前，應(yīng)設(shè)置最佳PID調(diào)節(jié)參數(shù)(加熱比例帶、積分時間、微分時間)，只有設(shè)置了系統(tǒng)的最佳PID調(diào)節(jié)參數(shù)，才能實現(xiàn)理想的控制精度。從理論上說，系統(tǒng)在不同設(shè)定值上的最佳PID參數(shù)值不完全相同，因此在啟動PID自整定前，應(yīng)將設(shè)定值設(shè)置為用戶需要精確控制的設(shè)定值。當(dāng)儀表處于自動控制方式，將PID自整定參數(shù)設(shè)置為ON，則將啟動PID自整定。在PID自整定過程中，將PID自整定參數(shù)設(shè)置文OFF，將終止PID自整定過程。系統(tǒng)在PID自整定過程中，執(zhí)行位式調(diào)節(jié)，測量值將出現(xiàn)振蕩，完成PID自整定。根據(jù)振蕩的周期及振幅，儀表將計算出最佳的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，并將其存儲在儀表的EPROM中。如果在PID自整定過程中，系統(tǒng)不能出現(xiàn)振蕩響應(yīng)，那么PID自整定將不能成功，根據(jù)各個系統(tǒng)的響應(yīng)周期不同，PID自整定需要的時間可從數(shù)秒至數(shù)小時不等，PID自整定需要的時間與用戶系統(tǒng)有關(guān)，與儀表無關(guān)。 智能控制是當(dāng)前控制技術(shù)發(fā)展的新動向，是控制系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展的產(chǎn)物。智能調(diào)節(jié)器應(yīng)具有自整定、自綜合和監(jiān)控三種運(yùn)行狀態(tài)。自整定是指：調(diào)節(jié)器根據(jù)對象特性變化自動整定PID參數(shù)，使控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性和魯棒性；監(jiān)控狀態(tài)是用來確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠運(yùn)行；自綜合用來保證控制系統(tǒng)的性能魯棒性。PID調(diào)節(jié)器由于其算法簡單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中仍然是應(yīng)用最廣泛的一類控制器。尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。但對于那些具有高度非線性，時變不確定性和大純滯后對象，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器難以實現(xiàn)有效地控制。近10多年來，智能控制與常規(guī)PID控制相結(jié)合，形成所謂的智能PID控制，這種新型的控制器已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。它具有不依賴系統(tǒng)模精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，對系統(tǒng)的參數(shù)變化具有較高的魯棒性。智能PID控制器包括基于規(guī)則的智能PID自學(xué)習(xí)控制器，加辨識信號的智能自整定PID控制器，專家式智能自整定PID控制器，模糊PID控制器，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器，自適應(yīng)PID預(yù)測智能控制器等等。專家系統(tǒng)智能自整定PID控制器的原理框圖如圖42所示。專家系統(tǒng)應(yīng)包括專家知識庫、數(shù)據(jù)庫和邏輯推理機(jī)制三部分。專家系統(tǒng)可視作為廣義調(diào)節(jié)器，專家知識庫中已經(jīng)把專家的經(jīng)驗和知識，構(gòu)成PID參數(shù)選擇手冊，這部手冊記載了各種情況下被控對象特性所對應(yīng)的P, I, D參數(shù)，數(shù)據(jù)庫根據(jù)被控對象的輸人與輸出信號及給定信號提供給知識庫和推理機(jī)。推理機(jī)能進(jìn)行啟發(fā)式推理，決定控制策略。優(yōu)秀的專家系統(tǒng)可對已有知識和規(guī)則進(jìn)行學(xué)習(xí)和修正，這樣對被控過程對象的知識了解可大大降低，僅根據(jù)輸人、輸出信息就能實現(xiàn)智能自整定控制。圖42 專家系統(tǒng)智能自整定PID控制器原理框圖專家系統(tǒng)整定PID控制器參數(shù)的原理框圖可用圖43表示。其算法包括三部分：(1)利用單片機(jī)測試對象的階躍響應(yīng)，根據(jù)CohnCoon公式計算出受控對象特征參數(shù)K, Tp,t。從階躍響應(yīng)提取對象特征參數(shù)的CohnCoon公式如下：236。K=DyDR=(y2y1)(R2R1)239。 237。TP=()239。t=()238。式中，△R為系統(tǒng)階躍輸入；△y為系統(tǒng)輸出響應(yīng)；△y時的時間； △y時的時間。圖43 專家系統(tǒng)整定PID參數(shù)的原理框圖(2)將在線測量的特征參數(shù)送入專家系統(tǒng)，在知識庫內(nèi)進(jìn)行搜索查詢，作出推理決策，重新整定PID參數(shù)。在自綜合狀態(tài)下，僅需幾條控制規(guī)則就能保證系統(tǒng)的性能魯棒性。(3)監(jiān)督級的主要作用是保證微機(jī)測試對象特性和專家系統(tǒng)整定PID參數(shù)的正常進(jìn)行，并用來確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。為了研究的方便，通常將熱風(fēng)爐加熱系統(tǒng)近似為一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后來表 示，其傳遞函數(shù)為：KetsG(s)=(41)TPs+1連續(xù)PID調(diào)節(jié)算法為：u(t)=KP[e(t)+1de(t)e(t)dt+T](42)D242。TIdt對方程(42)采用梯形數(shù)值積分代替矩形數(shù)值積分，則PID調(diào)節(jié)器離散增量型算法為：Du(n)=KP{[e(n)e(n1)]+TT[e(n)+e(n1)]+D[e(n)2e(n1)+e(n2)]}2TIT21+=KP[(1TTT2TTD+De)n(+)(1Den)(+1)en(2TIT2TITT22)]=p0e(n)+p(n1)+1e其中：)(43)pe(n 2TTD236。p=K(1++)P239。02TIT239。T2TD239。p=K(1)(44)237。1P2TIT239。239。TDp=K239。2pT238。其中，KP ,TI ,TD分別為比例系數(shù)、積分時間和微分時間。方程組(44)有唯一解。236。pp13p2239。KP=02239。239。T(p0p13p2)T=(45)237。I2(p0+p1+p2)239。239。2Tp2T=239。Dp0p13p2238。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，采樣周期T大小的選擇是PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定必須考慮的一個重要問題。對純滯后控制對象，一般選擇T=(—)t。我們根據(jù)PID控制知識和控制率a=t/Tp大小的直覺經(jīng)驗，總結(jié)出以下專家系統(tǒng)整定PID參數(shù)規(guī)則。規(guī)則一:調(diào)整Kp。按a從小到大，逐漸減小Kp，既提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，又不至于影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。規(guī)則二:調(diào)整TI。按a從小到大，由于a大的對象不好控制，TI逐漸增大一些，使得積分增益凡KpTI /(2TI)減弱一些，