如何設計拉力機三閉環控制系統中控制器
瀏覽次數:1920發布日期:2015-10-28
1)不要迷信各種名稱的控制算法。控制理論拉力機到今天已經發展出很多類型的控制算法,有經典控制,有現代控制,例如PID控制、模糊控制、自適應控制、智能控制、變結構控制、神經元控制等等,但是理論都是有前提的,就是被控系統可以建模,根據某個模型方程推導得到幾個簡單的解(注意,很多理論不可能得到全部解)。現實的系統與理論的系統是不同的,頂多是近似,所以實際控制效果要打折扣。試驗機系統,例如液壓式試驗機,專業上講就是一個多變量非線性時變系統,白話就是說這個系統時時刻刻都處于復雜的變化中,做到模型近似都不容易。工業上用的控制器要目標是穩定,然后再考慮性能,因此在實踐上盡可能簡單可靠。
(2)拍腦袋算法。設計控制算法既需要本科的控制理論基礎拉力試驗機,同時還需要電機傳動或者液壓傳動的專業基礎和工程實踐。現階段試驗機用的控制算法,基本上還是PID算法,然后加以變化,例如冠上“微微分控制、“神經元控制”之類的名稱,實質上壓根沒有理論的支持,都是憑幾年的調試經驗感覺加上了一些經驗參數,適用面比較狹窄。
(3)沒有的控制算法。不論哪種控制算法都是有針對性的,所謂的*控制只有在特定工況下才能實現。液壓試驗機的控制算法肯定是不可能適應電子試驗機的,即使同一個拉力機控制系統,例如在金屬試驗中表現好的控制算法,在塑料試驗中很可能就過渡時間太長,需要調整參數。
(4)控制范圍和精度來自測量范圍和精度。全程10000碼的測量精度,控制速度的范圍一般就是1~200碼/秒,速度檢定應該是經過短暫過渡后一段時間的平均速度,理論上反正是一個碼的誤差,平均時間越長,速度精度越高,可以簡單估算。當然保壓控制的精度直接就是測量精度。
(5)控制頻率沒必要很高。試驗機控制系統的頻率響應瓶頸熔融指數儀在于加載驅動機構,白話說就是慣量電機、油缸活塞反應非常慢,頻率響應不會超過10Hz,所以當控制系統1秒鐘控制10次,再快也沒有多大的積極效果,一般20~50Hz足夠。
(6)拉力機控制有其特殊的平穩調速要求。除非特殊要求,材料試驗從啟動到建立速度需要一個過渡,恒速加載到保持需要一個過渡,不同控制環的切換也要求輸出連續。
(7)不能忽視負載的影響。拉力機系統的負載就是被試驗的對象,由于試件材料的特殊性,在試驗過程中試件的特殊變化可能影響這個系統的性能,甚至破壞系統的穩定性。常見的問題出現在力控制情況下。閉環控制采用的負反饋原理,正常情況下控制器輸出正信號,通過執行機構作用到試件,應該得到拉力機的增長(前向正相關,閉環才是負反饋)。如果出現金屬的屈服、夾持機構的滑移、材料的異常松弛等,整個閉環就成為正反饋而導致系統失穩。不能指望任何一種控制算法能有效處理這種情況。