汽車(chē)變截面板簧軋機計算機控制系統的研究

2.3 多變量處理
　　在軋制過(guò)程中除了對拉拔、壓下機構進(jìn)行位置伺服控制外，還要保證液壓系統的流量及液壓馬達的輸出扭矩保持恒定。軋機的控制系統為一多變量控制系統。
　　液壓系統采用的伺服閥內部具有閥芯位置的閉環(huán)控制環(huán)節，可看作一比例環(huán)節。為了簡(jiǎn)化控制器結構，根據設計要求，拉拔機構、液壓系統的流量、液壓馬達的輸出扭矩分別采用開(kāi)環(huán)控制，系統近似為單變量系統。由于產(chǎn)品的截面變形曲線(xiàn)的斜率較小，即壓下裝置的運動(dòng)速度遠小于拉拔機構的運動(dòng)速度。所以即使拉拔方向采取開(kāi)環(huán)控制，也可獲得期望的控制效果。
2.4控制算法
　　采用智能控制算法對電液伺服系統已有成功的報道[1] ，對軋機這類(lèi)具有雙坐標的電液伺服系統，也選擇了多模態(tài)仿人智能控制算法。軋機的液壓伺服系統具有大流量、高壓力且拉拔方向運動(dòng)的最高速度為30m/min，控制對象有一定的非線(xiàn)性、時(shí)變性。在設計有效的控制算法時(shí)，首先應考慮控制系統的實(shí)時(shí)性，這要求控制系統的結構不應該很復雜的，其決策和推理應是快速的。
　　多模態(tài)控制就是在控制過(guò)程中根據系統不同的特征狀態(tài)，控制器采用不同的控制策略和控制模式的一種控制算法。特征狀態(tài)是指一些反映系統特性、特征變化以及所處狀態(tài)的特征量的集合，用Gi表示。所有的特征狀態(tài)構成一個(gè)特征狀態(tài)集，用G表示。則有
　　G＝＜G1, G2,…,Gm＞
　　其中 Gi＝(Gi1,Gi2,…,Gih) (i＝1,2,…,m)
　　控制模式用Ai表示，所有的控制模式構成了多模態(tài)控制器的控制模式集，用A表示。
　　A＝＜A1,A2, …,Am＞
　　其中 Ai＝U＝f(Gij) (i＝1,2,…,m;j＝1,2,…,h)
　　控制的實(shí)現就是由G到A推理過(guò)程的實(shí)現?？捎僧a(chǎn)生式規則IF G THEN A來(lái)表達。

為了獲得良好的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也考慮控制精度的要求，應盡可能選擇較少的特征狀態(tài)?？紤]控制系統的穩定性，選取誤差及其一階導數為基本特征量，經(jīng)過(guò)這樣的處理及大量的人－機在線(xiàn)學(xué)習的基礎上，總結出下列三種基本的特征狀態(tài)和相應的控制模式。
　　其中U(n)為控制量的第n次輸出值；U0為控制量在誤差過(guò)零時(shí)的保持值；b1,b2為常數；Kp和K分別為比例增益及抑制系數；Kd,Ki,Td,Ti分別為微分和積分抑制系數及時(shí)間常數；T為采樣間隔；Em(1)為第一次誤差峰值；EI為G2狀態(tài)下的區間積分值。
　　文獻[3]給出了控制對象的模型及仿人智能控制算法的仿真實(shí)驗結果及與PID算法控制效果比較，從實(shí)驗結果分析采用智能控制算法解決液壓伺服系統的實(shí)時(shí)控制問(wèn)題，能取得比PID控制算法更好的控制效果；控制器的設計不依賴(lài)對象的數學(xué)模型，對液壓系統參數變化不敏感，魯棒性強；算法簡(jiǎn)單，控制系統實(shí)時(shí)性好。
3 軟件設計
　　控制軟件在DOS操作系統下運行，采用C++語(yǔ)言模塊化設計，分系統設置、自動(dòng)軋制、手動(dòng)操作、零點(diǎn)調試、工藝文件編輯修改、文件操作、顯示、統計、打印等模塊。中文圖形界面，操作簡(jiǎn)便，只須輸入軋制路徑即可生成工藝文件。軋機狀態(tài)及軋機運動(dòng)曲線(xiàn)實(shí)時(shí)圖形顯示，通過(guò)修改系統中斷8實(shí)現對采樣、控制、顯示的多任務(wù)處理。
　　總之，對電液伺服系統的控制采用多模態(tài)智能控制算法可以取得較好的控制效果，具有控制策略靈活、算法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，不僅伺服跟蹤能力強，而且對系統參數變化不敏感，魯棒性強，控制效果好。軋機已于1997年12月試制成功，投入正式生產(chǎn)。軋機的軋制速度、精度、運行可靠性等均達到設計要求。