如何設(shè)計(jì)拉力機(jī)三閉環(huán)控制系統(tǒng)中控制器
瀏覽次數(shù):1921發(fā)布日期:2015-10-28
1)不要迷信各種名稱(chēng)的控制算法。控制理論拉力機(jī)到今天已經(jīng)發(fā)展出很多類(lèi)型的控制算法,有經(jīng)典控制,有現(xiàn)代控制,例如PID控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、智能控制、變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)元控制等等,但是理論都是有前提的,就是被控系統(tǒng)可以建模,根據(jù)某個(gè)模型方程推導(dǎo)得到幾個(gè)簡(jiǎn)單的解(注意,很多理論不可能得到全部解)。現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)與理論的系統(tǒng)是不同的,頂多是近似,所以實(shí)際控制效果要打折扣。試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng),例如液壓式試驗(yàn)機(jī),專(zhuān)業(yè)上講就是一個(gè)多變量非線性時(shí)變系統(tǒng),白話(huà)就是說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)時(shí)時(shí)刻刻都處于復(fù)雜的變化中,做到模型近似都不容易。工業(yè)上用的控制器要目標(biāo)是穩(wěn)定,然后再考慮性能,因此在實(shí)踐上盡可能簡(jiǎn)單可靠。
(2)拍腦袋算法。設(shè)計(jì)控制算法既需要本科的控制理論基礎(chǔ)拉力試驗(yàn)機(jī),同時(shí)還需要電機(jī)傳動(dòng)或者液壓傳動(dòng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和工程實(shí)踐。現(xiàn)階段試驗(yàn)機(jī)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(jīng)元控制”之類(lèi)的名稱(chēng),實(shí)質(zhì)上壓根沒(méi)有理論的支持,都是憑幾年的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)加上了一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù),適用面比較狹窄。
(3)沒(méi)有的控制算法。不論哪種控制算法都是有針對(duì)性的,所謂的*控制只有在特定工況下才能實(shí)現(xiàn)。液壓試驗(yàn)機(jī)的控制算法肯定是不可能適應(yīng)電子試驗(yàn)機(jī)的,即使同一個(gè)拉力機(jī)控制系統(tǒng),例如在金屬試驗(yàn)中表現(xiàn)好的控制算法,在塑料試驗(yàn)中很可能就過(guò)渡時(shí)間太長(zhǎng),需要調(diào)整參數(shù)。
(4)控制范圍和精度來(lái)自測(cè)量范圍和精度。全程10000碼的測(cè)量精度,控制速度的范圍一般就是1~200碼/秒,速度檢定應(yīng)該是經(jīng)過(guò)短暫過(guò)渡后一段時(shí)間的平均速度,理論上反正是一個(gè)碼的誤差,平均時(shí)間越長(zhǎng),速度精度越高,可以簡(jiǎn)單估算。當(dāng)然保壓控制的精度直接就是測(cè)量精度。
(5)控制頻率沒(méi)必要很高。試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)瓶頸熔融指數(shù)儀在于加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),白話(huà)說(shuō)就是慣量電機(jī)、油缸活塞反應(yīng)非常慢,頻率響應(yīng)不會(huì)超過(guò)10Hz,所以當(dāng)控制系統(tǒng)1秒鐘控制10次,再快也沒(méi)有多大的積極效果,一般20~50Hz足夠。
(6)拉力機(jī)控制有其特殊的平穩(wěn)調(diào)速要求。除非特殊要求,材料試驗(yàn)從啟動(dòng)到建立速度需要一個(gè)過(guò)渡,恒速加載到保持需要一個(gè)過(guò)渡,不同控制環(huán)的切換也要求輸出連續(xù)。
(7)不能忽視負(fù)載的影響。拉力機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載就是被試驗(yàn)的對(duì)象,由于試件材料的特殊性,在試驗(yàn)過(guò)程中試件的特殊變化可能影響這個(gè)系統(tǒng)的性能,甚至破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常見(jiàn)的問(wèn)題出現(xiàn)在力控制情況下。閉環(huán)控制采用的負(fù)反饋原理,正常情況下控制器輸出正信號(hào),通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用到試件,應(yīng)該得到拉力機(jī)的增長(zhǎng)(前向正相關(guān),閉環(huán)才是負(fù)反饋)。如果出現(xiàn)金屬的屈服、夾持機(jī)構(gòu)的滑移、材料的異常松弛等,整個(gè)閉環(huán)就成為正反饋而導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。不能指望任何一種控制算法能有效處理這種情況。