压力试验机测控系统发展趋势

　　压力试验机测控系统的发展,是以计算机软硬件技术的发展为基础的。今天计算机技术的最新成果和研究热点,而且智能控制方法的不断涌现,这些新成果将结合产品试验的具体条件,在压力试验机领域得到广泛应用。 

　　1.1 电加热炉温控系统简介 

　　随着科学技术的发展和工业生产水平的提高,电加热炉己得到广泛的应用,且在国民经济中占有举足轻重的地位。电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究,如高温试验压力机电加热炉、马福炉、罩式返火炉等。在这些器件中,发热元件均为电阻元件,因此也称之为电阻加热炉。由于这类对象使用方便,可以通过调节输出功率来控制温度,进而得到较好的控制性能,故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 

　　1.2 炉温控制的发展 

　　作为温度控制器之一的电加热炉在冶金、化工、机械等各类工业控制过程中得到广泛应用。温度控制过程具有比较典型的非线性、滞后性,由于纯滞后往往使扰动不能及时察觉,调节效果不能适时反映,从而产生较大的超调或振荡。针对大时滞过程的控制问题,国内外学者和工程技术人员做了大量的研究工作,取得了相当的进展。 

　　1.3 传统控制方法在电加热炉温控系统中的应用 

　　应用于电加热炉温度控制系统中的传统控制方法有继电—接触器控制、PID控制、自适应控制。继电-接触器控制是自动化程度非常低的控制策略,对于像电加热炉这样的复杂控制对象,已经不能满足日益发展的工艺技术要求,将逐渐被淘汰。 

　　以PID算法为核心的各种形式直接数字式(DDC)控制系统,是目前电加热炉温度控制系统较普遍使用的方法。常规PID算法简单、鲁棒性好、可靠性好。为了使常规PID控制能用于纯滞后系统的控制,最初由Ziegler-Nichols提出了常规PID控制器参数整定方法,但对于具有更大纯滞后对象的控制问题,该方法显得力不从心。PID控制的关键技术是其参数的设置与整定。但其参数二经整定,在生产过程中不能自动修改。70年代中期出现的参数自整定PID控制器,能够在线修改PID参数,以便随时保持最优性能。但无论是算法Z-N,Astrom算法,还是其它算法,都存在着一些缺陷。 

　　1.4 智能控制在电加热炉温控系统中的应用 

　　近年来,随着智能控制理论的进展,将智能控制方法应用于电加热炉温度控制系统 的研究成为新的亮点。自模糊控制思想出现以来,它的研制开发和实际应用一直是人们关注的焦点。 

　　易继楷等人应用模糊神经网络自学习控制器对电加热炉进行物理模拟实验。系统试验表明,通过神经网络的自学习,实现输入变量隶属度函数的在线自调整,对电加热炉这种具有非线性、大滞后的系统具有较好的模糊预测及控制功能。 

　　 

　　2 模糊控制技术简述 

　　2.1 模糊理论的起源 

　　模糊理论是在美国柏克莱加州大学电气工程系Lotfi.A.Zadeh教授于1965年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的,主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理和模糊控制等方面的内容。美国加州大学的L.A.Zadeh博士在1965年发表的Fuzzy Set论文中首次提出了表达事物模糊性的重要概念—隶属函数,从而突破了19世纪末德国数学家G.Contor创立的经典集合理论的局限性。事实上,模糊逻辑应用最有效,最广泛的领域就是模糊控制,模糊控制在各种领域出人意料地解决了传统控制理论无法解决或难以解决的问题,并取得了一些令人信服的成效。 

　　2.2 模糊控制器的设计方法 

　　模糊控制系统的核心是模糊控制器,模糊控制器靠软件编程来实现。实现模糊控制的一般步骤是:首先通过传感器采集被控对象输出信号的精确值,然后将该精确值与给定值相比较得到误差信号E,把误差信号E的精确值进行模糊化变成模糊量,从而得到了误差E的模糊语言集合的一个子集e,e此时实际上是一个模糊向量,最后,由e和模糊控制规则R(模糊关系矩阵)根据推理的合成规则进行模糊决策,这样就可以得到模糊控制向量为。 

　　2.3 模糊控制器的结构设计 

　　模糊控制规则的设计是设计模糊控制器的关键,具体的设计内容一般包括以下几个部分:(1)选择描述输入输出变量的词集一般要求词集中词汇少,并且利用这些词汇又可以对各种自然现象进行准确的描述。(2)上述输入输出变量状态的词汇的集合,称为这些变量的词集,亦称变量的模糊状态。(3)定义各模糊变量的模糊子集由于模糊变量没有明确的外延,如何用的数据来刻画一个模糊变量的性质,这就是模糊子集的确定问题。(4)建立模糊控制器的控制规则模糊控制规则应该是人们在手动控制过程中经过长期操作实践,不断修正完善后的一套行之有效的控制策略。 

　　2.4 模糊控制的优点 

　　到目前为止,模糊控制还没有统一的定义。但从广义上可将它定义为“模糊控制 指的是以模糊集合理论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一类计算机数字控制方法”或者定义为“基于模糊控制理论、模糊逻辑并同传统的控制理论相结合,模拟人的思维方式,对难以建立数学模型的对象实施的一种控制方法”。其基本思想是在被控对象的模糊模型的基础上,用机器人去模拟对系统控制的一种方法。 

　　对于模糊控制的高温试验压力机炉温控制系统在这里我谈了自己一些简单的看法,这个系统其实还有很多的方面值得我们去研究探索,这就需要我们所有人员不断的追求和发现。