外文翻譯--控制理論.doc

-1-控制理論1生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的基礎(chǔ)理論自動(dòng)化又可能提高生產(chǎn)率和材料資源的豐富程度。自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)可以列舉為：1）由于能夠更準(zhǔn)確的觀察正確的技術(shù)狀態(tài)，從而提高工藝設(shè)備的生產(chǎn)率；2）由于自動(dòng)化工況具有更高的穩(wěn)定性，所以能減少設(shè)備的磨損，并能延長(zhǎng)兩次大修之間的世紀(jì)間隔；3）改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量；4）減少生產(chǎn)的損失，降低消耗率，即減少原料的消耗；5）減少電能和熱能的消耗：6）能夠強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程和采用先進(jìn)的工藝和加工方法；7）由于工藝設(shè)備和輔助設(shè)備之間的合理協(xié)作，所以能減少工廠建筑物的占地面積和節(jié)省工程和材料的費(fèi)用；8）改善生產(chǎn)工人的工作條件，尤其時(shí)從事危險(xiǎn)或有損健康的生產(chǎn)過(guò)程的工人的工作條件；9）減少維修保養(yǎng)人員的數(shù)量；10）改進(jìn)生產(chǎn)組織；11）改善生產(chǎn)管理的協(xié)調(diào)，提高操作過(guò)程的可靠性既減少或避免故障。除了以上列舉的引入自動(dòng)化后所產(chǎn)生的一般作用以外，每種情況還可能顯示出其他的作用。自動(dòng)化地許多次要作用都是相互聯(lián)系地。然而，認(rèn)為這些作用都是同時(shí)存在地，而且程度相同，那是不適當(dāng)?shù)?。?duì)于每一項(xiàng)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化地過(guò)程來(lái)說(shuō)必須再詳盡地基礎(chǔ)上來(lái)確定自動(dòng)化地較重要地基本課題，并且從自動(dòng)化地技術(shù)手段開始解決這些問(wèn)題。這些基本課題地?cái)?shù)目不應(yīng)太大，以便不要把時(shí)間消耗再解決這些問(wèn)題上。例如，可以列舉下列各項(xiàng)中的任何一項(xiàng)作為自動(dòng)化的典型課題：1）最大程度的提高工藝設(shè)備的生產(chǎn)率；2）保證成品有可能的最佳質(zhì)量；-2-3）減少原料的損耗；4）減少熱能和電能的消耗；5）提高安全性和改善生產(chǎn)人員的工作條件；6）最大程度的減少維修人員；7）保證每個(gè)工人的最高產(chǎn)量。正確選擇自動(dòng)化的基本課題可以獲得最適應(yīng)玉特定生產(chǎn)類型的有效作用，而且能避免自動(dòng)化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)過(guò)重。2適應(yīng)性控制系統(tǒng)適應(yīng)性控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)化調(diào)整其參數(shù)以補(bǔ)償過(guò)程特性的相應(yīng)變化的系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，該系統(tǒng)可以“適應(yīng)”過(guò)程的需要。當(dāng)然，必須有一些作為適應(yīng)程序依據(jù)的準(zhǔn)則。為被調(diào)量規(guī)定一個(gè)數(shù)值（即設(shè)定值）是不夠的，因?yàn)橐獫M足這一指標(biāo)，編不需要適應(yīng)性控制。還必須另外規(guī)定被調(diào)量的某種“目標(biāo)函數(shù)”。這是一個(gè)決定著何種特殊形式的適應(yīng)性控制函數(shù)。一個(gè)給定過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)肯能夠是被調(diào)量的衰減度。因而，實(shí)質(zhì)是有兩個(gè)回路。一個(gè)回路靠被調(diào)量操作，另一個(gè)則依賴其衰減度。由于其衰減度標(biāo)志著回路的動(dòng)態(tài)增益，因此這種系統(tǒng)被稱為動(dòng)態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)。也有可能為一個(gè)過(guò)程規(guī)定一個(gè)靜態(tài)增益的目標(biāo)函數(shù)。為這種指標(biāo)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)稱為靜態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)。實(shí)際上，這兩種系統(tǒng)之間存在著如此地不相似，以致它們?cè)偻詷?biāo)題“適應(yīng)性”之下地分類已經(jīng)引起可許多混淆。要指出地是，第二個(gè)區(qū)別并非關(guān)于目標(biāo)函數(shù)，而是關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)控制的機(jī)理問(wèn)題。如果對(duì)于過(guò)程有充分了解，使得參數(shù)的調(diào)整能夠與那些引起過(guò)程變化的質(zhì)量關(guān)系，那么適應(yīng)性控制就有變化了。然而，如果必須根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的測(cè)量值來(lái)調(diào)整參數(shù)，側(cè)要利用反饋回路實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制。這種系統(tǒng)稱為自適應(yīng)系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)的只要功能是給控制回路的一個(gè)始終如一的穩(wěn)定度。因此，動(dòng)態(tài)回路增益就是正在被調(diào)量的目標(biāo)函數(shù)。其數(shù)值要予以規(guī)定。最容易變化的過(guò)程特征是增益。再某些情況下，靜態(tài)增益會(huì)變化，這種情況通常稱為非線性。另外一些過(guò)程表現(xiàn)出可邊得周期，這就對(duì)動(dòng)態(tài)的增益產(chǎn)生影響。-3-但是不論回路的穩(wěn)定性受到哪種機(jī)制的影響，都能通過(guò)適當(dāng)?shù)靥煺{(diào)節(jié)器的增益來(lái)恢復(fù)穩(wěn)定性（這是假定，首先，所希望的衰減度是可以達(dá)到的，這就排除了極限環(huán)的情況）。有關(guān)可變過(guò)程增益的許多情況已經(jīng)敘述過(guò)了。通常，為了補(bǔ)償這些變化，采取的辦法是再控制系統(tǒng)中引入一個(gè)經(jīng)過(guò)選擇的非線性函數(shù)。例如，調(diào)節(jié)閥的特性通常是考慮到這個(gè)目的進(jìn)行選擇的。但是勇這種方法所作的補(bǔ)償可能由于下列原因而不能滿足：1引起增益變化的根源位于回路以外，從而不能從調(diào)節(jié)器的輸入或輸出識(shí)別這些變化。2所需要的補(bǔ)償是幾個(gè)變量的綜合函數(shù)。3過(guò)程增益隨時(shí)間而變化。靜態(tài)適應(yīng)性問(wèn)題凡動(dòng)態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)都控制電臺(tái)回路的增益，那么，與它相對(duì)應(yīng)的靜態(tài)系統(tǒng)就尋求不變的靜態(tài)過(guò)程增益。當(dāng)然，這意味著靜態(tài)過(guò)程增益是變化的，而且有一個(gè)特定值是所期望的。以燃燒控制系統(tǒng)為例，要獲得最高燃燒率，應(yīng)調(diào)節(jié)器燃油與空氣比。過(guò)量燃油或過(guò)量空氣都會(huì)降低燃油效率。真正的被調(diào)量是燃油的效率，而真正的控制量是燃油何空氣比。本例中期望的靜態(tài)增益是0dmcd該系統(tǒng)應(yīng)在這樣的點(diǎn)上運(yùn)行，即燃油和空氣比無(wú)論從大這一點(diǎn)增大或減少都會(huì)降低燃油的效率。這是靜態(tài)適應(yīng)性控制的一種特殊情況，稱為“最佳化”。然而，也可以合理的規(guī)定一個(gè)非零增益。凡是能滿足目標(biāo)函數(shù)的被調(diào)量數(shù)值是針對(duì)改過(guò)程的一些主要情況的，那么就能夠容易的為適應(yīng)性控制編出程序。例如各種空氣流量和溫度情況下的最佳燃油和空氣比可以是已知的。因此，控制系統(tǒng)就可以設(shè)計(jì)成使燃油和空氣比適應(yīng)與空氣流量和溫度變化，所用方法與動(dòng)態(tài)適應(yīng)性系統(tǒng)的例子中，調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作為流量的函數(shù)二變化的情況很相似。-4-3數(shù)字控制系統(tǒng)在數(shù)字控制系統(tǒng)中，中央處理機(jī)對(duì)許多回路順序的進(jìn)行必要的計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果可以被用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥或設(shè)置模擬調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。前一種方案稱為直接數(shù)字控制（DDC），后者稱為設(shè)定值控制（SPC）。用計(jì)算機(jī)求解的控制算法在這種情況下都是一樣的。但是用計(jì)算機(jī)直接控制，還是進(jìn)行設(shè)定值控制，這以句這對(duì)于我們比較詳細(xì)的研究方案的優(yōu)缺點(diǎn)是很重要的。直接數(shù)字控制或設(shè)定值控制（DDC或SPC）圖9示出了顯示直接數(shù)字控制的兩種方法。上半部回路配置了數(shù)字式手動(dòng)設(shè)定器（HIC）作為手動(dòng)設(shè)備用。如果計(jì)算機(jī)出了故障，閥門就保持在最后的位置上，二HIC就處于手動(dòng)位置。用燈光指示該設(shè)定器處于手動(dòng)位置以引起操作人員注意，如果操作人員把設(shè)定器切換到手動(dòng)，就有一個(gè)邏輯信號(hào)被送到計(jì)算機(jī)報(bào)告其動(dòng)作。當(dāng)設(shè)定器又回到數(shù)字控制是，計(jì)算機(jī)就應(yīng)“預(yù)置”存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，以便自動(dòng)控制能無(wú)擾動(dòng)的進(jìn)行，而且在手動(dòng)是，在閥的最后位置上開始自動(dòng)控制。在計(jì)算機(jī)出故障是，操作人員必須照料通常處于計(jì)算機(jī)控制下的所有回路?；芈房赡芏噙_(dá)100個(gè)或更多，這要取決于裝置。又的回路可能要求非常嚴(yán)格，不容許手動(dòng)控制。對(duì)于這種回路，可以選擇模擬備用，如圖9下半部所示。在計(jì)算機(jī)出故障是，模擬調(diào)節(jié)器承擔(dān)回路調(diào)節(jié)。然而對(duì)模擬調(diào)節(jié)器的設(shè)定值必須采取某種措施，否則，在切換模擬調(diào)節(jié)器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不希望的擾動(dòng)。一種方法是在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)先切換到手動(dòng)，然后又操作人員決定是否切換到模擬控制。另一種方法時(shí)使用了調(diào)節(jié)器的設(shè)定值跟蹤它的測(cè)量值，以免開始模擬調(diào)節(jié)時(shí)，其設(shè)定值可能成為過(guò)度工況期間形成的一個(gè)不希望的值。在模擬備用情況下，安裝可兩個(gè)調(diào)節(jié)