外文翻譯--控制理論.doc

-1-控制理論1生產(chǎn)過程自動化的基礎理論自動化又可能提高生產(chǎn)率和材料資源的豐富程度。自動化的優(yōu)點可以列舉為：1）由于能夠更準確的觀察正確的技術狀態(tài)，從而提高工藝設備的生產(chǎn)率；2）由于自動化工況具有更高的穩(wěn)定性，所以能減少設備的磨損，并能延長兩次大修之間的世紀間隔；3）改進產(chǎn)品的質量；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）能夠強化生產(chǎn)過程和采用先進的工藝和加工方法；7）由于工藝設備和輔助設備之間的合理協(xié)作，所以能減少工廠建筑物的占地面積和節(jié)省工程和材料的費用；8）改善生產(chǎn)工人的工作條件，尤其時從事危險或有損健康的生產(chǎn)過程的工人的工作條件；9）減少維修保養(yǎng)人員的數(shù)量；10）改進生產(chǎn)組織；11）改善生產(chǎn)管理的協(xié)調，提高操作過程的可靠性既減少或避免故障。除了以上列舉的引入自動化后所產(chǎn)生的一般作用以外，每種情況還可能顯示出其他的作用。自動化地許多次要作用都是相互聯(lián)系地。然而，認為這些作用都是同時存在地，而且程度相同，那是不適當?shù)摹τ诿恳豁椧髮崿F(xiàn)自動化地過程來說必須再詳盡地基礎上來確定自動化地較重要地基本課題，并且從自動化地技術手段開始解決這些問題。這些基本課題地數(shù)目不應太大，以便不要把時間消耗再解決這些問題上。例如，可以列舉下列各項中的任何一項作為自動化的典型課題：1）最大程度的提高工藝設備的生產(chǎn)率；2）保證成品有可能的最佳質量；-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）保證每個工人的最高產(chǎn)量。正確選擇自動化的基本課題可以獲得最適應玉特定生產(chǎn)類型的有效作用，而且能避免自動化系統(tǒng)的負擔過重。2適應性控制系統(tǒng)適應性控制系統(tǒng)是一種自動化調整其參數(shù)以補償過程特性的相應變化的系統(tǒng)。簡而言之，該系統(tǒng)可以“適應”過程的需要。當然，必須有一些作為適應程序依據(jù)的準則。為被調量規(guī)定一個數(shù)值（即設定值）是不夠的，因為要滿足這一指標，編不需要適應性控制。還必須另外規(guī)定被調量的某種“目標函數(shù)”。這是一個決定著何種特殊形式的適應性控制函數(shù)。一個給定過程的目標函數(shù)肯能夠是被調量的衰減度。因而，實質是有兩個回路。一個回路靠被調量操作，另一個則依賴其衰減度。由于其衰減度標志著回路的動態(tài)增益，因此這種系統(tǒng)被稱為動態(tài)適應性系統(tǒng)。也有可能為一個過程規(guī)定一個靜態(tài)增益的目標函數(shù)。為這種指標設計的系統(tǒng)稱為靜態(tài)適應性系統(tǒng)。實際上，這兩種系統(tǒng)之間存在著如此地不相似，以致它們再同以標題“適應性”之下地分類已經(jīng)引起可許多混淆。要指出地是，第二個區(qū)別并非關于目標函數(shù)，而是關于如何實現(xiàn)控制的機理問題。如果對于過程有充分了解，使得參數(shù)的調整能夠與那些引起過程變化的質量關系，那么適應性控制就有變化了。然而，如果必須根據(jù)目標函數(shù)的測量值來調整參數(shù)，側要利用反饋回路實現(xiàn)適應性控制。這種系統(tǒng)稱為自適應系統(tǒng)。動態(tài)適應性系統(tǒng)動態(tài)適應性系統(tǒng)的只要功能是給控制回路的一個始終如一的穩(wěn)定度。因此，動態(tài)回路增益就是正在被調量的目標函數(shù)。其數(shù)值要予以規(guī)定。最容易變化的過程特征是增益。再某些情況下，靜態(tài)增益會變化，這種情況通常稱為非線性。另外一些過程表現(xiàn)出可邊得周期，這就對動態(tài)的增益產(chǎn)生影響。-3-但是不論回路的穩(wěn)定性受到哪種機制的影響，都能通過適當?shù)靥煺{節(jié)器的增益來恢復穩(wěn)定性（這是假定，首先，所希望的衰減度是可以達到的，這就排除了極限環(huán)的情況）。有關可變過程增益的許多情況已經(jīng)敘述過了。通常，為了補償這些變化，采取的辦法是再控制系統(tǒng)中引入一個經(jīng)過選擇的非線性函數(shù)。例如，調節(jié)閥的特性通常是考慮到這個目的進行選擇的。但是勇這種方法所作的補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，從而不能從調節(jié)器的輸入或輸出識別這些變化。2所需要的補償是幾個變量的綜合函數(shù)。3過程增益隨時間而變化。靜態(tài)適應性問題凡動態(tài)適應性系統(tǒng)都控制電臺回路的增益，那么，與它相對應的靜態(tài)系統(tǒng)就尋求不變的靜態(tài)過程增益。當然，這意味著靜態(tài)過程增益是變化的，而且有一個特定值是所期望的。以燃燒控制系統(tǒng)為例，要獲得最高燃燒率，應調節(jié)器燃油與空氣比。過量燃油或過量空氣都會降低燃油效率。真正的被調量是燃油的效率，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)應在這樣的點上運行，即燃油和空氣比無論從大這一點增大或減少都會降低燃油的效率。這是靜態(tài)適應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)定一個非零增益。凡是能滿足目標函數(shù)的被調量數(shù)值是針對改過程的一些主要情況的，那么就能夠容易的為適應性控制編出程序。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)就可以設計成使燃油和空氣比適應與空氣流量和溫度變化，所用方法與動態(tài)適應性系統(tǒng)的例子中，調節(jié)器的設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，中央處理機對許多回路順序的進行必要的計算。計算的結果可以被用來直接驅動調節(jié)閥或設置模擬調節(jié)器的設定值。前一種方案稱為直接數(shù)字控制（DDC），后者稱為設定值控制（SPC）。用計算機求解的控制算法在這種情況下都是一樣的。但是用計算機直接控制，還是進行設定值控制，這以句這對于我們比較詳細的研究方案的優(yōu)缺點是很重要的。直接數(shù)字控制或設定值控制（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)字式手動設定器（HIC）作為手動設備用。如果計算機出了故障，閥門就保持在最后的位置上，二HIC就處于手動位置。用燈光指示該設定器處于手動位置以引起操作人員注意，如果操作人員把設定器切換到手動，就有一個邏輯信號被送到計算機報告其動作。當設定器又回到數(shù)字控制是，計算機就應“預置”存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)，以便自動控制能無擾動的進行，而且在手動是，在閥的最后位置上開始自動控制。在計算機出故障是，操作人員必須照料通常處于計算機控制下的所有回路?；芈房赡芏噙_100個或更多，這要取決于裝置。又的回路可能要求非常嚴格，不容許手動控制。對于這種回路，可以選擇模擬備用，如圖9下半部所示。在計算機出故障是，模擬調節(jié)器承擔回路調節(jié)。然而對模擬調節(jié)器的設定值必須采取某種措施，否則，在切換模擬調節(jié)器時，會產(chǎn)生不希望的擾動。一種方法是在計算機出現(xiàn)故障時先切換到手動，然后又操作人員決定是否切換到模擬控制。另一種方法時使用了調節(jié)器的設定值跟蹤它的測量值，以免開始模擬調節(jié)時，其設定值可能成為過度工況期間形成的一個不希望的值。在模擬備用情況下，安裝可兩個調節(jié)