外文翻译--控制理论.doc

-1-控制理论1生产过程自动化的基础理论自动化又可能提高生产率和材料资源的丰富程度。自动化的优点可以列举为：1）由于能够更准确的观察正确的技术状态，从而提高工艺设备的生产率；2）由于自动化工况具有更高的稳定性，所以能减少设备的磨损，并能延长两次大修之间的世纪间隔；3）改进产品的质量；4）减少生产的损失，降低消耗率，即减少原料的消耗；5）减少电能和热能的消耗：6）能够强化生产过程和采用先进的工艺和加工方法；7）由于工艺设备和辅助设备之间的合理协作，所以能减少工厂建筑物的占地面积和节省工程和材料的费用；8）改善生产工人的工作条件，尤其时从事危险或有损健康的生产过程的工人的工作条件；9）减少维修保养人员的数量；10）改进生产组织；11）改善生产管理的协调，提高操作过程的可靠性既减少或避免故障。除了以上列举的引入自动化后所产生的一般作用以外，每种情况还可能显示出其他的作用。自动化地许多次要作用都是相互联系地。然而，认为这些作用都是同时存在地，而且程度相同，那是不适当的。对于每一项要求实现自动化地过程来说必须再详尽地基础上来确定自动化地较重要地基本课题，并且从自动化地技术手段开始解决这些问题。这些基本课题地数目不应太大，以便不要把时间消耗再解决这些问题上。例如，可以列举下列各项中的任何一项作为自动化的典型课题：1）最大程度的提高工艺设备的生产率；2）保证成品有可能的最佳质量；-2-3）减少原料的损耗；4）减少热能和电能的消耗；5）提高安全性和改善生产人员的工作条件；6）最大程度的减少维修人员；7）保证每个工人的最高产量。正确选择自动化的基本课题可以获得最适应玉特定生产类型的有效作用，而且能避免自动化系统的负担过重。2适应性控制系统适应性控制系统是一种自动化调整其参数以补偿过程特性的相应变化的系统。简而言之，该系统可以“适应”过程的需要。当然，必须有一些作为适应程序依据的准则。为被调量规定一个数值（即设定值）是不够的，因为要满足这一指标，编不需要适应性控制。还必须另外规定被调量的某种“目标函数”。这是一个决定着何种特殊形式的适应性控制函数。一个给定过程的目标函数肯能够是被调量的衰减度。因而，实质是有两个回路。一个回路靠被调量操作，另一个则依赖其衰减度。由于其衰减度标志着回路的动态增益，因此这种系统被称为动态适应性系统。也有可能为一个过程规定一个静态增益的目标函数。为这种指标设计的系统称为静态适应性系统。实际上，这两种系统之间存在着如此地不相似，以致它们再同以标题“适应性”之下地分类已经引起可许多混淆。要指出地是，第二个区别并非关于目标函数，而是关于如何实现控制的机理问题。如果对于过程有充分了解，使得参数的调整能够与那些引起过程变化的质量关系，那么适应性控制就有变化了。然而，如果必须根据目标函数的测量值来调整参数，侧要利用反馈回路实现适应性控制。这种系统称为自适应系统。动态适应性系统动态适应性系统的只要功能是给控制回路的一个始终如一的稳定度。因此，动态回路增益就是正在被调量的目标函数。其数值要予以规定。最容易变化的过程特征是增益。再某些情况下，静态增益会变化，这种情况通常称为非线性。另外一些过程表现出可边得周期，这就对动态的增益产生影响。-3-但是不论回路的稳定性受到哪种机制的影响，都能通过适当地天正调节器的增益来恢复稳定性（这是假定，首先，所希望的衰减度是可以达到的，这就排除了极限环的情况）。有关可变过程增益的许多情况已经叙述过了。通常，为了补偿这些变化，采取的办法是再控制系统中引入一个经过选择的非线性函数。例如，调节阀的特性通常是考虑到这个目的进行选择的。但是勇这种方法所作的补偿可能由于下列原因而不能满足：1引起增益变化的根源位于回路以外，从而不能从调节器的输入或输出识别这些变化。2所需要的补偿是几个变量的综合函数。3过程增益随时间而变化。静态适应性问题凡动态适应性系统都控制电台回路的增益，那么，与它相对应的静态系统就寻求不变的静态过程增益。当然，这意味着静态过程增益是变化的，而且有一个特定值是所期望的。以燃烧控制系统为例，要获得最高燃烧率，应调节器燃油与空气比。过量燃油或过量空气都会降低燃油效率。真正的被调量是燃油的效率，而真正的控制量是燃油何空气比。本例中期望的静态增益是0dmcd该系统应在这样的点上运行，即燃油和空气比无论从大这一点增大或减少都会降低燃油的效率。这是静态适应性控制的一种特殊情况，称为“最佳化”。然而，也可以合理的规定一个非零增益。凡是能满足目标函数的被调量数值是针对改过程的一些主要情况的，那么就能够容易的为适应性控制编出程序。例如各种空气流量和温度情况下的最佳燃油和空气比可以是已知的。因此，控制系统就可以设计成使燃油和空气比适应与空气流量和温度变化，所用方法与动态适应性系统的例子中，调节器的设定值作为流量的函数二变化的情况很相似。-4-3数字控制系统在数字控制系统中，中央处理机对许多回路顺序的进行必要的计算。计算的结果可以被用来直接驱动调节阀或设置模拟调节器的设定值。前一种方案称为直接数字控制（DDC），后者称为设定值控制（SPC）。用计算机求解的控制算法在这种情况下都是一样的。但是用计算机直接控制，还是进行设定值控制，这以句这对于我们比较详细的研究方案的优缺点是很重要的。直接数字控制或设定值控制（DDC或SPC）图9示出了显示直接数字控制的两种方法。上半部回路配置了数字式手动设定器（HIC）作为手动设备用。如果计算机出了故障，阀门就保持在最后的位置上，二HIC就处于手动位置。用灯光指示该设定器处于手动位置以引起操作人员注意，如果操作人员把设定器切换到手动，就有一个逻辑信号被送到计算机报告其动作。当设定器又回到数字控制是，计算机就应“预置”存储在存储器中的数据，以便自动控制能无扰动的进行，而且在手动是，在阀的最后位置上开始自动控制。在计算机出故障是，操作人员必须照料通常处于计算机控制下的所有回路。回路可能多达100个或更多，这要取决于装置。又的回路可能要求非常严格，不容许手动控制。对于这种回路，可以选择模拟备用，如图9下半部所示。在计算机出故障是，模拟调节器承担回路调节。然而对模拟调节器的设定值必须采取某种措施，否则，在切换模拟调节器时，会产生不希望的扰动。一种方法是在计算机出现故障时先切换到手动，然后又操作人员决定是否切换到模拟控制。另一种方法时使用了调节器的设定值跟踪它的测量值，以免开始模拟调节时，其设定值可能成为过度工况期间形成的一个不希望的值。在模拟备用情况下，安装可两个调节器（计算机加模拟调节器），不过在任何给定的时刻只用一个调节器。因此，除了极为特殊的情况以外，采用模拟设备时非常昂贵的。套证明这种系统时合理的，计算机对过程的控制必须比模拟器的效果要好的多，在实际应用中，情况未必如此。如果要求数字计算机简单的重复模拟控制的功能，那么根据方程0180tt