英文翻译-控制装置与控制理论

控制装置与控制理论31控制装置的类型工业用的几种控制装置是为了满足以下一些控制需求机械控制气动控制机电控制电子控制计算机控制可编程控制机械控制包含有凸轮和调速器。尽管它们曾用于控制非常复杂的机器，也比较经济，但是现在它们只仅仅被用在简单的固定循环控制中。一些自动的机床，如攻罗纹机床，仍然基于凸轮来进行控制。机械控制的不足之处是装置制造比较困难而且比较容易磨损。气动控制对于某些东西的应用仍很流行。它利用压缩空气、阀门以及开关构成简单的控制逻辑，但它的速度相对较慢。由于采用标准件构成控制逻辑，因此，它比一个机械控制装置更容易进行加工制造。气动控制元件同样比较容易磨损。正像机械控制那样，机电控制也使用开关、继电器、定时器、记数器等构成控制逻辑。因为利用电流来进行控制，所以，它更快、更为灵活。使用机电控制的控制器称之为继电器装置。电子控制类似于机电控制，只有控制装置稍有不同。电子控制装置用触点开关代替了机电控制装置中的机电控制元件，电子控制速度同样较快、较可靠。计算机控制是最通用的控制系统。其控制逻辑是使用软件将其程序化后存入计算机内存中。它不仅用于机床及制造系统的控制，而且也可用于数据通讯。具有庞大计算量的复杂的控制策略也能够被程序化。首先要解决与外界的连接问题。在控制电路内部，计算机使用低电压（512V）和小电流（几毫安），机床的外部主电路则需要用高电压（24，110或220V）和大电流（以安培计量），接口不仅要进行不同电压的转换，而且必须对车间中通常存在的电噪声加以过滤。这种接口根据用户定做进行不同应用的。32继电器控制装置继电器是PLC（可编程逻辑控制）的主要元件，它由带开关的演示面板、继电器、计时器和计数器组成。1开关开关用来打开或关闭电路，尽管有许多类型或型式的开关，但可分为如下带锁和不带锁开关；常开和常闭开关；单掷和多掷开关；单极和多极开关；控制电路中的典型开关包括选择开关按钮开关光电开关限位开关接近开关电位开关拨轮开关挡位开关2继电器由电磁控制操作的开关称为继电器。继电器的触点和符号与开关相同。小电流通过铁芯线圈使触点产生开关动作。通常电磁线圈的工作电压在3100V，电流在几百个MA。因此，继电器可以在功率（电压和电流）非常低的情况下进行操作。功率大的主电路可使用继电器来控制。两种电路是完全分开的。当继电器工作时，其触点可以瞬间开和关。同一继电器的两触点动作之间有几个毫秒的延时误差，在继电器的电路设计中，必须考虑这种延时因素。基于以上讨论，我们可以看出继电器实际上是一个电磁操作的接触开关，依据极和掷的数目对继电器内的接触开关进行分类。尽管大部分继电器是单掷的，但它们普遍是多极的。3继电器逻辑控制实例对于某控制过程，我们希望在零件接触到限位开关5之后，这道加工工序（过程）开始（通过启动电机）。当加工过的零件触及到第二个限位开关时，加工过程自动结束。急停按钮可随时使加工过程终止。这种过程控制的电路设计如图33A梯形图和B线框图。图中，S1是第一限位开关，它是常开型的；S2是按钮开关，常闭型的；S3是第二限位开关，它是常闭型的，R1是一个双极触头的继电器，R2是与电机相连的继电33可编程逻辑控制制器现代可编程控制器仅仅是作控制用途的微型计算机而已。为了利用那些控制器的优势，消除弊端，可编程逻辑控制器（PLC）应运而生，一个PLC就能代替整个继电器控制装置，它们用梯形图（梯形图是标准的电路图）编程。由于PLC的编程灵活性逐渐增强，既可使用高级语言也可用低级语言。PLC不仅具有计算机的灵活性，同时也具有与处理过程及其它装置联接的界面标准简易的特点。在工业上，从单一设备到复杂的制造设备都广泛使用PLC控制。“可编程控制器”PC或更早一点“可编程逻辑控制器”PLC,这名称如此流行,是由于可编程控制器在微机出现以前就很用,尽管当时的可编程控制器还很简单。保留该名称对于早已经通晓逻辑控制的工程师们来说从心理上更受欢迎。可编程逻辑控制器PLC于1968年被首次使用，用来代替一个硬接线的继电器控制板。最初的目的是代替机械开关控制装置（觉得器继电模块）。然而，自从1968年以来，PLC的功能逐渐代替了觉得器控制板，现代PLC具有更多的功能。其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监控。早先的装置使用二进制来转换,正像微机进行的那样。他们把这样一些零件装置,例如继电器、固态开关（晶体管）或射流技术（气流逻辑学）器件组合在一起，对他们进行排列编程，以便尽可能少地使用元件。可编程控制器也可用在高速数字处理、高速数字化通信以及高级计算机语言的支持方面，当然也可用于基本的过程控制。他们的性能受到运转速度、决定体积大小和元件成本的限制。PLC在尺寸和功率上不尽相同，一个大型PLC可以高达10000个输入输出点，具有前面讨论过的所有功能。PLC有联接PLC机和其它通讯设备的扩展槽，在很多场合下，一个小的PLC就足够了。图35所示为一个小型PLC，它有16个I/O接点及一个标准的RS232串行通讯接口。PLC的速度正在不断提高，甚至低端的PLC也能在高速下运用。每千字节1至2微秒的内存速度是很普遍的。为了促进现代控制理论发展而提出以下几个要素A需要处理更多的系统仿真模型；B控制器重点在转向最优控制和最优系统的设计；C数字计算机技术要继续发展；D克服前述方法的缺点；E辨别其它知识领域的著名方法的适应性，从简单的近似的模型，即属较易制作的模型，到更为逼真模型的转变会产生两方面的影响作用第一，在模型中必定包含大量的参数；第二，更逼真仿真模型可能包含着更多的非线性和时间函数。前面，系统未提及部分，例如贯穿设施的具有反馈的交互作用，极可能包含在内。随着科学技术的发展和进步，有着朝向更为雄伟的目标前进的趋势。这也意味着要以大量的人机对话式的元件来对付复杂系统。搞精度搞效率的需求已经改变控制系统性能的重点。根据超调量、时间设置、频宽等，一流的技术条件，在许多情况中都已经提供了最优标准的方法，例如能量最省，费用最低，操作时间最短。这些标准的优化使得想回避处理另人讨厌的非线性特性都变得更加困难。最优控制理论，口头上常说成非线性时间函数控制规律，即使该系统是线性的和不变时控制的。计算机技术的不段发展进步在控制领域已经产生了三个主要影响。其中之一是与巨型的超级计算机相关。现在被模拟、分析和被控制课题的规格和级别比起他们过去所进行的要大得多，那时本书编写尚处于第一版本阶段。计算机技术的第二个冲击就是在微机家庭中，和在工作单位都是很有用处，并在不断扩大发展。标准控制理论为图像法所支配，因为在那时是解决某些课题的唯一方法。现在每个控制装置设计者都很容易使用强有力的计算机软件包为系统分析和设计服务。旧图形法尚为消失，但已经被自动化了。由于它们让你有直觉感觉并能深入理解，所以它们继续保持完好，某些个别的具体的技术往往能更好地与计算机相适应。尽管计算机能用于执行逆变换的变换法，但是把它直接用于积分微分方程通常会效率更高。计算机的第三个冲击是现在它们使用得如此广泛、普遍，用在控制系统简直就像使用别的其他零件一样。由于他们的费用、规格和可靠性，使得在许多系统中普遍地常规地应用计算机成为可能。这就是说时间离散和数字系统控制比起过去来，现在要注意得多了。现代控制理论能更好地适应上述的发展趋势，因为当涉及到计算机时，它的时间域技术及其数学语言是理想的。对于状态参数法的存在，计算机是一个主要原因。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