赵东福自动化制造系统第七章.ppt

第二节顺序控制系统 顺序控制是指按预先设定好的顺序使控制动作逐次进行的控制，可用成熟的可编程序控 制器来完成顺序控制。图7-1是反馈控制系统原理框图，图}-2是顺序控制系统原理框图。 比较图7-1和图7-2可看出，反馈控制系统与顺序控制系统的区别是，在反馈系统中有调 节盒，而顺序控制系统中没有调节盒。 图7-4所示为顺序控制的计量槽系统。槽内的液面在下限时(限位开关1闭·2开)，电磁阀1和2都关闭，处于停止状态，指示灯亮表示计量结束，并准备下一次的计量。此时，如 果按下按钮开关，电磁阀1开，进人计量状态。原料装满时限位开关1开，电磁阀1闭，电 磁阀2开，进人排出状态。液面到达下限时，限位开关2开，电磁阀2闭，又返回停止状态· 第三节计算机数字控制系统 一、数字控制系统简述 随着计算机技术的迅速发展，以及数字信号的特点，数字控制系统在工业控制中得到了广泛的应用。 离散系统、采样系统和数字控制系统的共同特点为系统的一部分或几部分是以离散信号的形式出现的。 所谓离散信号是指只有在离散时刻出现和变化的信号;一个系统只包含离散。如果既包含离散信号又包含连续信号就叫做采样系统，而数字系统指信号就叫做离散系统。如果既包含离散信号又包含连续信号叫采样系统。而数字系统指的是系统中的某些信号是由数字计算机或者数字转换器产生的，并且呈现数码形式。可以这样说，数字系统既包含了离散系统和采样系统的特点和内容，又有它自己的特殊内容，即信号的数字表现形式. 第四节自适应控制系统 一、自适应控制的含义 在对象参数和扰动为未知或者随时间变化的条件如何设计一个控制器，使得系统运行在某种意义下的最优或近似最优状态，这就是自适应控制所要解决的问题。如果把系统未知参数作为附加的状态变量，则状态后的系统方程就总是非线性的。因此，自适应控制所要解决的问题，实际上可表述为一个特殊的非线性随机控制问题。 非线性随机控制的解法是极其复杂的，为了获得某种实用解法必须对它做出近似。自适应控制技术即是这种近似的设计方法.具体的方法可不相同，但其设计思想均有下述共同特点: 1;必须不断地在线观测被控系统的状态、性能或参数，进行信息积累。 2根据积累的的信息，做出使系统趋向期望性能的控制决策。 3)在决策的基础上，对控制器进行修正以达到使系统运行在某种意义下的最优或近似最优状态. 二、自适应控制系统的现状 在制造业中·所谓自适应性控制就是为使加工系统顺应客观条件的变化而进行的自动调节控制·从广义上讲，任何一种加工系统都在某种程度上具有适应性控制的功能，只是实现调节所采用的方式或调节的内容不同而已。现讨论的是以数控技术、传感器技术和计算机控制技术等为基础的适应性控制图7-8为具有这种适应性控制功能的加工系统框图。 由图7-8可知，这种系统中包括两种反馈系统:一种是闭环控制数控机床本身带有的位置环控制回路;另一种则是根据需要在加工过程中检测某些反映加工状态的过程变量信息，并将这种信息反馈给适应性控制装置.由其产生调节指令.以改变系统的某些功能与切削参数· 而NC系统不需要进行任何人工干预，使切削加工在合理状态下进行，不仅保证了较高的加工精度和产品质量并性最大限度地发挥了机床的效能，降低了生产成本。 加工过程的适应性控制实际上是一种自适应控制自适应控制是动物的一种本能，其控制机理是相当复杂的。究其原因在于自适应控制是一种非线性系统，对于加工过程这样一个复杂的非线性系统，要求其能正常工作的本质问题就是稳定。而目前尚不能设计出一个非线性系统对多变的加工过程的设计解始终是稳定的。反之，系统行为非常紧密地与参考信号及干扰相关，不同的参考信号有时可能获得截然不同的解。由此看来，能否建立一个一般的非线性稳定系统，需要继续深人研究。这是一个理论问题，也是一个实际问题。目前，人们的 研究大多是在现有的适应性控制发展的基础上加上专家系统的人工智能手段，使自适应控制 有个较好的基础。然而，或许只有从根本上改进自适应的机制(从仅有递推估计作为适应机 制的初级状况中走出来)，才能使适应性控制的发展跃上一个新的台阶。适应性控制的应用范 围非常广泛，尤其适用于大型数控机床、IMS进行加工的场合及加工复杂的难切削材料的零 件和加工切削条件不稳定的零件。因而，适应性控制始终是先进制造技术研究的一个重要分 支。尽管它尚处于初级阶段，随着研究的深人，一定会有光明的前景。 第五节DNC控制系统 DNC指的是用一台计算机对多台数控机床实施综合数字控制的一种方式，是车间自动化 的重要组成形式。DNC的研究始于20世纪60年代，但因后来CNC和FMS技术的发展，人们更加注意对单台数控系统和FMS的研究·近年来，随着计算机网络和通信技术的发