浅谈工业自动化控制系统中的智能控制

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1、浅谈工业自动化控制系统中的智能控制在口动化(automation)不断完善和发展的今天，口动化水平己经成为衡量企业现代化水平的一个重要标准，而自动化的一个重要分支一一工业自动化，更是生产型企业提高生产效率，稳定产品质量的重要手段。我国的自动化发展历程也经历了以"观测”为主的第一阶段，以“观测”并“人为反应”的第二阶段，已经逐渐进入到“口动测量口动反应”的第三阶段。这些进步，同时需要控制理论和实践的完善，智能控制(intelligentcontrols)作为现代控制理论基础上发展起來的新型控制理论，已经广泛应用于各个口动化领域，全口动洗衣机就是典型的智

2、能控制口动化的例子。一个控制系统包括控制器(controller)^传感器(sensor)、变送器(transmitter)、执行机构(finalcontrollingelement)、输入输出接口(I/Ointerface)五部分组成。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器，这样完成了一次止常的运算控制操作。按照自动控制有无针对对彖來划分，自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈，当然这个反馈不是人为直观观察

3、的。例如向一个容器里加水，有水位测量设备，水位到达设定的高度，水龙头自动关断，这就是“闭环控制”；如需人为的看水是否到了设定的高度，而去人为的关水龙头，这就是“开环控制”。当然，智能控制，目标是不需要人为干预，所以，我们可以简单的认为“开环控制”是人为十预控制，不能完全休现智能控制的特点，所以在这里不去深究它。“闭环控制”按照执行机构的不同，可分为“状态闭环控制”和“调节闭环控制”。区分“状态闭环控制”和“调节闭环控制”的办法是看对执行机构的作用方式，如上例中，如果水龙头是开关两位的，在水位到达设定的高度，口动关断水龙头，则此为“状态闭环控制”；如果

4、水龙头是可调节的，根据水位高度的不同，调节水龙头开度的大小，通过加水量的不同，让水位保持平衡，此为“调节闭环控制”。目前工业口动化控制中，“状态闭环控制”多用于保护类控制，例如汽机的ETS,锅炉的MFT,化工的ESD,水泵保护等等。其优点是反应比较快，控制器木身不需要复杂的计算，通过逻辑运算基本可以实现；其缺点是一旦收到的反馈信号为假信号，则按照假信号进行动作，工程上多称之为“谋动”。山于动作迅速(一般是以“毫秒”为单位进行计算)，所以一旦误动产生，无法在执行之前或之中做出人为反应处理，只能事后补救，而一•些重要的保护一旦产生误动，其影响和损失都是比

5、较人的。针对这个问题，根据现场“状态闭环控制”的重要性和损失性，需要将反馈信号进行品质判断处理，判断出信号的真实性，如果是假信号，则保持原信号不变，不触发执行机构工作，避免课动。而且儿乎所有的“状态闭环控制”都有是否允许执行的开关，即联锁按钮。联锁按钮可根据实际情况，屏蔽控制内容，这样就可以部分的对其进行提前控制，把误动的可能性减到最低。“调节闭环控制”相对“状态闭环控制”耍复杂一些，需耍控制器进行复杂的运算，计算出输出的结果给执行机构，执行机构进而调节被调节对彖。从时间上來讲，“调节闭坏控制”是不间断的时时进行计算和输Jll,K周期决定于控制器的运

6、算周期。“调节闭环控制”需要人为或通过系统计算给定一个被控制对象的理想的状态数值(给定值setvalue,简写为S),控制器会比较实际的被控制对象的数值(测量值practicalvalue,简写P)与给定值么间的偏差，并计算出输出到执行机构的值(输出值outputvalue,简写0)给执行机构，执行机构变化，使测量值改变，控制器再次比较测量值少给定值的偏差(以下简称偏差)，进行下一循环的计算并输岀。“调节闭坏控制”-•般常用的控制方式是“比例积分微分控制”即“PID控制”或“PID调节”。PID控制器就是根据偏差，利用比例(proportional)

7、、积分(integration)＞微分(differentiation)计算出控制量进行控制的。PID控制器问世至今已有近儿十年的历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术Z—。很多盘装仪表控制器就具备很好的带有记忆功能的PID控制功能。“调节闭环控制”对控制系统中各个环节设备性能的要求比较高，如对执行机构，要求执行机构的线性度要高，不能是越阶式执行。同时,“调节闭环控制”因为是时时调节控制，所以对执行机构的机械部分磨损比较大，部分的影响执行机构的寿命。在“调节闭环控制”中，对控制系统的各个部分的丄作状态也有所要求，同

8、例如执行机构，“调节闭环控制”要求执行机构是工作状态是在“线性区域”工作，而不是死区。所谓死区(deadzo