外文翻譯--電磁閥和液力偶合器的改善的控制.doc

附錄A譯文電磁閥和液力偶合器的改善的控制摘要本文針對(duì)一個(gè)電磁閥連接的液力偶合器的操作法，是一種新、改善的控制方法。通過輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，在本文將介紹驗(yàn)證結(jié)果。1介紹液力偶合器是自1987年在南非被用在處理大塊固體生產(chǎn)上。但是,最初的高期望未被履行,主要由于缺乏對(duì)控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)的限制的理解的一些應(yīng)用。液力偶合器能通過各種各樣的方式完成它的性能1，并且對(duì)工程師來(lái)說(shuō)是扣人心弦工作，因?yàn)槲ㄒ坏南拗埔苍S是某人的假想。扭矩控制最常見的方法依靠電磁閥，電磁閥啟動(dòng)并在被預(yù)先確定的極限內(nèi)由PLC系統(tǒng)監(jiān)督整體性能。扭矩特征曲線呈鋸牙樣式。上部和下部的扭矩極限依照具體要求確定。在多數(shù)場(chǎng)合這個(gè)技術(shù)是滿足的,然而,有不希望的副作用的源頭譬如那些與所謂的“抨擊”控制技術(shù)相關(guān)的。盡管這些困難,但電磁閥是一種有效耐用的設(shè)備,也適合原材料處理產(chǎn)業(yè)的環(huán)境。隨后人們企圖運(yùn)用這個(gè)具體設(shè)備挖掘它的全部潛能，并在期間用一臺(tái)輸送機(jī)的改善的控制技術(shù)研制一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)。2背景知識(shí)經(jīng)過一段時(shí)間研究，我們采用控制參量調(diào)整分離開關(guān)實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，在電子學(xué)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域執(zhí)行試驗(yàn)并且在區(qū)域內(nèi)通過遞象開關(guān)方式實(shí)施系統(tǒng)。PUTTER和Gouws2方法，保持相互依賴的參量是可能的，譬如在溫室里使用通過風(fēng)扇、加熱器和噴水隆頭的分離行動(dòng)使溫度和濕氣保持平衡。當(dāng)接受溫室里高變化動(dòng)力學(xué)差異時(shí),對(duì)電磁閥和液力偶合器的應(yīng)用開發(fā)和研究一個(gè)相似的概念是有意思的。2.1控制系統(tǒng)算法近年來(lái)，控制系統(tǒng)在現(xiàn)代控制技術(shù)上應(yīng)用有許多種,譬如模糊邏輯控制4、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)5，它是作為對(duì)非線性和多變量控制問題的解決辦法。盡管所有成功例子,許多典型的技術(shù),譬如比例-積分-導(dǎo)數(shù)(PID)控制。PID控制比智能控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是少處理器容量和所需時(shí)間。但是,雖然已解決一些問題6,但PID控制器仍然保留一個(gè)難題,尤其是在系統(tǒng)中有不可接受的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤方法。PID控制的缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線形性能力受限制。電磁閥和液體偶合器組合應(yīng)用PID控制技術(shù)。通過控制閥門的開關(guān),電動(dòng)機(jī)/連軸器扭矩能保持不變。系統(tǒng)失效時(shí)間是足夠短的，但對(duì)系統(tǒng)非線形性調(diào)節(jié)不明顯,在這些情況下，可應(yīng)用PID控制技術(shù)，描述控制等式得如下7：1212CsidsTKEnEnTTEnTTEnEnEn（1-1）E誤差，區(qū)別在凝固點(diǎn)和被觀察的價(jià)值之間；T所需扭矩變動(dòng)量Nm；Kc比例增量；Td派生導(dǎo)數(shù)時(shí)間常數(shù)s；Tj累積時(shí)間常數(shù)s；Ts樣品時(shí)間常數(shù)s；n樣品數(shù)字；公式1-1與常規(guī)PID方法相反，它相對(duì)于當(dāng)前的扭矩(T)確定所需變化量。這是一種快而方便的確定輸出量的方式,因?yàn)闆]有數(shù)字微分或積分。數(shù)字n是當(dāng)前的測(cè)量誤差,n-1是早先測(cè)量，n-2是n-1的前一個(gè)。測(cè)量間的時(shí)間是重要的。太短的采樣時(shí)間能引起設(shè)備過分循環(huán),而太長(zhǎng)采樣的時(shí)間能引起超載和不穩(wěn)定8。常數(shù)Kc、Tj、Td最初根據(jù)知名的ZIEGLER-NICHOLS方法在理論上確定6。在控制器的性能上這些常數(shù)的每個(gè)作用用史密斯描述了3,被總結(jié)如下7：Kc值小產(chǎn)生超載現(xiàn)象但穩(wěn)定性好,但當(dāng)Kc值大時(shí)減少超載現(xiàn)象但增加設(shè)備循環(huán)。Tj值小消除恒定值誤差,但導(dǎo)致控制設(shè)備迅速循環(huán)。反過來(lái),Tj值大導(dǎo)致產(chǎn)生恒定誤差。Td值小導(dǎo)致超載大,當(dāng)Td值大提高反應(yīng)時(shí)間時(shí),導(dǎo)致穩(wěn)定性提高。雖然閥門只能關(guān)起,但如果通過控制開關(guān)開啟、停滯時(shí)間的線性地變化的閥來(lái)控制開關(guān)是可能的。公式1-2，T被轉(zhuǎn)換成使用率,被定義如下：使用率：T=max100%ontt（1-2）ont交換閥門的時(shí)間(max0ontt)s；maxt各樣品間在一時(shí)間間隔期間閥門交換的最大時(shí)間的時(shí)間(tmax=sT)s；實(shí)際上，轉(zhuǎn)換能以不同方式完成，涉及T與閥門操作的時(shí)間之間從一個(gè)簡(jiǎn)單的比例關(guān)系到一相當(dāng)復(fù)雜關(guān)系，其中要考慮扭矩/油流量變化率。假想的發(fā)展或者選擇通過幾個(gè)因素治理，其中由軟件控制和硬件限制的簡(jiǎn)單化是二個(gè)最明顯部分的。對(duì)于這種具體應(yīng)用，閥門交換每秒不可以超過5次或5赫茲。最大工作循環(huán)(tmax)的最佳值要根據(jù)指定的標(biāo)準(zhǔn)或動(dòng)態(tài)模仿實(shí)驗(yàn)經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)確定。機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)校核改善概念的性能：測(cè)試概念并通過輸送機(jī)模擬校核。第一套由計(jì)算機(jī)編程建造的輸送機(jī)模型是以兩年之前用這種材料的詳細(xì)設(shè)計(jì)而研制的。輸送機(jī)是通過液力偶合器驅(qū)動(dòng)，它連接著三項(xiàng)換向閥。有關(guān)系統(tǒng)和輸送機(jī)的詳細(xì)的信息可能都來(lái)自9。偶合器的應(yīng)用指標(biāo)與在11中描述的差不多，比如在南非很有代表性的那種液力偶合器。在重要的零件圖中，需要分析啟動(dòng)階段的轉(zhuǎn)矩。合格的運(yùn)行結(jié)果是通過調(diào)節(jié)運(yùn)行周期和控制設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣可以進(jìn)一步探索啟動(dòng)階段速度。為了完成進(jìn)一步的研究工作，制作的模型將拓展到輸送機(jī)的高配置的動(dòng)力裝置。在這張圖表上涉及到了8.5m長(zhǎng)帶有頂部和尾部驅(qū)動(dòng)裝置的輸送機(jī)。盡管是帶有鏟斗的系統(tǒng)操作，但是在這些模擬裝置中輸送機(jī)的模型是與液力偶合器連接在單向閥口處。2.2輸送機(jī)動(dòng)態(tài)模型的結(jié)果3.3km長(zhǎng)鋼絲輸送機(jī)扭矩率116.0Nm/s，在開始階段描繪的圖的坡度大，尤其在泵剛工作的前6秒之間。從而，大約延遲12秒后，控制系統(tǒng)開始啟動(dòng)，存在兩個(gè)問題：1）最初，低扭矩傳輸不允許輸送機(jī)機(jī)立即加速度，但通過軟件的調(diào)整這種情況就可以，正如模擬實(shí)驗(yàn)的那樣，注意速度變化和控制開始的時(shí)間不少于在電機(jī)啟動(dòng)后的8秒，雙向泵啟動(dòng)后的6秒。2）油從偶合器卸荷的速度是有限的，也許不夠抵制輸送機(jī)機(jī)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，因此，在開始的初始階段注意某種的程度超速。盡管已提出一些問題，但啟動(dòng)開始速度的變化的情況比希望從控制操作的分散模塊上解決問題更有深遠(yuǎn)意義。進(jìn)一步測(cè)試,運(yùn)用不同的速度曲線或者控制常數(shù)能得到更好的結(jié)果。整體的結(jié)果是合理的，但是，值得注意是在某種程度上尾部驅(qū)動(dòng)比頭部的性能好。對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，在開始的12秒到22秒之間提高扭矩或者張力是可行的，再一次調(diào)整設(shè)備或者工作因數(shù)，能改善結(jié)果。3結(jié)論基于模擬的結(jié)果能得一下結(jié)果：1）電磁閥的控制概念在很大程度上已實(shí)現(xiàn)，把閥的分散運(yùn)動(dòng)變成精確的、連續(xù)的輸出是可能的。2）新系統(tǒng)允許電磁閥的應(yīng)用可根據(jù)原策略的速度，然而，對(duì)于扭矩來(lái)說(shuō)控制可能不精確，尤其在開始啟動(dòng)階段。3）保證