[導(dǎo)讀]發(fā)展基于嵌入式計算機的控制系統(tǒng)
1.嵌入式控制在微波設(shè)備控制上的實現(xiàn):
大型系統(tǒng)我們一般采用工業(yè)PC的方式集中控制,但面對小型系統(tǒng)我們?nèi)绮捎霉I(yè)PC的方法則有點大馬拉小車的概念了。一方面,對于向小系統(tǒng)應(yīng)用必須考慮成本,另一方面的要求是穩(wěn)定與可靠。因而,采用嵌入式計算機是我們的首選。
對于嵌入式控制系統(tǒng)有兩個種類:
一、基于無操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術(shù)。
二、基于有操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術(shù)。
第一種我們一般性的可將之認為是在微控制器的層面上,我國一般稱為單片機。它一般用于對處理數(shù)據(jù)要求相對較低的場合,設(shè)計者一般采用匯編語言對其進行開發(fā),此種控制不具有良好的人機界面。
第二種實際就是一臺PC,但要比一般PC及工業(yè)計算機都來得穩(wěn)定,這一穩(wěn)定性促使嵌入式計算機的應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。以目前的發(fā)展速度,今后的工業(yè)控制方面大有取代工業(yè)控制計算機的趨勢。它所用的操作系統(tǒng)一般為:Linux、MS-dos、Windows CE等。WinCE是微軟公司基于NT控制技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)生的操作系統(tǒng),被廣泛應(yīng)用于Pocket PC 以及一些嵌入式計算機中。這里特別要一提的是Windows CE.net,它的
出現(xiàn)使原來在PC上開發(fā)的程序員能最小縫隙的過渡到面向嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā),同時具有.net的框架。對于設(shè)備控制系統(tǒng)我們一般選擇此系統(tǒng)。
這里一般單臺次的工業(yè)控制基本采用Windows CE+組態(tài)軟件+觸摸屏的形式來實現(xiàn)。這里的組態(tài)軟件與上面的組態(tài)軟件本質(zhì)和功能基本是一樣的,所不同的是支持它運行的平臺為Windows CE操作系統(tǒng)。目前我國的一些組態(tài)軟件廠家都看到了這一巨大的市場,因而紛紛推出自己基于CE系統(tǒng)的組態(tài)軟件,如昆侖通態(tài)的MCGS等。
當然,在針對相對簡單或用戶要求不高的系統(tǒng)的時候,也可以使用WinCE平臺下的開發(fā)軟件自己進行相關(guān)編程,其開發(fā)軟件一般使用Microsoft的eMbedded Visual basic 和 eMbedded Visual C++等。其具體控制方式可參見“自動控制技術(shù)在微波工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用”內(nèi)的相關(guān)介紹。
2.在工業(yè)控制領(lǐng)域經(jīng)常應(yīng)用的若干控制算法
在使用嵌入式計算機進行工業(yè)自動化控制過程中,有一些相關(guān)的算法是較為常用的,作為工程開發(fā)設(shè)計人員必須通曉相關(guān)的控制算法,這樣有助于實現(xiàn)可靠使用的控制。
1. 常規(guī)PID控制算法
PID算法是工業(yè)控制中最常用的一種數(shù)學算法,它的基本公式如下:
直接計算公式:
Pout(t)=KP*e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1));
上一次的計算:
Pout(t-1)=Kp*e(t-1)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t-1)-e(t-2));
兩式相減得到增量法計算公式:
Pdlt=Kp*(e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-2*e(t-1)+e(t-2));
其中三個基本參數(shù)Kp、Ki、Kd在實際控制中的作用:
Kp-比例調(diào)節(jié)作用:是按比例反映系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少誤差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 [!--empirenews.page--]
Ki-積分調(diào)節(jié)作用:是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無差度。因為有誤差,積分調(diào)節(jié)就進行,直至無差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)Ti,Ti越小,積分作用就越強。反之Ti大則積分作用弱,加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合,組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器
Kd-微分調(diào)節(jié)作用:微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率,具有預(yù)見性,能預(yù)見偏差變化的趨勢,因此能產(chǎn)生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此,可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。在微分時間選擇合適的情況下,可以減少超調(diào),減少調(diào)節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用,因此過強的加微分調(diào)節(jié),對系統(tǒng)抗干擾不利。此外,微分反映的是變化率,而當輸入沒有變化時,微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用,需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合,組成PD或PID控制器。
該PID算法應(yīng)用范圍十分廣泛,最常見的是用于對溫度控制要求較高的環(huán)境。
2. 預(yù)測控制算法
預(yù)測控制就是利用內(nèi)部模型(開環(huán)和閉環(huán)預(yù)測模型)預(yù)估過程的未來輸出(被控變量)與設(shè)定值之間的誤差,基于該誤差采用“滾動式”優(yōu)化策略計算當前的控制輸入。
3. 其他各種控制算法
計算機技術(shù)的發(fā)展使得將一些先進的控制算法應(yīng)用于工業(yè)控制中成為了可能,如推理控制算法、優(yōu)化控制算法、分解-協(xié)調(diào)算法、以及模糊控制算法等等。
結(jié)束語
微波設(shè)備作為提供給生產(chǎn)用戶使用的平臺,首先必將隨用戶不斷提高的要求而更新。同時作為生產(chǎn)設(shè)計微 波設(shè)備的企業(yè)更應(yīng)該把握先進控制技術(shù)的脈搏,不斷將先進的技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備中去。大致我們認為:
1.微波設(shè)備的標準化接口
隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,用戶對微波的不斷認識,因而微波設(shè)備往往會作為生產(chǎn)流水線中的一部分,用戶僅使用微波的某一特性以達到自己工藝的要求。因此要求微波設(shè)備能很好的與流水的前后道工序友好的銜接。這一要求包括了設(shè)備的三維尺寸、功率配置以及控制系統(tǒng)。
同時將微波設(shè)備的底層元件的標準化與模塊化也是企業(yè)發(fā)展的需要。
2.未來基于瀏覽器技術(shù)的監(jiān)控軟件和基于無線系統(tǒng)的控制
目前,我們一般使用的控制軟件是基于硬件平臺的,隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展和.net框架的普及,微波設(shè)備在控制上也力求利用internet網(wǎng)絡(luò),使用戶能通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控,對生產(chǎn)質(zhì)量的控制等。
值得注意的是當今無線技術(shù)的發(fā)展的速度,一些可以應(yīng)用的方案如:引入GPRS網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備進行相關(guān)檢測與控制;引入IEEE802.11b的無線連接模塊使設(shè)備與控制臺無連接線。
最后,祝愿工業(yè)微波控制技術(shù)更上一層樓!
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為增進大家對PLC的認識,本文將基于兩點介紹PLC:1.什么是PLC控制系統(tǒng),2.安全PLC和普通PLC有什么區(qū)別?
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得克薩斯州伍德蘭茲2022年8月2日 /美通社/ -- 全球可持續(xù)化學企業(yè)Indorama Ventures Public Company Limited(IVL)與Capchem Technology USA Inc....
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