如何設(shè)計(jì)拉力機(jī)三閉環(huán)控制系統(tǒng)中控制器

    1)不要迷信各種名稱的控制算法。控制理論拉力機(jī)到今天已經(jīng)發(fā)展出很多類型的控制算法，有經(jīng)典控制，有現(xiàn)代控制，例如PID控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、智能控制、變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)元控制等等，但是理論都是有前提的，就是被控系統(tǒng)可以建模，根據(jù)某個(gè)模型方程推導(dǎo)得到幾個(gè)簡(jiǎn)單的解(注意，很多理論不可能得到全部解)?，F(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)與理論的系統(tǒng)是不同的，頂多是近似，所以實(shí)際控制效果要打折扣。試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，例如液壓式試驗(yàn)機(jī)，專業(yè)上講就是一個(gè)多變量非線性時(shí)變系統(tǒng)，白話就是說這個(gè)系統(tǒng)時(shí)時(shí)刻刻都處于復(fù)雜的變化中，做到模型近似都不容易。工業(yè)上用的控制器要目標(biāo)是穩(wěn)定，然后再考慮性能，因此在實(shí)踐上盡可能簡(jiǎn)單可靠。

    (2)拍腦袋算法。設(shè)計(jì)控制算法既需要本科的控制理論基礎(chǔ)拉力試驗(yàn)機(jī)，同時(shí)還需要電機(jī)傳動(dòng)或者液壓傳動(dòng)的專業(yè)基礎(chǔ)和工程實(shí)踐?，F(xiàn)階段試驗(yàn)機(jī)用的控制算法，基本上還是PID算法，然后加以變化，例如冠上“微微分控制、“神經(jīng)元控制”之類的名稱，實(shí)質(zhì)上壓根沒有理論的支持，都是憑幾年的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)感覺加上了一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù),適用面比較狹窄。

    (3)沒有的控制算法。不論哪種控制算法都是有針對(duì)性的，所謂的*控制只有在特定工況下才能實(shí)現(xiàn)。液壓試驗(yàn)機(jī)的控制算法肯定是不可能適應(yīng)電子試驗(yàn)機(jī)的，即使同一個(gè)拉力機(jī)控制系統(tǒng)，例如在金屬試驗(yàn)中表現(xiàn)好的控制算法，在塑料試驗(yàn)中很可能就過渡時(shí)間太長(zhǎng)，需要調(diào)整參數(shù)。

    (4)控制范圍和精度來自測(cè)量范圍和精度。全程10000碼的測(cè)量精度，控制速度的范圍一般就是1～200碼/秒，速度檢定應(yīng)該是經(jīng)過短暫過渡后一段時(shí)間的平均速度，理論上反正是一個(gè)碼的誤差，平均時(shí)間越長(zhǎng)，速度精度越高，可以簡(jiǎn)單估算。當(dāng)然保壓控制的精度直接就是測(cè)量精度。

    (5)控制頻率沒必要很高。試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)瓶頸熔融指數(shù)儀在于加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，白話說就是慣量電機(jī)、油缸活塞反應(yīng)非常慢，頻率響應(yīng)不會(huì)超過10Hz，所以當(dāng)控制系統(tǒng)1秒鐘控制10次，再快也沒有多大的積極效果，一般20～50Hz足夠。

    (6)拉力機(jī)控制有其特殊的平穩(wěn)調(diào)速要求。除非特殊要求，材料試驗(yàn)從啟動(dòng)到建立速度需要一個(gè)過渡，恒速加載到保持需要一個(gè)過渡，不同控制環(huán)的切換也要求輸出連續(xù)。

    (7)不能忽視負(fù)載的影響。拉力機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載就是被試驗(yàn)的對(duì)象，由于試件材料的特殊性，在試驗(yàn)過程中試件的特殊變化可能影響這個(gè)系統(tǒng)的性能，甚至破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常見的問題出現(xiàn)在力控制情況下。閉環(huán)控制采用的負(fù)反饋原理，正常情況下控制器輸出正信號(hào)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用到試件，應(yīng)該得到拉力機(jī)的增長(zhǎng)(前向正相關(guān)，閉環(huán)才是負(fù)反饋)。如果出現(xiàn)金屬的屈服、夾持機(jī)構(gòu)的滑移、材料的異常松弛等，整個(gè)閉環(huán)就成為正反饋而導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。不能指望任何一種控制算法能有效處理這種情況。