專利名稱：一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器及方法。
背景技術(shù)：
碳纖維的生產(chǎn)是一個(gè)具有高度復(fù)雜性的工業(yè)過(guò)程。以聚丙烯腈(PAN)碳纖維的生產(chǎn) 為例，它包括P緒紡絲原液聚合、噴絲、凝固、水洗、牽伸、預(yù)氧化、碳化、后處理等環(huán) 節(jié)，其目的是產(chǎn)出具有一定強(qiáng)度和模量的優(yōu)質(zhì)碳纖維。碳纖維的生產(chǎn)環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密，工作 條件多樣，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原料性態(tài)變化頻繁，且各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)部和環(huán)節(jié)之間存在不同程度 的耦合與滯后，使得相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)也極為復(fù)雜，增加了大規(guī)模高質(zhì)量生產(chǎn)的難度。
由于PAN碳纖維紡絲工藝冗長(zhǎng)，而凝固階段是其中最基本的環(huán)節(jié)，對(duì)最終碳纖維的結(jié) 構(gòu)與性能起著決定性作用。PAN原液的凝固流程如下PAN紡絲原液(主要成分為高濃度 的PAN聚合物)經(jīng)噴絲板噴出后，直接進(jìn)入具有一定濃度配比的凝固浴(濕紡法)，或經(jīng) 過(guò)一段空氣層進(jìn)入凝固浴(干噴濕紡法)。在凝固浴中，原液細(xì)流與凝固浴溶液間由于所 含PAN的濃度差而發(fā)生雙擴(kuò)散現(xiàn)象，原液細(xì)流中的溶劑組分進(jìn)入凝固浴，而凝固浴中的水 則擴(kuò)散進(jìn)入原液細(xì)流。通過(guò)雙擴(kuò)散作用，原液細(xì)流凝固形成固態(tài)的初生絲條，送入下級(jí)工 序進(jìn)一步處理。初生絲條的質(zhì)量直接關(guān)系到最終產(chǎn)出碳纖維的性能，而凝固浴的各種物理 化學(xué)因素均會(huì)直接影響到絲條的質(zhì)量，這些因素內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜，互相耦合制約，不易進(jìn)行
高質(zhì)量的控制。
目前，對(duì)凝固浴的工業(yè)控制主要集中在對(duì)凝固浴溶液的溫度、濃度和液面高度(干噴 濕紡法)的控制，以及它們的相互作用上。目前主要是采用傳統(tǒng)的PID控制方法，利用多 個(gè)PID控制器建立單回路控制系統(tǒng)，分別對(duì)凝固浴的溫度、濃度、液面高度等受控變量單 獨(dú)進(jìn)行控制，形成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)控制回路；或者以某個(gè)受控變量為主，設(shè)計(jì)串級(jí)控制 系統(tǒng)；有時(shí)也可借助輔助設(shè)備，強(qiáng)制固定凝固浴的溫度及濃度等，這樣便無(wú)需進(jìn)行閉環(huán)調(diào) 節(jié)(實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下)。這些方法簡(jiǎn)單，但每個(gè)控制器僅能影響凝固浴的某一個(gè)方面，調(diào)節(jié) 手段單一，且沒(méi)有考慮到各控制變量之間的耦合和滯后，無(wú)法保證凝固浴的綜合狀態(tài)持續(xù) 穩(wěn)定，不利于產(chǎn)出高質(zhì)量的PAN碳纖維初生絲條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)凝固浴受控變量進(jìn)行綜合控制的智能協(xié)同控 制方法，形成一個(gè)統(tǒng)一的控制器，并在該控制器內(nèi)部對(duì)各個(gè)受控變量進(jìn)行協(xié)同調(diào)整與控制，以達(dá)到對(duì)凝固浴的綜合控制與協(xié)同優(yōu)化的目的。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制 器，包括一個(gè)凝固浴溶液配液槽及凝固浴本體，凝固浴溶液配液槽具有一個(gè)溶質(zhì)入口、 一 個(gè)溶劑水入口以及一個(gè)溶液出口，各出入口均有閥門(mén)調(diào)節(jié)，所述的凝固浴溶液配液槽與智 能協(xié)同控制器相連，所述的智能協(xié)同控制器包括一個(gè)控制方法選擇單元，其一端與輸入接 口相接，另一端分別與溫度控制單元、液位控制單元及濃度控制單元相連；三個(gè)控制單元 向控制方法選擇單元反饋控制信息，通過(guò)溫度控制單元解耦輸出信號(hào)、濃度控制單元解耦 輸出信號(hào)和液位控制單元解耦輸出信號(hào)解耦信號(hào)交換解耦信息，并通過(guò)輸出接口與凝固浴 配液槽對(duì)應(yīng)的閥門(mén)連接；所述的控制方法選擇單元和上述的三個(gè)控制單元分別與人機(jī)界面 相連。
所述的溫度控制單元、液位控制單元及濃度控制單元的內(nèi)部均串聯(lián)配置一個(gè)控制單元 子控制器、 一個(gè)解耦模塊和一個(gè)綜合輸出模塊。
所述的智能協(xié)同控制器包括兩個(gè)中央處理器，即控制方法選擇單元CPU和控制器主體 CPU,兩個(gè)中央處理器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連。
使用權(quán)利要求1所述的一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器的方法，包括下列步驟
(1) 控制器加電，控制程序開(kāi)始運(yùn)行；
(2) 監(jiān)測(cè)受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化情況；
(3) 判斷受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化是否出現(xiàn)異常，若出現(xiàn)異常變化，則進(jìn)入步驟(4)， 否則進(jìn)入步驟(ll);
(4) 使用智能協(xié)同控制器中的PID算法對(duì)受控變量進(jìn)行初步控制；
(5) 延遲數(shù)十秒至數(shù)分鐘時(shí)間(時(shí)間長(zhǎng)短視受控變量性質(zhì)而定，需要調(diào)試確定)；
(6) 對(duì)PID算法的控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若控制效果好，則進(jìn)入步驟(7)，否則進(jìn)入步驟
(8);
(7) 保存本次控制方案，進(jìn)入步驟(ll);
(8) 查詢歷史控制數(shù)據(jù)是否有類似情況，如有進(jìn)入步驟(9)，否則進(jìn)入步驟(10);
(9) 提取歷史控制數(shù)據(jù)中的已有控制方案；
(10) 控制方法選擇單元發(fā)出指令，各控制單元切換控制方法；
(11) 對(duì)各控制變量進(jìn)行智能解耦和控制量綜合；
(12) 輸出控制信號(hào)，返回步驟(2)。
本發(fā)明所述的智能協(xié)同控制方法及其控制器，主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容
5(1) 具有一個(gè)控制方法選擇單元和多個(gè)控制單元(含多種控制算法或策略)；
(2) 每個(gè)控制單元的控制算法或策略可根據(jù)控制方法選擇單元的指令動(dòng)態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)
協(xié)同調(diào)節(jié)；
(3) 控制單元之間交換受控變量信息，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行解耦與綜合控制。
一、 控制單元
控制單元，是指針對(duì)凝固浴的某個(gè)特定受控對(duì)象所建立的閉環(huán)控制系統(tǒng)及其輸入輸出 接口，也包括用于與控制器中其它部分通信的渠道。
每個(gè)控制單元包含一個(gè)控制器，內(nèi)置多種控制算法或策略，控制算法或策略的種類和 數(shù)量視受控變量的性質(zhì)不同而配置，在控制器設(shè)計(jì)時(shí)確定?？蛇x的控制算法或策略包括但 不限于常規(guī)PID控制算法及其變型(積分分離、微分先行等)、智能控制算法(免疫記憶 控制器、仿生控制器等)等。控制單元的初始控制算法默認(rèn)為PID控制算法。
每個(gè)控制單元按照控制算法選擇單元發(fā)出的指令，選定一種控制算法進(jìn)行實(shí)時(shí)控制， 同時(shí)向控制算法選擇單元和其它控制單元傳遞受控變量的信息及相應(yīng)的控制信息，作為下 一步控制的決策依據(jù)。
二、 控制算法選擇策略
控制算法選擇策略內(nèi)置于控制器的控制算法選擇單元中，用于為每個(gè)控制單元選擇合 適的控制算法，并向控制單元發(fā)出指令改變其控制算法。
對(duì)每個(gè)控制單元，控制算法選擇策略根據(jù)以下因素為其選擇控制算法
(1) 該控制單元對(duì)應(yīng)受控變量的給定值、實(shí)際值、誤差以及誤差變化速率；
(2) 該控制單元對(duì)應(yīng)受控變量與其它受控變量的實(shí)際值比較，以及受控變量的總體變 化趨勢(shì)；
(3) 控制器的歷史數(shù)據(jù)積累，包括受控變量變化特征統(tǒng)計(jì)、各種控制算法使用統(tǒng)計(jì)等。 控制算法選擇策略根據(jù)以下原則切換控制算法
(1) 當(dāng)受控變量變化異常且超過(guò)設(shè)定的穩(wěn)定閾值時(shí)，考慮切換控制算法；
(2) 當(dāng)受控對(duì)象(可能包括多個(gè)受控變量)整體變化異常時(shí)，考慮切換控制算法；
(3) 控制算法切換首先保證受控變量有所改善(控制算法不一定最優(yōu))，其次是考慮應(yīng) 用最優(yōu)算法；
(4) 如果先前保留有類似情況的最優(yōu)控制方案，則優(yōu)先采用該最優(yōu)控制方案。
三、 控制單元智能協(xié)同解耦控制方法
設(shè)碳纖維凝固浴的受控變量為凝固浴溫度r、凝固浴濃度D和凝固浴液面高度//，則該凝固浴可以看作一個(gè)三輸入三輸出的線性對(duì)象，其表達(dá)式可以寫(xiě)成:
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中^、 S分別是線性系數(shù)陣，^6^' = 1，2,3;/ = 1,2,3)為線性系數(shù)，=1,2,3)分別為各受控
變量所對(duì)應(yīng)控制單元的輸出值，因?yàn)槊總€(gè)受控變量均受到其它控制器對(duì)其的解耦輸出作 用，故有
m2 ="12 +"22+"32 "3 ="13 +"23 +"33
(2)
其中 (/ = 1，2,3;_/ = 1,2,3)分別為編號(hào)為；的濃度控制單元(/ = 1)、溫度控制單元(Z = 2)和液
位控制單元G = 3)對(duì)編號(hào)為_(kāi)/的濃度控制單元O-O、溫度控制單元(_/ = 2)和液位控
制單元(；=3)的控制輸出。
設(shè)當(dāng)前溫度的設(shè)定值發(fā)生改變，為使溫度的改變不對(duì)濃度和液面高度產(chǎn)生較大影響， 應(yīng)保證(l)中
即
<formula>formula see original document page 7</formula>
由于濃度和液面高度基本不變，故％￡> + 。23//和。32/) + 。33//可視為常數(shù)，從而有
結(jié)合(2)，則有
<formula>formula see original document page 7</formula>
考慮各量在一個(gè)采樣周期內(nèi)的變化，同時(shí)注意到濃度和液面控制單元對(duì)溫度對(duì)象的輸 出是不變的，從而(6)可以寫(xiě)成<formula>formula see original document page 8</formula>
式(7)是一個(gè)關(guān)于A&和A""的二元一次方程，據(jù)此可在一定條件下(行列式不為零) 求出A&和A"13的值，而這兩個(gè)值正是當(dāng)溫度變化時(shí)，在保證濃度和液位不受干擾的條件下,
溫度控制器向濃度和液位對(duì)象的解耦輸出?？紤]到/^"&") = &(*)-&("1)，求解(7)得到
<formula>formula see original document page 8</formula>
式(8)即為在溫度變化的情況下，溫度控制單元向濃度和液面對(duì)象發(fā)出的增量解耦 控制信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。為使式(8)的規(guī)律更加清晰，將式(8)變換為矩陣形式<formula>formula see original document page 8</formula>
注意到式(9)的每一項(xiàng)的分母都是一樣的，令<formula>formula see original document page 8</formula>
式(9)又可寫(xiě)成
<formula>formula see original document page 8</formula>
將式(10)與凝固浴模型(1)比較可以看出，該增量解耦控制信號(hào)的表達(dá)式可直接按照 一定規(guī)律修改模型的行和列得到，無(wú)需繁瑣計(jì)算。同理可以求得，當(dāng)濃度D變化時(shí)，濃度 控制器對(duì)溫度和液位對(duì)象的增量解耦輸出為Am21 =
厶"23 =
fl12 &6I2 ~
尺2
"12
。32 631
尺2
△"22
ai) 6。
。當(dāng)液位/Z變化時(shí)，液位控制器對(duì)溫度和濃度對(duì)象的增量解耦輸出為
△m32 =
"13 &12 "23 42
"23 621
w+
6|3 &
6,， 6,.
《3
(12)
《 & 其中&=-，"，。
以上推導(dǎo)均僅涉及二階行列式的加減乘除運(yùn)算。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)系統(tǒng)一經(jīng)建
立，表達(dá)式中的a,，^,K,(!、l，2,3;j、l,2，3)等系數(shù)隨即可以確定，采用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)可以直接通
過(guò)査表代入計(jì)算，簡(jiǎn)單方便，且控制量在每個(gè)采樣周期迭代計(jì)算，控制周期短，有利于對(duì) 碳纖維凝固浴進(jìn)行連續(xù)高質(zhì)量的控制。
在計(jì)算上述解耦表達(dá)式時(shí)，若&,&,A中有為零的項(xiàng)，則無(wú)法用上述表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，
此時(shí)表明受控的三個(gè)變量至少兩個(gè)之間存在比例關(guān)系，解耦時(shí)直接針對(duì)該比例關(guān)系對(duì)控制 輸出進(jìn)行放縮即可。
以上算法可推廣至多輸入多輸出系統(tǒng)的智能協(xié)同解耦控制。
有益效果
本發(fā)明解決了碳纖維凝固浴控制系統(tǒng)中控制精度低、難以滿足高質(zhì)量碳纖維初生絲條 控制要求的問(wèn)題，提出一種對(duì)凝固浴受控變量進(jìn)行綜合控制的智能協(xié)同控制方法，形成一 個(gè)統(tǒng)一的控制器，并在該控制器內(nèi)部對(duì)各個(gè)受控變量進(jìn)行協(xié)同調(diào)整與控制，以達(dá)到對(duì)凝固 浴的綜合控制與協(xié)同優(yōu)化的目的。


圖1為智能協(xié)同控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明控制單元結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本發(fā)明硬件組成結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明軟件原理圖。 附圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1:凝固浴溫度給定值r; 2:凝固浴溫度誤差e,; 3:控制方法選擇單元；4:溫度控制器 控制方法選擇指令；5:控制器主體；6:溫度控制單元子控制器；7:溫度控制單元子控 制器輸出；8:溫度控制單元解耦模塊；9:溫度控制單元解耦輸出信號(hào)" ，"12，"|3 ; 10:溫
度控制單元綜合輸出模塊；11:溫度控制單元綜合輸出信號(hào)",；12:溫度控制單元輸出接
口； 13:溫度控制電信號(hào)；14:碳纖維凝固浴控制對(duì)象(凝固浴配液槽)；15:溫度實(shí)測(cè) 值；16:液位實(shí)測(cè)值；17:濃度實(shí)測(cè)值；18:溫度實(shí)測(cè)值反饋通道；19:濃度實(shí)測(cè)值反饋 通道；20:液位實(shí)測(cè)值反饋通道；21:液位控制電信號(hào)；22:濃度控制電信號(hào)；23:液位
控制單元輸出接口； 24:濃度控制單元輸出接口； 25:液位控制單元綜合輸出信號(hào)"3; 26: 濃度控制單元綜合輸出信號(hào)"2; 27:液位控制單元綜合輸出模塊；28:濃度控制單元綜合 輸出模塊；29:濃度控制單元解耦輸出信號(hào)"21，"22，"23; 30:液位控制單元解耦輸出信號(hào) "31,"32,"33; 31:液位控制單元解耦模塊；32:濃度控制單元解耦模塊；33:液位控制單元 子控制器輸出；34:濃度控制單元子控制器輸出；35:濃度控制單元子控制器；36:液位 控制單元子控制器；37:凝固浴液位誤差 ；38:凝固浴濃度誤差e。； 39:凝固浴液位給
定值//; 40:凝固浴濃度給定值Z); 41:智能協(xié)同控制器；42:輸入接口； 43:溫度控制 單元；44:輸出接口； 45:凝固浴本體；46:凝固液出口； 47:濃度控制單元；48:液位 控制單元；49:人機(jī)界面；50:控制方法選擇單元CPU; 51:程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SDRAM、
Flash、 NAND等);52:控制器主體CPU。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限 定的范圍。
如圖1、 2所示，設(shè)某聚丙烯腈碳纖維凝固浴環(huán)節(jié)，包括一個(gè)凝固浴溶液配液槽14 (用 于對(duì)溶液組分進(jìn)行充分混合)及凝固浴本體45 (用于盛裝凝固浴溶液進(jìn)行絲條凝固)，凝 固浴配液槽14具有一個(gè)溶質(zhì)入口、 一個(gè)溶劑(水)入口以及一個(gè)溶液出口，各出入口均有閥門(mén)調(diào)節(jié)，該配液槽14與凝固浴本體45液位一致?，F(xiàn)需綜合控制凝固浴溶液的溫度、 濃度以及液位共同保持在某穩(wěn)定狀態(tài)。采用本發(fā)明所述的一種智能協(xié)同控制器，選擇凝固 浴溶液配液槽14作為具體控制對(duì)象，通過(guò)對(duì)控制對(duì)象的變化分析選用合適的控制方法， 并對(duì)控制輸出進(jìn)行智能協(xié)同解耦，達(dá)到穩(wěn)定控制凝固浴溫度、濃度和液位的目的。如圖2、 3所示，本發(fā)明采用的一種智能協(xié)同控制器，包括一個(gè)控制方法選擇單元3、 溫度控制單元43、液位控制單元47、濃度控制單元48、輸入接口 42、輸出接口 44以及 人機(jī)界面49 (如附圖2所示)。其中控制算法選擇單元3與三個(gè)控制單元分別連接，每個(gè) 控制單元內(nèi)部串聯(lián)配置一個(gè)控制單元子控制器、 一個(gè)解耦模塊和一個(gè)綜合輸出模塊(以溫 度控制單元為例，則包括溫度控制單元子控制器6、溫度控制單元解耦模塊8和溫度控制 單元綜合輸出模塊10)，三個(gè)控制單元向控制方法選擇單元3反饋控制信息，通過(guò)解耦信 號(hào)9、 29和30交換解耦信息，并通過(guò)輸出接口44與受控對(duì)象(凝固浴配液槽14)中具體 的受控變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(如對(duì)應(yīng)的閥門(mén))連接。凝固浴配液槽14接收到本發(fā)明中所述的智 能協(xié)同控制器的控制信號(hào)，對(duì)其內(nèi)部的凝固浴溶液進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保證凝固浴溶液溫度、 濃度和液位的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。本發(fā)明所述的一種智能協(xié)同控制方法及其控制器的軟件流程如下(如附圖4所示)(1) 控制器加電，控制程序開(kāi)始運(yùn)行；(2) 監(jiān)測(cè)受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化情況；(3) 判斷受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化是否出現(xiàn)異常。若出現(xiàn)異常變化，轉(zhuǎn)(4)，否則轉(zhuǎn)(11);(4) 使用改進(jìn)的PID算法對(duì)受控變量進(jìn)行初步控制；(5) 延遲一定時(shí)間；(6) 對(duì)改進(jìn)PID算法的控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若控制效果較好，轉(zhuǎn)(7)，否則轉(zhuǎn)(8);(7) 保存本次控制方案，轉(zhuǎn)(ll);(8) 查詢歷史控制數(shù)據(jù)是否有類似情況，如有轉(zhuǎn)(9)，否則轉(zhuǎn)(10);(9) 提取歷史控制數(shù)據(jù)中的已有控制方案；(10) 控制方法選擇單元發(fā)出指令，各控制單元切換控制方法；(11) 對(duì)多控制變量進(jìn)行智能解耦和控制量綜合；(12) 輸出控制信號(hào)，轉(zhuǎn)(2)。本發(fā)明所述的一種智能協(xié)同控制器，其硬件組成包括兩個(gè)中央處理器(控制方法選擇 單元CPU 50和控制器主體CPU 52)、輸入接口 42、輸出接口 44、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器51以及人機(jī)界面49。 其中，(1) 控制方法選擇單元CPU 50采用內(nèi)核不低于ARM7等級(jí)或其他相同處理能力的嵌入 式處理器；控制器主體CPU 52采用內(nèi)核不低于8051等級(jí)或其他相同處理能力的 嵌入式處理器；(2) 輸入接口42、輸出接口 44具有標(biāo)準(zhǔn)USB、 RJ45、 RS232、 RS485等數(shù)字信號(hào)接口， 具有4~20 mA電流輸入/輸出、0~5V DC電壓輸入/輸出的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)接口 ；(3) 程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器51采用SDRAM作為控制器主存儲(chǔ)器，采用Flash閃存或3. 5英 寸計(jì)算機(jī)硬盤(pán)作為后備存儲(chǔ)器；(4) 人機(jī)界面49具有觸摸式液晶屏和鍵盤(pán)。本發(fā)明所述的一種智能協(xié)同控制器，其硬件部分工作電源由外界提供。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器，包括一個(gè)凝固浴溶液配液槽(14)及凝固浴本體(45)，凝固浴溶液配液槽(14)具有一個(gè)溶質(zhì)入口、一個(gè)溶劑水入口以及一個(gè)溶液出口，各出入口均有閥門(mén)調(diào)節(jié)，其特征在于所述的凝固浴溶液配液槽(14)與所述的智能協(xié)同控制器相連，所述的智能協(xié)同控制器包括一個(gè)控制方法選擇單元(3)，其一端與輸入接口(42)相接，另一端分別與溫度控制單元(43)、液位控制單元(47)及濃度控制單元(48)相連；三個(gè)控制單元向控制方法選擇單元(3)反饋控制信息，通過(guò)溫度控制單元解耦輸出信號(hào)(9)、濃度控制單元解耦輸出信號(hào)(29)和液位控制單元解耦輸出信號(hào)(30)交換解耦信息，并通過(guò)輸出接口(44)與凝固浴配液槽(14)對(duì)應(yīng)的閥門(mén)連接；所述的控制方法選擇單元(3)和上述的三個(gè)控制單元分別與人機(jī)界面(49)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器，其特征在于所述的溫度控制單元(43)、液位控制單元(47)及濃度控制單元(48)的內(nèi)部均串聯(lián)配置一個(gè)控制單元子控制器、 一個(gè)解耦模塊和一個(gè)綜合輸出模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器，其特征在于所述的智能協(xié)同控制器包括兩個(gè)中央處理器，即控制方法選擇單元CPU (50)和控制器主體CPU(52)，兩個(gè)中央處理器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(51)相連。
4. 使用權(quán)利要求1所述的一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器的控制方法，其特征在于包括下列步驟(1) 控制器加電，控制程序開(kāi)始運(yùn)行；(2) 監(jiān)測(cè)受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化情況；(3) 判斷受控變量及其相關(guān)參數(shù)變化是否出現(xiàn)異常，若出現(xiàn)異常變化，則進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(ll);(4) 使用智能協(xié)同控制器中的PID算法對(duì)受控變量進(jìn)行初步控制；(5) 延遲數(shù)十秒至數(shù)分鐘時(shí)間；(6) 對(duì)PID算法的控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若控制效果好，則進(jìn)入步驟(7)，否則進(jìn)入步驟(8);(7) 保存本次控制方案，進(jìn)入步驟(ll);(8) 査詢歷史控制數(shù)據(jù)是否有類似情況，如有進(jìn)入步驟(9)，否則進(jìn)入步驟(10);(9) 提取歷史控制數(shù)據(jù)中的已有控制方案；(10) 控制方法選擇單元發(fā)出指令，各控制單元切換控制方法；(11) 對(duì)各控制變量進(jìn)行智能解耦和控制量綜合；(12) 輸出控制信號(hào)，返回步驟(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維凝固浴的智能協(xié)同控制器及其控制方法，所述的控制器具有一個(gè)控制方法選擇單元和多個(gè)控制單元；每個(gè)控制單元的控制算法或策略可根據(jù)控制方法選擇單元的指令動(dòng)態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)協(xié)同調(diào)節(jié)；控制單元之間交換受控變量信息，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行解耦與綜合控制。本發(fā)明提出一種對(duì)凝固浴受控變量進(jìn)行綜合控制的智能協(xié)同控制方法，形成一個(gè)統(tǒng)一的控制器，并在該控制器內(nèi)部對(duì)各個(gè)受控變量進(jìn)行協(xié)同調(diào)整與控制，以達(dá)到對(duì)凝固浴的綜合控制與協(xié)同優(yōu)化的目的。本發(fā)明解決了碳纖維凝固浴控制系統(tǒng)中控制精度低、難以滿足高質(zhì)量碳纖維初生絲條控制要求的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05D27/00GK101667045SQ20091019559
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者丁永生, 霄 梁, 王華平, 郝礦榮 申請(qǐng)人:東華大學(xué)