專利名稱:控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及控制裝置及控制方法,尤其涉及傳輸元件的確定方法的容易化。
工業(yè)裝置中的控制裝置通常采用雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)。如
圖18所示,現(xiàn)有的雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)2的結(jié)構(gòu)是采用經(jīng)過拉普拉斯變換的傳遞函數(shù)。現(xiàn)有的雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)2是通過將操作變量U(S)傳送給工業(yè)裝置10,使表示工業(yè)裝置狀態(tài)的控制變量Y(S)迅速接近目標(biāo)值R(S),從而對(duì)工業(yè)裝置10進(jìn)行控制。
為了達(dá)到此目的,該雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)2備有檢測元件6、反饋元件8,此外還有前饋元件4。在圖18中,前饋元件4的傳遞函數(shù)為GR(S)、檢測元件6的傳遞函數(shù)為H(S)、反饋元件8的傳遞函數(shù)為GC(S)。另外,設(shè)備10的傳遞函數(shù)為G(S)。
在沒有外來干擾D(S)和噪聲N(S)的情況下,前饋元件4是以目標(biāo)值R(S)為輸入、在開環(huán)中是能夠控制設(shè)備10、輸出預(yù)計(jì)的操作變量的傳遞元件。
檢測元件6檢測控制變量Y(S),并將檢測結(jié)果反饋給反饋元件8的輸入端2。反饋元件8是將目標(biāo)值R(S)和該檢測結(jié)果之差作為輸入并輸出操作談量的傳遞元件。
采用上述的結(jié)構(gòu)方式,前饋元件4根據(jù)輸入的目標(biāo)值R(S),能輸出預(yù)先設(shè)定的被認(rèn)為是最佳的操作變量。因此,與圖19所示未設(shè)前饋元件的PID調(diào)節(jié)計(jì)(由比例、積分、微分元件構(gòu)成反饋元件、且僅只由這種反饋元件構(gòu)成的調(diào)節(jié)計(jì))12相比較,前者可進(jìn)行與設(shè)備10的特性相適應(yīng),進(jìn)行快速的預(yù)測控制。
由于由檢測元件6,反饋元件8形成反饋電路,所以即使有外來干擾D(S)及噪聲N(S),也能使它們的影響互相抵消。
可是,在這種現(xiàn)有的雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)2中存在下述問題按圖18所示,包括雙自由度調(diào)節(jié)器2和設(shè)備10在內(nèi)的全部控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可用下式表示。
Y(S)=WRY(S)·R(S)+WDY(S)·D(S)-WNY(S)·N(S)…………(a)式中WRY(S)、WDY(S)、WNY(S)分別為目標(biāo)值R(S)和控制就量Y(S)、外來干擾D(S)和控制變量Y(S)、噪聲N(S)和控制變量Y(S)之間的復(fù)合傳遞函數(shù),并分別由下列各式表示。
WRY(S)=(GC(S)+GR(S))·G(S)/(1+GC(S)·G(S)·H(S))WDY(S)=G(S)/(1+GC(S)·G·(S)·H(S))WNY(S)=GC(S)·G(S)·H(S)/(1+GC(S)·G(S)·H(S))另一方面,按圖19所示,包括PID調(diào)節(jié)計(jì)12及設(shè)備10在內(nèi)的全部控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可由下式表示。
Y2(S)=WRY2(S)·R(S)+WDY2(S)·D(S)-WNY2(S)·N(S)…………(c)式中WRY2(S)、WDY2(S)、WNY2(S)分別為目標(biāo)值R(S)和控制變量Y2(S)、外來干擾D(S)和控制變量Y2(S)、噪音N(S)和控制變量Y2(S)之間的復(fù)合傳遞函數(shù),并分別由下列各式表示。
WRY2(S)=GC(S)·G(S)/(1+GC(S)·G(S)·H(S))WDY2(S)=G(S)/(1+GC(S)·G(S)·H(S))WNY2(S)=GC(S)·G(S)·H(S)/(1+GC(S)·G(S)·H(S))式d所表示的PID控制系統(tǒng)的三復(fù)合傳遞函數(shù)只能是由GC(S)、G(S)、H(S)三者復(fù)合的函數(shù)。式中,若G(S)及H(S)為系統(tǒng)固有的固定傳遞函數(shù),則三復(fù)合傳遞函數(shù)WRY2(S)、WDY2(S)、WNY2(S)只能單獨(dú)取決于反饋件的傳遞函數(shù)GC(S)。
這就是說,僅只通過反饋元件的傳遞函GC(S),就能單獨(dú)確定圖19所示的PID調(diào)節(jié)計(jì)12的控制特性。
可是,在式b所示的雙自由度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的三個(gè)復(fù)合傳遞函數(shù)中,雖然WDY(S)、WNY(S)都只是GC(S)、G(S)、H(S)的函數(shù),但是WRY(S)卻還包含GR(S)。因此,若G(S)及H(S)是系統(tǒng)固有的傳遞函數(shù),則在三復(fù)合函數(shù)中WDY(S)、WNY(S)要單獨(dú)通過反饋元件的傳遞函數(shù)GC(S)確定,但是若要確定WRY(S),還必須要確定前饋元件4的傳遞函數(shù)GR(S)。
即,圖18所示的雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)2,與圖19所示的PID調(diào)節(jié)計(jì)12的情況不同,在確定反饋元件8的傳遞函數(shù)GC(S)的同時(shí),還要確定前饋元件4的傳遞函數(shù)GR(S),因而也就不能單憑一個(gè)函數(shù)確定其控制特性。
因此,如果反饋元件8及前饋元件4都由比例、積分、微分三種元件構(gòu)成,要想確定傳遞函數(shù)GC(S)及傳遞函數(shù)GR(S),就必須一并調(diào)節(jié)六個(gè)參數(shù),因而使確定反饋元件8及前饋元件4等傳遞元件的作業(yè)變得極其復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種能消除現(xiàn)有的雙自由度調(diào)節(jié)計(jì)等控制裝置中的這種問題,從而能夠容易確定傳遞元件的控制裝置及控制方法。
另外,特開昭64-1921「有自學(xué)習(xí)功能的自動(dòng)燃燒器控制裝置」公開了與本申請的發(fā)明有關(guān)的技術(shù)。即,該技術(shù)的方法是存儲(chǔ)試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的操作信號(hào)及這時(shí)的控制變量,根據(jù)這些信息生成確定對(duì)控制對(duì)象的最佳操作順序用的規(guī)則,用該規(guī)則確定最佳操作順序。
本發(fā)明的第一個(gè)方面所述的控制裝置的特征在于備有保持在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前建立的試運(yùn)轉(zhuǎn)中的控制變量時(shí)序曲線,即試行控制曲線,以及與試行控制曲線相對(duì)應(yīng)的操作變量的時(shí)序曲線,即試操作曲線用的試行曲線保持裝置;從目標(biāo)控制曲線或試行控制曲線或試操作曲線中抽樣,抽取評(píng)價(jià)試運(yùn)轉(zhuǎn)用的試評(píng)價(jià)特性值用的試評(píng)價(jià)特性值抽樣裝置;根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正試操作曲線,以使試行控制曲線接近目標(biāo)控制曲線,經(jīng)過校正的試操作曲線作為規(guī)范正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的時(shí)序曲線的標(biāo)準(zhǔn)操作保持用的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線生成裝置;以及將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸出的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置。
本發(fā)明的第二個(gè)方面所述的控制裝置的特征為在上面本發(fā)明的第1方面所述的控制裝置中,標(biāo)準(zhǔn)操作曲線生成裝置的結(jié)構(gòu)是根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正試操作曲線,以便使試行控制曲線接近目標(biāo)控制曲線,通過模糊推理算出必要試校正值,根據(jù)試校正值校正試操作曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為規(guī)范動(dòng)作中的操作變量的時(shí)序曲線的標(biāo)準(zhǔn)操作正式曲線保持。
本發(fā)明的第三個(gè)方面所述的控制裝置的其特征為在前面的二個(gè)控制裝置中,設(shè)有試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路,進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),將試運(yùn)作專用反饋電路連接到控制對(duì)象,同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置從控制對(duì)象上斷開,但在進(jìn)行正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),再將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置連接到控制對(duì)象上,同時(shí)將試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路從控制對(duì)象斷環(huán)節(jié)。
本發(fā)明的第四個(gè)方面所述的控制裝置的其特征為在上面本發(fā)明的第一方面所述的控制裝置中,只將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸入控制對(duì)象。
本發(fā)明的第五個(gè)方面所述的控制裝的其特征為在上面本發(fā)明第一方面所述的控制裝置中,根據(jù)控制變量,將反饋信號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸入控制對(duì)象。
本發(fā)明的第六個(gè)方面所述的控制裝置的特征為在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前,求出試運(yùn)作中的控制變量的時(shí)序曲線即試行控制曲線以及與試行控制模式的操作變量相對(duì)應(yīng)的時(shí)序曲線即試操作曲線;從目標(biāo)控制曲線、試行控制曲線或試操作曲線中抽樣,抽取評(píng)價(jià)試運(yùn)轉(zhuǎn)用的試評(píng)價(jià)特性值,根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正試操作曲線,以使試行控制曲線接近于目標(biāo)控制曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為標(biāo)準(zhǔn)正式動(dòng)轉(zhuǎn)中的操作變量的時(shí)序曲線的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線保持,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出操作變量。
在此情況下,在第1實(shí)施例中,試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路對(duì)應(yīng)于表示鋁擠壓控制器20的結(jié)構(gòu)的圖1中的PID控制器22。試行曲線保持裝置對(duì)應(yīng)于表示鋁擠壓控制器20的運(yùn)轉(zhuǎn)的流程圖即圖4、圖5中的步S4,試評(píng)價(jià)特性值抽樣,裝置及標(biāo)準(zhǔn)曲線生成裝置對(duì)應(yīng)于步S6~S10,標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置對(duì)應(yīng)于步S14。
試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路不限于圖1中的PID控制器22,也可以是只進(jìn)行比例,積分控制的PI控制器等其它反饋電路。即,所謂試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路,通常意味著這樣結(jié)構(gòu)的反饋電路,在進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),連接控制對(duì)象,而在進(jìn)行正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則從控制對(duì)象斷開。
試行曲線保持裝置不限于進(jìn)行表示鋁擠壓控制器20的運(yùn)作流程圖即圖4、圖5中的步S4的處理的裝置,通常意味著保持正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前的試運(yùn)轉(zhuǎn)中的可控量的時(shí)序曲線,即試控曲線及對(duì)應(yīng)于試控曲線的操作變量的時(shí)序曲線即試操作曲線的裝置。
試評(píng)價(jià)特性值抽樣裝置及標(biāo)準(zhǔn)曲線生成裝置不限于進(jìn)行圖4、圖5中的步S6~S10的處理的裝置,通常意味著從目標(biāo)控制曲線、試控曲線或試操作曲線抽取評(píng)價(jià)試運(yùn)轉(zhuǎn)用的試評(píng)價(jià)特性值的裝置。
標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置不限于進(jìn)行圖4、圖5中的步S14的處理的裝置,一般是指將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸出的裝置。
本發(fā)明的第一個(gè)方面所述的裝置及第6方面所述的方法的特征是根據(jù)從目標(biāo)控制曲線、試控制曲線或試操作曲線中抽取試評(píng)價(jià)特性值,用來校正試操作曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為標(biāo)準(zhǔn)操作曲線保持,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出操作變量。
因此,通過控制裝置本身學(xué)習(xí)試運(yùn)作,能自己掌握標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。因此,用戶不必編制標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。
另外,由于能直接知道試操作曲線和與其對(duì)應(yīng)的試控制曲線的因果關(guān)系。所以,即使控制裝置的自學(xué)習(xí)不充分,用戶也能根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的試控制曲線,容易對(duì)試操作曲線進(jìn)行修正。
另外,為了生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線用的學(xué)習(xí)是在正式運(yùn)轉(zhuǎn)前的試運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行的。因此,在正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)有所不同,能保證學(xué)習(xí)結(jié)果的收斂性。
本發(fā)明的第二個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第1方面所述的控制裝置中,通過模糊推理,算出校正試操作用的必要的試校正值。
因此,能對(duì)試運(yùn)轉(zhuǎn)中的試操作曲線的校正進(jìn)行語言規(guī)范化。
本發(fā)明的第三個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第1方面或第2方面所述的控制裝置中裝設(shè)試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路。
因此,由于能在反饋控制下進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。即使是操作人不熟練,也能進(jìn)行可靠性高的試運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的第四個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第1方面所述的控制裝置中,只將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸入控制對(duì)象。
因此,在可忽視干擾的設(shè)備中,可將前饋元件作為操作變量的時(shí)序曲線即標(biāo)準(zhǔn)操作曲線,可僅只利用標(biāo)準(zhǔn)操作曲線形成開環(huán)。所以僅只通過學(xué)習(xí),生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線,就能設(shè)定傳輸元件。
本發(fā)明的第五個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第1方面所述的控制裝置中,將以可控變量為依據(jù)的反饋信號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量輸入控制對(duì)象。
因此,在不能忽視干擾的設(shè)備中,將前饋元件作為操作量的時(shí)序曲線,即規(guī)范操作曲線,就能由標(biāo)準(zhǔn)操作曲線和反饋元件形成雙自由度的控制系統(tǒng)。因此,通過反饋元件和獨(dú)立學(xué)習(xí),就能生成規(guī)范操作模式。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的鋁擠壓控制器20的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是使用CPU的鋁擠壓控制器20的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖3是鋁擠壓控制器20的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖4是鋁擠壓控制器20的運(yùn)轉(zhuǎn)流程圖。
圖5是鋁擠壓控制器20的運(yùn)轉(zhuǎn)流程。
圖6是表示試運(yùn)轉(zhuǎn)及正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的信息測量值的圖。
圖7是表示在擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)周期的信息測量值的圖。
圖8是上升部分的放大圖。
圖9是表示無過調(diào)量時(shí)的信息測量值的圖。
圖10是表示前處理的主被動(dòng)函數(shù)的圖。
圖11是表示有過調(diào)量、且不受操作變量限制時(shí)的信息測量值的圖。
圖12是表示擠壓壓力指示最大值校正處理的從屬度函數(shù)的圖。
圖13是受操作變量限制部分的放大圖。
圖14是表示操作變量限制時(shí)間縮短處理的從屬度函數(shù)的圖。
圖15是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的鋁擠壓控制器80的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的鋁擠壓控制器90的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的鋁擠壓控制器100的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是現(xiàn)有的雙自由度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。
圖19是PID調(diào)節(jié)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。
圖中22PID控制器24試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器26正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器
SW1運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)圖1是表示采用本發(fā)明的一實(shí)施例中的控制裝置的鋁擠壓控制器20的結(jié)構(gòu)圖。在鋁棒壓成形加工時(shí),要使用器鋁擠壓機(jī)60(參見圖2)。鋁擠壓機(jī)60是利用稱之為壓頭(圖中未示出)的擠壓部件,通過壓模(圖中未示出)擠出一定長度的鋁棒,制造出與模的形狀相對(duì)應(yīng)的給定斷面的棒材用的機(jī)械。
供給一定長度的鋁棒,通過使壓頭往前運(yùn)動(dòng),進(jìn)行擠壓成形,然后使壓頭向后運(yùn)動(dòng),返回原來的位置。將這一連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)作為一個(gè)循環(huán)周期,反復(fù)進(jìn)行這種循環(huán),進(jìn)行多條鋁棒的擠壓形成。
鋁棒的擠壓速度最好恒定。本實(shí)施例中的鋁擠壓控制器20是控制鋁擠壓機(jī)60中的鋁棒的擠出速度使其達(dá)到所希望的恒定值用的控制器,大致是由運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路PID控制器22、試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24、正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器26,以及運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1構(gòu)成。
PID控制器22是在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前大致控制進(jìn)行數(shù)次試運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器,是在進(jìn)行反饋的過程中,進(jìn)行比例、積分、微分控制。試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24通過分析、學(xué)習(xí)PID控制器22進(jìn)行的試運(yùn)轉(zhuǎn),從而形成在標(biāo)準(zhǔn)正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作變量的時(shí)序曲線的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。
正式運(yùn)轉(zhuǎn)控制器26根據(jù)試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24形成的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線,控制正式運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)切換開頭SW1在試運(yùn)轉(zhuǎn)和正式運(yùn)轉(zhuǎn)中切換PID控制器22和正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器26。
試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24包括試操作曲線保持裝置即試操作曲線保持器30及試控制曲線保持器32、試評(píng)價(jià)特性值抽樣裝置即過調(diào)量抽樣器34、正常偏差抽樣器36及上升時(shí)間抽樣器38、標(biāo)準(zhǔn)曲線生成裝置即試操作曲線第1校正器40、試操作曲線第2校正部42、試操作曲線第3校正部44、校正模式保持器46、校正曲線合成器48、標(biāo)準(zhǔn)曲線保持器50、以及抽樣開關(guān)SW2。
試操作曲線保持器30用來保持試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的PID控制器22的輸出,即操作變量的時(shí)序曲線、也就是保持?jǐn)D壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)周期的試操作曲線。在本實(shí)施例中,試操作曲線是以鋁擠壓機(jī)60的油壓泵62的閥門的開度的擠壓壓力指示值(U)的時(shí)序曲線表示的(參見圖7)。
試行控制模式保持器32用來保持在試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的控制對(duì)象28的輸出(即控制變量)的時(shí)序曲線,也就是保持在擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)周期的試行控制曲線。在本實(shí)施例中,試行控制曲線是以表示壓頭擠壓速度的壓頭速度(YR)時(shí)序曲線表示(參見圖7)。
過調(diào)量抽樣器34用來采取壓頭速度(YR)超出目標(biāo)控制曲線即超出擠壓目標(biāo)速度(r)的量、也就是過調(diào)量(OV)(參見圖7)。
正常偏差抽樣器36是用來采取在一個(gè)循環(huán)周期中的從經(jīng)過50%后開始至超過80%時(shí)為止的平均壓頭速度(即正常壓頭速度)(YS)與擠壓目標(biāo)速度(r)之差即正常偏差(ES)(參見圖7)。
上升時(shí)間抽樣器38是用來采取壓頭速度(YR)從達(dá)到擠壓目標(biāo)速度(r)的70%開始到達(dá)到90%為止的時(shí)間(即平均上升時(shí)間)(TAV)(參見圖7)。
試操作曲線第1校正器40是根據(jù)過調(diào)量抽樣器34采取的過調(diào)量(OV),校正試操作曲線保持器所保持的試操作曲線。
同樣,試操作曲線第2修正器42是根據(jù)正常偏差(ES)校正試操作曲線,試操作曲線第3校正器44是根據(jù)平均上升時(shí)間(TAV)校正試操作曲線。
修正曲線保持器46是用來保持由試操作曲線第1校正器40、試操作曲線第2校正器42以及試操作曲線第3校正器44校正過的最新的1個(gè)循環(huán)周期的校正試操作曲線。
校正曲線合成器48是用來對(duì)保持在修正曲線保持器46中的最新的修正試操作曲線和保持在規(guī)范曲線保持器50中的各種經(jīng)過校正的試操作曲線經(jīng)過合成后的規(guī)范操作曲線進(jìn)行再合成。
規(guī)范曲線保持器50是用來將經(jīng)過修正曲線合成器48合成后的校正試行曲線作為標(biāo)準(zhǔn)操作曲線保持。
正式運(yùn)轉(zhuǎn)控制器26是由標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置,即規(guī)范曲線輸出器52、反饋元件54、檢測元件56構(gòu)成的。
規(guī)范曲線輸出器52是以保持在標(biāo)準(zhǔn)曲線保持器50中的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的操作變量的時(shí)序曲線輸出。即,該標(biāo)準(zhǔn)操作曲線與正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的前饋元件相對(duì)應(yīng)。另外,為了與正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的外來干擾、噪聲對(duì)應(yīng),由檢測元件56、反饋元件54形成反饋環(huán)路。
利用CPU64實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例中的鋁擠壓控制器20時(shí)的硬件結(jié)構(gòu)示于圖2。在圖2中,鋁擠壓控制器20由進(jìn)行運(yùn)算處理的CPU64、主存儲(chǔ)裝置(即存儲(chǔ)器66)存儲(chǔ)有關(guān)鋁擠壓程度等的外部存儲(chǔ)裝置68、數(shù)字信號(hào)的輸入端口(即數(shù)字輸入端70)、數(shù)字信號(hào)的輸出端口(即數(shù)字輸出端76)、在調(diào)入模擬信號(hào)輸入后進(jìn)行數(shù)字信號(hào)變換的A/D變換器72、將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)變換,然后輸出的D/A變換器74、PID控制器22,以及運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1構(gòu)成。
CPU64起到圖1中的過調(diào)量抽樣器34、正常編差抽樣器36、上升時(shí)間抽樣器38、試操作曲線第1校正器40、試操作曲線第2校正器42、試操作曲線第3校正器44、校正曲線合成器48、采樣開關(guān)SW2、規(guī)范曲線輸出器52,以及反饋元件54各種的作用。
存儲(chǔ)器66起到試操作曲線保持器30、試控曲線保持器32、修正曲線保持器46、規(guī)范曲線保持器50各種的作用。
本實(shí)施例中的鋁擠壓控制器20的軟件結(jié)構(gòu)示于圖3。鋁擠壓控制器程序PO由PID控制器運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)取器P2、擠壓壓力指示校正器P4、擠壓壓力指示器P6、自行校正器P8的構(gòu)成。
PID控制器運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)取器P2判斷是否用PID控制器22擠壓、并保存PID控制器22的擠壓壓力指示。擠壓壓力指示校正器P4對(duì)PID控制器22進(jìn)行的擠壓壓力指示進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)該擠壓壓力指示進(jìn)行校正。
擠壓壓力指示部P6指示每個(gè)循環(huán)周期的擠壓壓力、并判斷擠壓是否結(jié)束。自修正器P8對(duì)于在正式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的擠壓壓力指示進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)該擠壓壓力指示進(jìn)行校正。
以下說明該鋁擠壓控制器20的運(yùn)作過程。圖4及圖5是表示鋁擠壓控制器20的運(yùn)作的流程圖。圖6表示試運(yùn)轉(zhuǎn)及正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的目標(biāo)擠壓速度(r)、擠壓壓力指示(U)、壓頭速度(YR)和后面所述的擠壓開始信號(hào)、擠壓停止信號(hào)之間的關(guān)系?,F(xiàn)根據(jù)圖2、參照圖4、圖5及圖6,說明鋁擠壓控制器20的運(yùn)轉(zhuǎn)過程。
CPU64首先通過數(shù)字突出端76使運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1運(yùn)作,置圖2所示的狀態(tài)(試運(yùn)轉(zhuǎn)位置)。運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1有連動(dòng)的三個(gè)觸點(diǎn)SW1a、SW1b、SW1c,在試運(yùn)作位置,觸點(diǎn)SW1a斷開,同時(shí)觸點(diǎn)SW1b、SW1c閉合。
因此,通過將運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1置于試運(yùn)轉(zhuǎn)位置,便在PID控制器22和鋁擠壓機(jī)60之間形成反饋環(huán)路。即,在該狀態(tài)下使鋁擠壓機(jī)60運(yùn)轉(zhuǎn),并在PID控制器22的控制下,進(jìn)行擠壓處理(試運(yùn)轉(zhuǎn))(參見圖4、步S2)。
接著,CPU64通過數(shù)字輸入端檢測從鋁擠壓機(jī)60發(fā)出的擠壓開始信號(hào),開始調(diào)入所供給的目標(biāo)擠壓速度(r)、從PID控制器22輸出的擠壓壓力指示(U),以及從鋁擠壓機(jī)60輸出的壓頭速度(YR)。
然后,通過檢測擠壓停止信號(hào),結(jié)束這些信號(hào)的調(diào)入。這樣進(jìn)行擠壓動(dòng)作的一個(gè)循環(huán)周期的信息調(diào)入(參見圖6(e)。這些信息通過A/D變換器72調(diào)入,保持在存儲(chǔ)器66中(參見圖4、步S4)。
在擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一個(gè)循環(huán)周期中調(diào)入的各信息的時(shí)序曲線示于圖7。圖8是圖7中的上升部分的放大圖。圖中的上升部分(TU),是指從擠壓開始到壓力指示(U)最初達(dá)到最大為止的時(shí)間。
其次,CPU64根據(jù)擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)周期調(diào)入的試運(yùn)轉(zhuǎn)信息,校正擠壓壓力指示(U)(參見圖4、步S6)。將擠壓壓力指示(U)的校正工作劃分為上升部分(TU)、正常部分(TS)、連接部分(TC)進(jìn)行校正。
首先說明擠壓壓力指示(U)的上升部分(TU)的校正。將上升部分(TU)的校正劃分為無過調(diào)量時(shí)(圖7所示的壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV)小于擠壓目標(biāo)速度(r)的2%時(shí))和有過調(diào)量時(shí)(過調(diào)量(OV)達(dá)到擠壓目標(biāo)速度(r)的2%以上時(shí))兩種情況進(jìn)行處理。
當(dāng)有過調(diào)量時(shí),又劃分為擠壓壓力指示(U)不受操作變量限制和受操作變量限制的兩種情況進(jìn)行處理。所謂操作變量限制是指設(shè)定擠壓壓力指示(U)的最大允許值、當(dāng)擠壓壓力指示(U)超過最大允許值時(shí),將擠壓壓力指示(U)強(qiáng)制限制在最大允許值的處理。
下面說明無過調(diào)量時(shí)(參見圖9)的處理方式。這時(shí),首先進(jìn)行平滑化處理,然后,進(jìn)行對(duì)壓力指示(U)的輸出時(shí)刻進(jìn)行提前處理。
平滑化處理是對(duì)受鋁擠壓機(jī)60的不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的影響的上升部分(TU)的附近進(jìn)行平滑化處理,從擠壓壓力指示(U)排除這種不穩(wěn)定因素,以便能以順利進(jìn)行鋁擠壓作業(yè),平滑化處理就是以進(jìn)行上述控制為目的的一種處理。平滑化處理按照下式進(jìn)行。
設(shè)平滑化處理前的擠壓壓力指示為UZ、平滑化處理后的擠壓壓力指示為UA、平滑化處理使用的信號(hào)采樣個(gè)數(shù)為n、采樣的時(shí)刻為K,則 在該實(shí)施例中,從圖9所示的擠壓壓力指示(U)的擠壓開始到縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)結(jié)束為止,進(jìn)行平滑化處理。圖中,所示的縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)是指擠壓壓力指示(U)保持?jǐn)D壓壓力指示(U)的量大值的80%以上的值的一段。
提前處理是根據(jù)圖9所示的壓頭速度(YR)的平均上升速度,使擠壓力指示(U)的輸出時(shí)刻提前的處理。圖9所示的擠壓壓力指示(U)的上升部分(TU)及縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)是提前處理的對(duì)象。假設(shè)提前量為tb,則擠壓壓力指示(U)按照下式進(jìn)行修正。
修正后的擠壓壓力指示U(t)=修正前的擠壓壓力指示U(t+tb)………………………(2)當(dāng)壓頭速度(YR)的平均上升速度小時(shí),即當(dāng)平均上升時(shí)間(TAV)長時(shí),使擠壓壓力指示(U)的輸出時(shí)刻的提前量增大。因此,能校正壓頭速度(YR)的平均上升速度,使其增大。因此,通過進(jìn)行提前處理,能縮短鋁擠壓的循環(huán)周期。
為了根據(jù)平均上升時(shí)間(TAV)求輸出時(shí)刻的提前量,采用模糊推理方法。下面表示該模糊推理的控制規(guī)則。
IF平均上升時(shí)間(TAV)短THEN提前量小IF平均上升時(shí)間(TAV)長THEN提前量大…………(R1)該模糊推理的從屬度函數(shù)示于圖10。在該實(shí)施例中,設(shè)平均上升時(shí)間(TAV)的臺(tái)集合為0.5~4.0秒,提前量的臺(tái)集合為0.5~4.0秒。
這樣,通過進(jìn)行提前處理,根據(jù)圖9所示的壓頭速度(YR)的平均上升速度,修正試操作曲線(即擠壓壓力指示(U))的時(shí)序曲線。
以下說明有過調(diào)量且擠壓壓力指示(U)不受操作量限制時(shí)(參見圖11)的處理。這時(shí),首先對(duì)于擠壓壓力指示(U)的最大值(即擠壓壓力最大值(UMAX))的擠壓壓力指示最大值進(jìn)行修正處理,然后進(jìn)行平滑處理及提前處理。
平滑化處理及提前處理與上述的無過調(diào)量時(shí)的處理方法相同,即按照式1及規(guī)則R1進(jìn)行處理。進(jìn)行平滑化處理的范圍,與上述情況相同,是從圖11所示的擠壓壓力指示(U)的擠壓開始到縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)結(jié)束為止。
擠壓壓力指示最大值修正處理是通過根據(jù)圖11所示的壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV),減小擠壓壓力指示(U),修正擠壓壓力指示最大值(UMAX)的處理。圖11所示的縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)就是擠壓壓力指示最大值修正處理的對(duì)象。
擠壓壓力指示最大值(UMAX)與擠壓壓力指示(U)成正比。因此,擠壓壓力指示(U)可按下式修正校正后的擠壓壓力指示=校正前的擠壓壓力指示·(1-縮小率)…………………()按上式修正后,就可按下式修正擠壓壓力指示最大值(UMAX)修正后的擠壓壓力指示最大值=修正后的擠壓壓力指示最大值·(1-縮小率)…………()當(dāng)壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV)大時(shí),使縮小率增大。從而能減小擠壓壓力指示最大值(UMAX),抑制過調(diào)量(OV)。
為了根據(jù)過調(diào)量(OV)求縮小率,采用模糊推理方法。下面給出該模糊推理的控制規(guī)則。
IF過調(diào)量(OV)大THEN縮小率大IF過調(diào)量(OV)小THEN縮小率小…………………(R2)該模糊推理的從屬度函數(shù)示于圖12。在該實(shí)施例中,設(shè)過調(diào)量(OV)的臺(tái)集合為2~15%,縮小率的臺(tái)集合為0~20%。
這樣,通過進(jìn)行擠壓壓力指示最大值的校正處理,根據(jù)圖11所示的壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV),校正試操作曲線即擠壓壓力指示(U)的時(shí)序曲線中的擠壓壓力指示最大值(UMAX)。
以下說明有過調(diào)量且擠壓壓力指示(U)受操作量限制時(shí)(參見圖7)的處理。這時(shí),首先對(duì)限制操作量所用的時(shí)間(即操作量限制時(shí)間(TLMT))的操作量限制時(shí)間縮短處理,然后,再進(jìn)行與有上述過調(diào)量且擠壓壓力指示(U)不受操作量限制時(shí)的處理同樣的處理,即進(jìn)行擠壓壓力指示最大值校正處理、平滑化處理及提前處理。
擠壓壓力指示(U)受操作量限制的部分的放大圖示于圖13。操作量限制時(shí)間縮短處理是根據(jù)圖7所示的壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV)、減小圖13所示的擠壓壓力指示(U)的操作量限制時(shí)間(TLMT)、校正擠壓壓力指示(U)曲線的處理。首先,進(jìn)行減小操作量限制時(shí)間(TLMT)的處理。
校正后的操作量限制時(shí)間=校正前的操作量限制時(shí)間·(1-時(shí)間縮短率)…………(5)當(dāng)壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV)大時(shí),增大時(shí)間縮短率。從而能校正操作量限制時(shí)間(TLMT),使其縮短。
為了根據(jù)過調(diào)量(OV)求時(shí)間縮短率,采用模糊推理方法。下面給出該模糊推理的控制規(guī)則。
IF過調(diào)量(OV)大THEN時(shí)間縮短率大IF過調(diào)量(OV)小THEN時(shí)間縮短率小……………(R3)該模糊推理的主被動(dòng)函數(shù)示于圖14。在該實(shí)施例中,設(shè)過調(diào)量(OV)的臺(tái)集合為2~15%,縮小率的臺(tái)集合為0~70%。
這樣,通過進(jìn)行操作量限制時(shí)間縮短處理,根據(jù)圖11所示的壓頭(YR)的過調(diào)量(OV),修正試操作曲線(即擠壓壓力指示(U)的時(shí)序曲線)中的操作量限制時(shí)間(TLMT)(圖13)。
接著,在圖13中表示校正前的擠壓壓力指示(U)的特性曲線P3、P4、P5、P6上,用直線連接校正后的操作量限制時(shí)間結(jié)束點(diǎn)P1和縮小對(duì)象區(qū)間(DRED)的終點(diǎn)P2,將P3、P4、P1、P2、P6作為新的擠壓壓力指示(U)的曲線,于是操作量限制時(shí)間縮短處理結(jié)束。
以下說明圖7所示的擠壓壓力指示(U)的正常部分(TS)的校正。對(duì)于正常部分(TS)進(jìn)行校正的正常部分校正處理是根據(jù)圖7所示的壓頭速度(YR)的過調(diào)量(OV),對(duì)于擠壓壓力指示(U)的正常操作量(US)進(jìn)行校正處理。正常部分校正處理按照下式進(jìn)行。
設(shè)正常部分校正處理前的正常操作量為US、正常壓頭速度為YS、擠壓目標(biāo)速度為r、正常偏差為ES、正常部分校正處理后的正常操作量為USS,則USS=US/(1-ES/r)………………………………………(6)式6中的正常偏差(ES),如上所述,是從擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)過一個(gè)循環(huán)周期的50%的時(shí)間后開始、到經(jīng)過80%的時(shí)間為止的平均壓頭速度,即正常壓頭速度(YS)和擠壓目標(biāo)速度(r)之差。因此,通過對(duì)正常部分進(jìn)行的校正處理,則能進(jìn)行擠壓壓力指示(U)的正常部分(TS)的平滑化處理。通過正常部分(TS)的平滑化處理,就能防止正常部分(TS)的波動(dòng)現(xiàn)象。
其次說明圖7所示的擠壓壓力指示(U)的連接部分(TC)的校正,即連接部分的校正處理。連接部分校正處理是在經(jīng)過上述上升部分(TU)及正常部分(TS)的校正結(jié)果,遇到在上升部分(TU)和正常部分(TS)之間有出現(xiàn)空檔時(shí)所進(jìn)行的處理。
即當(dāng)出現(xiàn)這種空檔時(shí),就要進(jìn)行如下處理,即在擠壓壓力指示(U)的曲線中,用直線連接上升部分(TU)的終點(diǎn)Q1和正常部分(TS)的起點(diǎn)Q2,將其作為擠壓壓力指示(U)的連接部分(TC)的新曲線。
這樣,根據(jù)試運(yùn)轉(zhuǎn)的有關(guān)信息,進(jìn)行有關(guān)擠壓壓力指示(U)的上升部分(TU)、正常部分(TS)、連接部分(TC)(參見圖7)的校正后,由CPU64將校正結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器66中(參見圖4、步S6)。
然后,由CPU64判斷上述的試運(yùn)轉(zhuǎn)是否是第1次(參見圖4,步S8)。當(dāng)試運(yùn)轉(zhuǎn)是第1次時(shí),再進(jìn)行同樣的運(yùn)轉(zhuǎn)(參見圖6(b),圖4、步S2~S6)。
當(dāng)試運(yùn)轉(zhuǎn)是第2次以上時(shí),就將存在存儲(chǔ)器66中的上一次以前的試運(yùn)轉(zhuǎn)的擠壓壓力指示(U)的校正結(jié)果和此次試運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行的擠壓壓力指示(U)的校正結(jié)果進(jìn)行合成,然后作為新的校正結(jié)果存入存儲(chǔ)器66中(參見圖4,步S10)。
然后由CPU64判斷試運(yùn)轉(zhuǎn)是否進(jìn)行了所設(shè)定的次數(shù)(參見圖4,步S12)。如果試運(yùn)轉(zhuǎn)尚未達(dá)到設(shè)定次數(shù),就要反復(fù)進(jìn)行步S2~S12的操作。在本實(shí)施例中,設(shè)定進(jìn)行四次試運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)CPU64判定業(yè)已達(dá)到試運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)定次數(shù)時(shí),試運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束,然后通過圖2所示的數(shù)字輸出端76,使運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1動(dòng)作,設(shè)定圖2所示的狀態(tài)和逆狀態(tài)(正式運(yùn)轉(zhuǎn)位置)。即,在正式動(dòng)作位置,觸點(diǎn)SW1a閉合,同時(shí)觸點(diǎn)SW1b、SW1c斷開。
因此,通過將運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1置于正式運(yùn)轉(zhuǎn)位置,使試運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器22與鋁擠壓機(jī)60斷開,然后,在正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器26(參見圖1)的控制下擠壓鋁(參見圖6(c)。圖5,步S14)。
即,CPU將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器66中的上述試運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行的擠壓壓力指示(U)的校正結(jié)果作為規(guī)范操作曲線,通過圖2所示的D/A變換器74,輸出至鋁擠壓機(jī)60。從而對(duì)鋁擠壓控制器20進(jìn)行鋁擠壓的前饋控制(參見圖1)。
其次,與上述的試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一樣,由CPU64將所給定的目標(biāo)擠壓速度(r),從D/A變換器74輸出的擠壓壓力指示(U)、從鋁擠壓機(jī)60輸出的壓頭速度(YR)等正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)周期的信息,通過A/D變換器72取入存儲(chǔ)器66(參見圖5,步S16)。
由CPU64對(duì)調(diào)入的正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)信息進(jìn)行評(píng)價(jià),如果存在圖7所示的壓頭速度(YR)的正常偏差(ES),與上述試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同,根據(jù)式6,進(jìn)行規(guī)范操作曲線即擠壓壓力指示(U)的正常部分(TS)的自校正(參見圖5,步S18)。
在正式運(yùn)轉(zhuǎn)中,通過繼續(xù)進(jìn)行擠壓壓力指示(U)的正常部分(TS)的自校正,就能實(shí)現(xiàn)可靠性更高的鋁擠壓控制。
CPU64通過數(shù)字輸入端70,監(jiān)視從鋁擠壓機(jī)60發(fā)出的更換壓模的信號(hào),如果沒有更換壓模的信號(hào),就使運(yùn)轉(zhuǎn)反復(fù)進(jìn)行(圖5,步S14~S20)。
在正式運(yùn)轉(zhuǎn)中變更目標(biāo)擠壓速度(r)后,CPU64對(duì)根據(jù)變更的目標(biāo)擠壓速度(r),按比例增大或減小擠壓壓力指示(U)(參見圖6(d),(e)。
當(dāng)CPU64收到更換壓模信號(hào)后,通過數(shù)字輸出端76,使運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1動(dòng)作,再一次置于圖2所示的狀態(tài)(試運(yùn)轉(zhuǎn)位置),同時(shí)清除存儲(chǔ)器66中的存儲(chǔ)內(nèi)容,再由PID控制器22開始進(jìn)行有關(guān)新壓模的試運(yùn)轉(zhuǎn)(參見圖5,步S20)。這樣,每當(dāng)更換壓模時(shí),就通過試運(yùn)轉(zhuǎn)找出與各種壓模相對(duì)應(yīng)的最佳規(guī)范操作曲線。
在試運(yùn)轉(zhuǎn)和正式運(yùn)轉(zhuǎn)中,當(dāng)采用同一個(gè)壓模而僅只變更擠壓長度、即鋁棒的長度時(shí),就不變更修正后的擠壓壓力指示(U)的上升部分(TU)及連接部分(TC),僅只對(duì)正常部分(TS)的正常操作量(US)(參見圖7)的輸出時(shí)間進(jìn)行延長或縮短處理。
其次,本發(fā)明的另一實(shí)施例中的控制裝置即鋁擠壓控制器80的結(jié)構(gòu)示于圖15。該鋁擠壓控制器80的PID控制器22,試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24、運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1與圖1所示的鋁擠壓控制器20相同,但正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器82的內(nèi)容與圖1所示的鋁擠壓控制器20不同。
即,圖15所示的本實(shí)施例中的鋁擠壓控制器80的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器82與圖1所示的鋁擠壓控制器20的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器26不同,并不將目標(biāo)值輸入規(guī)范曲線輸出部52。
上述結(jié)構(gòu)用于下述情況,即在使用同一壓模且必須取同一目標(biāo)值的情況下,或者由于擠壓壓力指示(U)不是與目標(biāo)值的變化量成正比的變化,因而必須針對(duì)每個(gè)目標(biāo)值分別設(shè)定擠壓壓力指示(U)的情況下使用。
其次,本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的控制裝置(即鋁擠壓控制器90)的結(jié)構(gòu)示于圖16。該鋁擠壓控制器90中的PID控制器22及試運(yùn)轉(zhuǎn)分析部24與圖1所示的鋁擠壓控制器20相同,但正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器92及運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW3的內(nèi)容卻與圖1所示的鋁擠壓控制器20不同。
即,圖16所示的鋁擠壓控制器90的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器92將試運(yùn)轉(zhuǎn)反饋電路(即PID控制器)22兼作正式運(yùn)轉(zhuǎn)用反饋電路,在這方面上是與圖1所示的鋁擠壓控制器20的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器26不同,后者與試運(yùn)轉(zhuǎn)反饋電路(即PID控制器)22分立,單獨(dú)設(shè)立反饋元件54及檢測元件56。
另外,與圖1所示的鋁擠壓控制器20不同,在圖16所示的鋁擠壓控制器90的運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW3中未設(shè)切換反饋環(huán)路用的觸點(diǎn)SW1b及SW1c。
圖16所示的鋁擠壓控制器90在下述情況下用來代替圖1所示的鋁擠壓控制器20,即在圖1所示的鋁擠壓控制器20中,當(dāng)PID控制器22和反饋元件54及檢測元件56有近似的控制特性時(shí),可進(jìn)行上述代替。
這樣,由于在試運(yùn)轉(zhuǎn)和正式運(yùn)轉(zhuǎn)中使用同一個(gè)反饋電路,所以能夠簡化電路結(jié)構(gòu),降低鋁擠壓控制器90的制造成本。
其次,本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的控制裝置即鋁擠壓控制器100的結(jié)構(gòu)示于圖17。在該鋁擠壓控制器100的PID控制器22中,試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24和運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)SW1與圖1所示的鋁擠壓控制器20相同,但正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器102的內(nèi)容卻與圖1所示的鋁擠壓控制器20不同。
即,圖17所示的鋁擠壓控制器100的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器102僅只由規(guī)范曲線輸出器52構(gòu)成,未設(shè)正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的反饋電路,在這方面與設(shè)有正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的反饋電路的如圖1所示的鋁擠壓控制器20的正式運(yùn)轉(zhuǎn)用控制器26不同。
圖17所示的鋁擠壓控制器100在下述情況下,即在圖1所示的鋁擠壓控制器20中不存在噪聲對(duì)控制對(duì)象28和檢測元件56的干擾的情況下,用來代替圖1所示的鋁擠壓控制器20。
這樣,就能省去正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的反饋電路,使電路結(jié)構(gòu)簡化,因此能夠降低鋁擠壓控制器100的制造成本。
在上述各實(shí)施例中,雖然是由圖1、圖15、圖16及圖17所示的PID控制器22進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),也可以采用這樣的結(jié)構(gòu),即通過由鋁擠壓機(jī)60的熟練操作者等進(jìn)行的手動(dòng)操作進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。但是,由于利用PID控制器22進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),即使不是鋁擠壓機(jī)60的熟練操作者,也能進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)操作,因此很方便。
另外,為了根據(jù)平均上升時(shí)間(TAV)等試評(píng)價(jià)特性值,算出輸出時(shí)的提前量等試校正值,采用了模糊推理方法,但本發(fā)明不受此限,也可以采用原來的統(tǒng)計(jì)推理方法。
另外,在上述各實(shí)施例中,說明了擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的每一循環(huán)周期的目標(biāo)擠壓速度(r)恒定不變的情況,但本發(fā)明也能應(yīng)用于在擠壓運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)中目標(biāo)擠壓速度(r)按一定的曲線變化的情況。
另外,在上述各實(shí)施例中,使用了過調(diào)量(OV)、平均上升時(shí)間(TAV)、正常偏差(ES)等作為試評(píng)價(jià)特性值,但也可以用其他特性值作為試評(píng)價(jià)特性值。
另外,使用了提前量、擠壓壓力指示最大值(UMAX)、操作量限制時(shí)間(TLMT)、正常操作量(US)等作為試校正值,但也可用其他值作為試校正值。
另外,在上述各實(shí)施例中,根據(jù)過調(diào)量(OV)等校正擠壓壓力指示(U)的時(shí)序曲線時(shí),要分別獨(dú)立進(jìn)行四次試運(yùn)轉(zhuǎn),再對(duì)各次試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)過校正的壓力指示(U)的時(shí)序曲線取平均,求出最后的規(guī)范操作曲線,但也可以采用這樣的結(jié)構(gòu),即進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),將由前一次試運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)過校正的壓力指示(U)的時(shí)序曲線作為規(guī)范曲線,進(jìn)行下一次試運(yùn)轉(zhuǎn)。
但是,如果采用上述各實(shí)施例那樣分別單獨(dú)進(jìn)行四次試運(yùn)轉(zhuǎn)的那樣的結(jié)構(gòu),就夠防止校正量的離散,是一種最為適用的結(jié)構(gòu)。
另外,在上述各實(shí)施例中,要反復(fù)進(jìn)行四次試運(yùn)轉(zhuǎn),但試運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)不受此限,例如,也可以只進(jìn)行一次試運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外,在上述各實(shí)施例中,以鋁擠壓控制器20等的擠壓速度的控制為例進(jìn)行了說明,但本發(fā)明不受此限,例如,本發(fā)明也能應(yīng)用于使合成樹脂膜加熱熔敷的密封器的溫度控制等。
另外,在上述各實(shí)施例中,如圖2所示,是采用由CPU64構(gòu)成鋁擠壓控制器20等,但也可以將CPU64結(jié)構(gòu)中的一部分或全部改用硬件邏輯元件。
第一個(gè)方面所述的控制裝置及權(quán)利要求6所述的控制方法的特征是根據(jù)從目標(biāo)控制曲線、試控曲線或試操作曲線抽出試評(píng)價(jià)特性值,用來校正試操作曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為標(biāo)準(zhǔn)操作曲線保持,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出操作量。
因此,控制裝置本身通過自學(xué)習(xí)試運(yùn)轉(zhuǎn),能使標(biāo)準(zhǔn)操作曲線自行校正。因此,用戶不必編制標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。即,不需要具備有關(guān)控制的專門知識(shí),就能容易地生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。
另外,由于能直接知道試操作曲線和與其對(duì)應(yīng)的試控曲線的因果關(guān)系,因此即使在控制裝置本身自學(xué)習(xí)不充分的情況下,用戶也能容易根據(jù)與試操作曲線對(duì)應(yīng)的試控曲線,校正試操作曲線。即,不需要具備有關(guān)控制的專門知識(shí),就能容易地生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。
另外,為了生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線而進(jìn)行的自學(xué)習(xí),是在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前的試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的。因此,與在正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行自學(xué)習(xí)的情況不同,能夠保證自學(xué)習(xí)結(jié)果的收斂性。即,能防止自學(xué)習(xí)的不穩(wěn)定、發(fā)散,能容易生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。
第二個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第一個(gè)方面所述的控制裝置中,為了校正試操作曲線,通過模糊推理,算出必要的試校正值。
因此,能對(duì)試運(yùn)轉(zhuǎn)中的試操作曲線的校正進(jìn)行語言規(guī)范化。即不需要具備有關(guān)控制的專門知識(shí),就能較容易地進(jìn)行規(guī)范操作曲線的生成。
第三個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第一個(gè)方面或第二個(gè)方面所述的控制裝置中裝設(shè)試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路。
因此,能在反饋控制下進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。因此,即使不是熟練操作者,也能進(jìn)行可靠性高的試運(yùn)轉(zhuǎn)。即,即使是控制對(duì)象的操作的非熟練者,也能容易進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作曲線的生成。
第四個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第一個(gè)方面所述的控制裝置中,只將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量輸入控制對(duì)象。
因此,在可忽視干擾的設(shè)備等中,將前饋元件作為操作量的時(shí)序曲線即規(guī)范操作曲線,能只用標(biāo)準(zhǔn)操作曲線形成開環(huán)。因此,只通過自學(xué)習(xí)生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線,就能設(shè)定傳遞元件。即,能容易地進(jìn)行傳遞元件的確定。
第五個(gè)方面所述的控制裝置的特征是在第一個(gè)方面所述的控制裝置中,將以控制量為依據(jù)的反饋信號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量輸入控制對(duì)象。
因此,在不可忽視干擾的設(shè)備等中,交喪饋元件作為操作量的時(shí)序曲線即標(biāo)準(zhǔn)操作曲線,能由標(biāo)準(zhǔn)操作曲線和反饋元件形成雙自由度的控制系統(tǒng)。因此,通過反饋元件和獨(dú)立的自學(xué)習(xí),能夠生成標(biāo)準(zhǔn)操作曲線。即,能容易確定傳遞元件。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置,通過將操作量輸往控制對(duì)象,對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制,以便使表示控制對(duì)象狀態(tài)的控制變量的時(shí)序曲線即輸出控制曲線接近控制變量的目標(biāo)值的時(shí)序曲線、即目標(biāo)控制曲線,該控制裝置的特征在于備有保持在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前的試運(yùn)轉(zhuǎn)中的控制變量的時(shí)序曲線,即試行控制曲線,以及與試行控制曲線相對(duì)應(yīng)的操作量的時(shí)序曲線即試操作曲線用的試行曲線保持裝置;從試行控制曲線或試操作曲線抽樣,抽取評(píng)價(jià)試運(yùn)轉(zhuǎn)用的試評(píng)價(jià)特性值用的試評(píng)價(jià)特性值抽樣裝置;根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正操作曲線,以便使試行控制曲線接近目標(biāo)控制曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為標(biāo)準(zhǔn)正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的時(shí)序曲線的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線保持用的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線生成裝置;以及將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的至少一部分輸出的標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置,其特征在于標(biāo)準(zhǔn)操作曲線生成裝置的結(jié)構(gòu)是即為了根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正試操作曲線,以便使試行控制曲線接近目標(biāo)控制曲線,通過模糊推理,算出必要的試校正值,根據(jù)試校正值校正試操作曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正的試操作曲線作為規(guī)范正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的時(shí)序曲線的規(guī)范操作曲線保持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置,其特征在于設(shè)有試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路,進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),將試運(yùn)轉(zhuǎn)專用反饋電路連接至控制對(duì)象,同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置從控制對(duì)象上斷開,但在進(jìn)行正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),再將標(biāo)準(zhǔn)操作曲線輸出裝置連接到控制對(duì)象上,同時(shí)將試運(yùn)作專用反饋電路從控制對(duì)象上斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置,其特征在于只將規(guī)范操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量輸入控制對(duì)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置,其特征在于根據(jù)上述控制變量,將反饋信號(hào)及規(guī)范操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量輸入控制對(duì)象。
6.一種控制方法,通過將操作量輸送至控制對(duì)象,用來對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制,以便使表示控制對(duì)象狀態(tài)的控制變量的時(shí)序曲線,即輸出控制曲線接近控制變量的目標(biāo)值的時(shí)序曲線,即目標(biāo)控制曲線,該控制方法的特征在于在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前求出試運(yùn)轉(zhuǎn)中的控制變量的時(shí)序曲線,即試行控制曲線,以及與試行控制曲線相對(duì)應(yīng)的操作量的時(shí)序曲線,即試操作曲線;從目標(biāo)控制曲線、試行控制曲線或試操作曲線中抽樣,抽取評(píng)價(jià)試運(yùn)轉(zhuǎn)用的試評(píng)價(jià)特性值;根據(jù)試評(píng)價(jià)特性值校正試操作曲線,以便使試行控制曲線接近目標(biāo)控制曲線,同時(shí)將經(jīng)過校正后的試操作曲線作為規(guī)范正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的時(shí)序曲線的規(guī)范操作曲線保持;將規(guī)范操作曲線作為正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的至少一部分輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能容易確定傳遞元件的控制裝置及控制方法。PID控制器大致控制正式運(yùn)轉(zhuǎn)前的數(shù)次試運(yùn)轉(zhuǎn)。試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器24通過分析及學(xué)習(xí),由PID控制器進(jìn)行的試運(yùn)轉(zhuǎn),作成規(guī)范正式運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作量的時(shí)序曲線的規(guī)范操作曲線。正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器根據(jù)試運(yùn)轉(zhuǎn)分析器作成的規(guī)范操作曲線,用來控制正式運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)在試運(yùn)轉(zhuǎn)和正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)切換PID控制器和正式運(yùn)轉(zhuǎn)用的控制器。從而能夠容易生成適用的規(guī)范操作曲線。
文檔編號(hào)G05B11/42GK1143208SQ9511776
公開日1997年2月19日 申請日期1995年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月7日
發(fā)明者石田勉 申請人:歐姆龍株式會(huì)社