先進(jìn)過(guò)程控制
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
先進(jìn)過(guò)程控制的視頻教程
永磁同步電機(jī)矢量控制詳細(xì)搭建過(guò)程
詳細(xì)的介紹了永磁同步電機(jī)矢量控制，包括了利用simulink自帶坐標(biāo)變換以及SVPWM 模塊搭建模型，以及自己完整搭建SVPWM模塊和PI模塊，并進(jìn)行PI參數(shù)調(diào)試。
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先進(jìn)過(guò)程控制的實(shí)例教程
先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真
圖 1 三相交流永磁電動(dòng)機(jī)
圖 2 永磁同步電機(jī)的定子
圖 3 電機(jī)控制器工作過(guò)程
三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成基本一樣，由永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組等組成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁材料，轉(zhuǎn)子鐵心選用實(shí)心鋼或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓。和普通電機(jī)不同的地方是永磁同步電機(jī)要裝有轉(zhuǎn)子永磁體位置檢測(cè)器。
永磁體位置檢測(cè)器起到傳感器的作用，裝在三相交流永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)中，是用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的 N 極、S 極的位 置的，主要給電機(jī)轉(zhuǎn)向改變提供信號(hào)。永磁體位置檢測(cè)器的類型有光電編碼式、磁敏式、電磁式等，無(wú)論哪種測(cè)量方式， 只是安裝的體積、方便程度、成本及可靠性不同而已。
永磁同步電機(jī)的工作時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是一個(gè)永磁體，N 極、S 極沿圓周方向交替排列，定子就相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作時(shí)，在定子當(dāng)中就感應(yīng)出磁動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)子就受到磁場(chǎng)中磁力的影響開(kāi)始和定子一起旋轉(zhuǎn)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子 N 極 S 極的位置通過(guò)位置檢測(cè)器傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，控制模塊內(nèi)部元件進(jìn)行分析后，確定當(dāng)前轉(zhuǎn)子 N 極 S 極的所在位置，觸發(fā)控制信號(hào)，控制所對(duì)應(yīng)的功率三極管的導(dǎo)通與否，按一定的順序給驅(qū)動(dòng)電機(jī)中定子的三個(gè)線圈進(jìn)行通電，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)工作。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制核心是驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊主要采用三相兩電平電壓源型逆變器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)中的各種傳感器將信號(hào)反饋給控制模塊，控制模塊根據(jù)檢測(cè)測(cè)出的電流信號(hào)、電壓信號(hào)、溫度信號(hào)對(duì)電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，完成控制。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊根據(jù)溫度傳感器反饋的信息，再通過(guò) CAN 線反饋給整車控制器整車控制模塊，來(lái)控制冷卻風(fēng)扇的開(kāi)啟與否、冷卻系統(tǒng)循環(huán)的路線，確保電機(jī)保持在理想溫度下工作。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)工作過(guò)程見(jiàn)圖 3。
展開(kāi) 如今，先進(jìn)的控制和校準(zhǔn)單元、過(guò)程模擬技術(shù)以及1-D 和 3-D CFD 模擬工具可以幫助設(shè)計(jì)和控制組件或整個(gè)處理單元，以實(shí)現(xiàn)最佳工廠性能，從而大幅降低發(fā)生災(zāi)難的可能性。相反，有時(shí)我們會(huì)對(duì)這些新興技術(shù)感到不安全，因?yàn)檫@些技術(shù)有一天或已經(jīng)變得太復(fù)雜，以至于我們的文明無(wú)法控制！
控制和校準(zhǔn)單元
擁有現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施和高生產(chǎn)負(fù)荷的工業(yè)工廠需要先進(jìn)的控制和校準(zhǔn)裝置，不僅是為了提高工廠的性能，也是為了確保安全并符合監(jiān)管機(jī)構(gòu)實(shí)施的排放協(xié)議。自動(dòng)化校準(zhǔn)解決方案可以通過(guò)校準(zhǔn)管理軟件以計(jì)量有效的方式指導(dǎo)不太熟練的員工，從而降低成本，提高校準(zhǔn)效率，并且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，在核電站中使用高精度校準(zhǔn)器可以將發(fā)電量提高高達(dá) 2%。
除了單回路方法之外，廣泛用于操作或自動(dòng)化工業(yè)過(guò)程的各種先進(jìn)控制系統(tǒng)包括：
級(jí)聯(lián)控制：也 稱為主控制和輔助控制類型，由提供設(shè)定點(diǎn)的主回路和根據(jù)設(shè)定點(diǎn)工作的輔助回路組成，減少主控制變量的變化。級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)的一個(gè)例子是夾套反應(yīng)器，其中反應(yīng)器溫度控制器通過(guò)向夾套溫度控制器提供設(shè)定值來(lái)充當(dāng)引發(fā)器。在這里，夾套的職責(zé)是維持反應(yīng)器的內(nèi)部溫度。
前饋控制： 這種類型的控制系統(tǒng)是預(yù)測(cè)性的。在這里，控制器預(yù)測(cè)干擾并在進(jìn)入系統(tǒng)之前將其清除。受控變量的預(yù)測(cè)是根據(jù)過(guò)程建模信息完成的，如果該信息不可用，則可以使用開(kāi)環(huán)步驟生成該信息。對(duì)于干擾測(cè)量困難的情況，可以結(jié)合使用反饋和前饋控制系統(tǒng)。
比例控制： 這種類型的控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)過(guò)程。假設(shè)我們將原料流 A、B 和 C 送入連續(xù)反應(yīng)器中。進(jìn)料流 B 和 C 被視為進(jìn)料流 A 的比率，即 A 的流量測(cè)量值被計(jì)算為 B 和 C 的設(shè)定點(diǎn)。
多變量控制系統(tǒng)： 此類控制系統(tǒng)使用算法或模型根據(jù)多個(gè)輸入生成控制器的多個(gè)輸出，從而確保過(guò)程的有效控制。
展開(kāi) 2010年8月17日，德國(guó)紐必堡訊——英飛凌科技股份公司（FSE：IFX /OTCQX：IFNNY）近日推出適用于汽車動(dòng)力總成和底盤應(yīng)用的全新AUDO MAX系列32位微控制器。AUDO MAX系列可為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)滿足歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)提供支持，使電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成功能實(shí)現(xiàn)電氣化。AUDO MAX系列的主要特性包括：高達(dá)300MHz的最大時(shí)鐘頻率、SENT和FlexRay?等高速接口以及利用PRO-SIL?特性為先進(jìn)安全設(shè)計(jì)提供全面支持。此外，這種全新的微控制器適用于在高達(dá)170°C*的溫度條件下使用。AUDO MAX系列以TriCore?處理器架構(gòu)為基礎(chǔ)，采用90納米工藝制造。
“AUDO MAX 系列32位微控制器具備極高的性能和實(shí)時(shí)功能，目前還沒(méi)有哪種動(dòng)力總成和底盤應(yīng)用微控制器能夠與之媲美。”英飛凌汽車部副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)總經(jīng)理Peter Schaefer指出，“其中兩款器件——TC1793和TC1798——的時(shí)鐘頻率高達(dá)300MHz，比時(shí)鐘頻率為180MHz的上一代產(chǎn)品快66%。”
對(duì)于內(nèi)燃機(jī)控制應(yīng)用而言，AUDO MAX系列可以為每個(gè)缸單獨(dú)計(jì)算最理想的空燃比和確定最佳燃油噴射量和點(diǎn)火時(shí)間。AUDO MAX系列的全面安全特性支持動(dòng)力總成和底盤應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更高安全水平，例如連續(xù)減震控制系統(tǒng)。此外，AUDO MAX還十分適用于采用線控技術(shù)的車輛的自動(dòng)變速箱控制。
英飛凌還推出可在高達(dá)170°C環(huán)境溫度下工作、十分適用于自動(dòng)變速箱應(yīng)用的裸晶版AUDO MAX器件。AUDO MAX系列的其他特性包括出色的硬件和軟件擴(kuò)展性以及向前兼容其前代系統(tǒng)AUDO FUTURE——如今已應(yīng)用于許多車用電機(jī)控制系統(tǒng)。
展開(kāi) 通過(guò)精確控制液晶在聚合物網(wǎng)絡(luò)中的取向方式，可實(shí)現(xiàn)可逆、復(fù)雜和大變量的3D形變。此外，液晶對(duì)多種刺激可產(chǎn)生響應(yīng)使得驅(qū)動(dòng)液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)形變的方式多種多樣，可以是光、電場(chǎng)或磁場(chǎng)等。將液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)器件應(yīng)用于柔性機(jī)器人，主要有兩個(gè)問(wèn)題函待解決。第一，制備可控3D形變液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程比較繁瑣。通常需要將液晶灌入表面特殊處理的液晶盒中，并借助其他一些復(fù)雜光源輔助設(shè)備來(lái)精確調(diào)控聚合物網(wǎng)絡(luò)中液晶的取向。第二，目前主要研發(fā)的具備3D形變的液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)主要為薄膜，難于設(shè)計(jì)和制備纖維和管等幾何形狀的驅(qū)動(dòng)器件。
“機(jī)械編程”賦予液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)可逆、復(fù)雜和大變量的3D形變的示意圖
針對(duì)以上問(wèn)題，滑鐵盧大學(xué)趙博欣教授課題組在《先進(jìn)功能材料》上發(fā)表題為＂Programmable 3D Shape Changes in Liquid Crystal Polymer Networks of Uniaxial Orientation＂的研究論文。該論文研發(fā)了一種“機(jī)械編程”過(guò)程，拉伸誘導(dǎo)液晶在聚合物網(wǎng)絡(luò)中單軸取向，通過(guò)機(jī)械塑形將聚合物網(wǎng)絡(luò)塑造成任意的形狀（卷曲、螺旋或馬蹄），紫外光照以固定液晶取向和機(jī)械塑形。這種賦予液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)可逆、復(fù)雜和大變量的3D形變的“機(jī)械編程”過(guò)程和我們小時(shí)候玩橡皮泥類似，操作簡(jiǎn)單，雙手就能設(shè)計(jì)得到我們想要的各種復(fù)雜的3D形變。此外，“機(jī)械編程”過(guò)程具有一定的普適性，其可以適用制備不同幾何形狀的液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)如薄膜、纖維和管。這項(xiàng)研究不但推動(dòng)了液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)在柔性機(jī)器人中的應(yīng)用，也為液晶交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)在智能織物、生物仿生和神經(jīng)纖維中的應(yīng)用開(kāi)了大門。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.201802809 來(lái)源：高分子科學(xué)前沿
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先進(jìn)過(guò)程控制的最新內(nèi)容
在汽車、電子、家電、化工等離散制造業(yè)，質(zhì)量工程師最怕的不是發(fā)現(xiàn)不良品，而是面對(duì)一堆紙質(zhì)表單、Excel、甚至不同系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)，卻無(wú)法給出一個(gè)準(zhǔn)確的改進(jìn)建議。
從“異常”到“歸因”，正是統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（Statistical Process Control，SPC）的核心價(jià)值。
一、一段話了解SPC
SPC是一種基于數(shù)據(jù)的科學(xué)管理方法，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)，利用數(shù)學(xué)模型識(shí)別生產(chǎn)中的異常波動(dòng)
沙漏控制是在進(jìn)行有限元分析時(shí)常見(jiàn)的一個(gè)概念，涉及到數(shù)值計(jì)算中的穩(wěn)定性和精度問(wèn)題。
沙漏控制（Hourglass Control）：在有限元分析中，沙漏控制是一種用來(lái)減少或消除稱為“沙漏模態(tài)”或“沙漏變形（通常沒(méi)有剛度，網(wǎng)格變形呈現(xiàn)鋸齒狀）”的數(shù)值不穩(wěn)定性的技術(shù)。
圖1. 沙漏模態(tài)示意圖
當(dāng)使用某些類型的有限元單元（如四面體單元）時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一種不希望的扭曲模態(tài)，表現(xiàn)為模擬結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)了一些異常的
基于FLUENT/UDF 模擬先以0.5℃/s升溫，再保持70℃溫度不變工況，模擬根據(jù)PID溫度控制過(guò)程，根據(jù)設(shè)置sensor溫度和仿真sensor溫度來(lái)評(píng)估，PID參數(shù)設(shè)置合理性；
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除了單回路方法之外，廣泛用于操作或自動(dòng)化工業(yè)過(guò)程的各種先進(jìn)控制系統(tǒng)包括：
級(jí)聯(lián)控制：也 稱為主控制和輔助控制類型，由提供設(shè)定點(diǎn)的主回路和根據(jù)設(shè)定點(diǎn)工作的輔助回路組成，減少主控制變量的變化。級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)的一個(gè)例子是夾套反應(yīng)器，其中反應(yīng)器溫度控制器通過(guò)向夾套溫度控制器提供設(shè)定值來(lái)充當(dāng)引發(fā)器。在這里，夾套的職責(zé)是維持反應(yīng)器的內(nèi)部溫度。
前饋控制： 這種類型的控制系統(tǒng)是預(yù)測(cè)性的。
冶金生產(chǎn)中需要許多傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器。其實(shí)這個(gè)過(guò)程中重要的是流量傳感器，冶金生產(chǎn)過(guò)程中需要測(cè)量各種流量,這不僅是統(tǒng)計(jì)的需要，也是控制熱工過(guò)程的需要。例如，在冶金行業(yè)的連鑄鋼、連軋鋼和煉鋼電爐的冷卻水溫度的流量控制過(guò)程中。由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，因此流量的測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，從被測(cè)流體來(lái)說(shuō)，包括氣體、液體和混合流體這3種不同物理性質(zhì)的流體；從測(cè)量條件來(lái)說(shuō)，又是多種多樣的，僅在冶金工業(yè)生產(chǎn)中使用的液體
隨著內(nèi)窺鏡技術(shù)的進(jìn)步和欽激光碎石術(shù)的發(fā)展,目前臨床上絕大多數(shù)尿路結(jié)石患者已無(wú)需行開(kāi)放手術(shù)取石。相對(duì)于人工建立取石通道的經(jīng)皮腎鏡碎石術(shù)，輸尿管軟鏡可循人體自然腔道操作，為處理腎內(nèi)結(jié)石提供了更為有效、安全的治療途徑。
但使用輸尿管軟鏡會(huì)致術(shù)后嚴(yán)重引起腎功能損害、菌血癥、感染性休克等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。追蹤其原因主要有兩方面：一方面為保證碎石過(guò)程中術(shù)野清晰，需要向腎盂注水，且對(duì)灌注水壓要求較高
有朋友需要使用fluent來(lái)仿真電子設(shè)備或服務(wù)器或電池系統(tǒng)的溫度控制過(guò)程嗎，近期打算做一個(gè)仿真教程，有需要的請(qǐng)留言
在“波峰焊”工藝過(guò)程中，“錫珠”的產(chǎn)生有兩種狀況：一種是在板子剛接觸到錫液時(shí)，因?yàn)橹竸┗虬宀谋旧淼乃葸^(guò)多或高沸點(diǎn)溶劑沒(méi)有充分揮發(fā)，遇到溫度較高的錫液時(shí)驟然揮發(fā)，較大的溫差致使液態(tài)焊錫飛濺出去，形成細(xì)小錫珠；另一種情況是在線路板離開(kāi)液態(tài)焊錫的時(shí)候，當(dāng)線路板與錫波分離時(shí)，線路板順著管腳延伸的方向會(huì)拉出錫柱，在助焊劑的潤(rùn)濕作用及錫液自身流動(dòng)性的作用下，多余的焊錫會(huì)落回錫缸中，因此而濺起的焊錫有時(shí)會(huì)落在線路板上
（2）先進(jìn)過(guò)程控制（advanced process control，APC）軟件采用先進(jìn)的控制理論和控制方法，以工藝過(guò)程分析和數(shù)學(xué)模型計(jì)算為核心，工廠控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)為信息載體，使生產(chǎn)過(guò)程控制由原來(lái)常規(guī)的PID控制過(guò)渡到多變量模型預(yù)測(cè)控制，最終實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性，并提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的目的。先進(jìn)控制系統(tǒng)是企業(yè)實(shí)現(xiàn)管控一體化的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)信息化與自動(dòng)化融合的重要手段。
具體包括：先進(jìn)過(guò)程控制（APC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、組態(tài)軟件、分布式數(shù)控與機(jī)器數(shù)據(jù)采集（DNC/MDC），以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全軟件等。其中，DCS、PLC和SCADA的控制軟件與硬件設(shè)備緊密集成，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
