先進過程控制的案例
先進PID控制及其MATLAB仿真
先進PID控制及其MATLAB仿真
淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
圖 1 三相交流永磁電動機
圖 2 永磁同步電機的定子
圖 3 電機控制器工作過程
三相交流永磁同步電動機的轉子和發電機轉子組成基本一樣，由永磁體和轉子鐵心、轉子繞組等組成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁材料，轉子鐵心選用實心鋼或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓。和普通電機不同的地方是永磁同步電機要裝有轉子永磁體位置檢測器。
永磁體位置檢測器起到傳感器的作用，裝在三相交流永磁同步驅動電機當中，是用來檢測轉子的 N 極、S 極的位 置的，主要給電機轉向改變提供信號。永磁體位置檢測器的類型有光電編碼式、磁敏式、電磁式等，無論哪種測量方式， 只是安裝的體積、方便程度、成本及可靠性不同而已。
永磁同步電機的工作時，電機的轉子就是一個永磁體，N 極、S 極沿圓周方向交替排列，定子就相當于一個旋轉的磁場。當驅動電機工作時，在定子當中就感應出磁動勢，轉子就受到磁場中磁力的影響開始和定子一起旋轉。
驅動電機轉子 N 極 S 極的位置通過位置檢測器傳給驅動電機控制模塊，控制模塊內部元件進行分析后，確定當前轉子 N 極 S 極的所在位置，觸發控制信號，控制所對應的功率三極管的導通與否，按一定的順序給驅動電機中定子的三個線圈進行通電，從而驅動電機開始運轉工作。
驅動電機系統的控制核心是驅動電機控制模塊，驅動電機控制模塊主要采用三相兩電平電壓源型逆變器。驅動電機控制系統中的各種傳感器將信號反饋給控制模塊，控制模塊根據檢測測出的電流信號、電壓信號、溫度信號對電機當前運行狀態進行監測并調整相應的參數，完成控制。驅動電機控制模塊根據溫度傳感器反饋的信息，再通過 CAN 線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風扇的開啟與否、冷卻系統循環的路線，確保電機保持在理想溫度下工作。
驅動電機控制系統工作過程見圖 3。
展開 先進的控制和耦合 1-D、3-D CFD 仿真可實現最佳工廠性能和安全性
如今，先進的控制和校準單元、過程模擬技術以及1-D 和 3-D CFD 模擬工具可以幫助設計和控制組件或整個處理單元，以實現最佳工廠性能，從而大幅降低發生災難的可能性。相反，有時我們會對這些新興技術感到不安全，因為這些技術有一天或已經變得太復雜，以至于我們的文明無法控制！
控制和校準單元
擁有現代化基礎設施和高生產負荷的工業工廠需要先進的控制和校準裝置，不僅是為了提高工廠的性能，也是為了確保安全并符合監管機構實施的排放協議。自動化校準解決方案可以通過校準管理軟件以計量有效的方式指導不太熟練的員工，從而降低成本，提高校準效率，并且符合行業標準。值得注意的是，在核電站中使用高精度校準器可以將發電量提高高達 2%。
除了單回路方法之外，廣泛用于操作或自動化工業過程的各種先進控制系統包括：
級聯控制：也 稱為主控制和輔助控制類型，由提供設定點的主回路和根據設定點工作的輔助回路組成，減少主控制變量的變化。級聯控制系統的一個例子是夾套反應器，其中反應器溫度控制器通過向夾套溫度控制器提供設定值來充當引發器。在這里，夾套的職責是維持反應器的內部溫度。
前饋控制： 這種類型的控制系統是預測性的。在這里，控制器預測干擾并在進入系統之前將其清除。受控變量的預測是根據過程建模信息完成的，如果該信息不可用，則可以使用開環步驟生成該信息。對于干擾測量困難的情況，可以結合使用反饋和前饋控制系統。
比例控制： 這種類型的控制系統廣泛應用于化學過程。假設我們將原料流 A、B 和 C 送入連續反應器中。進料流 B 和 C 被視為進料流 A 的比率，即 A 的流量測量值被計算為 B 和 C 的設定點。
多變量控制系統： 此類控制系統使用算法或模型根據多個輸入生成控制器的多個輸出，從而確保過程的有效控制。
展開 回流焊氧氣過程控制的新方式
所有這些都給回流焊工藝提出了新的要求，趨勢就是回流焊采用更先進的熱傳遞方式，達到節約能源，均勻溫度，適合雙面板PCB和新型器件封裝方式的焊接要求，并逐步實現對波峰焊的全面代替。總體來講，回流焊爐正朝著高效、多功能和智能化方向發展。
回流焊技術在電子制造領域并不陌生，我們電腦內使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的，這種設備的內部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經貼好元件的線路板，讓元件兩側的焊料融化后與主板粘結。這種工藝的優勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。
焊接過程中還能避免氧化一般使用惰性氣體保護，這種方式已經有很長的時間了，并已得到較大范圍的應用。由于價格的考慮，一般都是選擇氮氣保護。為保證電子產品在高溫條件下的焊接質量，需要嚴格控制回流焊、波峰焊設備中的氧氣含量這就需要用到測試范圍從空氣（20.95%）到低氧濃度環境（5ppm左右）全覆蓋的氧氣傳感器來全程監控爐內氧含量，從而完善工藝流程，提升產品質量。
新世聯科技的熒光微量氧模塊LOX-TRACE可以在任意氧濃度下工作且不會損壞傳感器。傳感器高精度、高分辨率最高可1PPM。傳統的電化學不易保存、氧化鋯超量程使用會損壞。回流焊中氧濃度需要從常量20.9%降到5PPM左右，熒光微量氧模塊可謂是起到好處。
展開 
《先進功能材料》類似玩橡皮泥的“機械編程”過程實現液晶交聯聚合物網絡可控3D變形
通過精確控制液晶在聚合物網絡中的取向方式，可實現可逆、復雜和大變量的3D形變。此外，液晶對多種刺激可產生響應使得驅動液晶交聯聚合物網絡形變的方式多種多樣，可以是光、電場或磁場等。將液晶交聯聚合物網絡設計成驅動器件應用于柔性機器人，主要有兩個問題函待解決。第一，制備可控3D形變液晶交聯聚合物網絡的過程比較繁瑣。通常需要將液晶灌入表面特殊處理的液晶盒中，并借助其他一些復雜光源輔助設備來精確調控聚合物網絡中液晶的取向。第二，目前主要研發的具備3D形變的液晶交聯聚合物網絡主要為薄膜，難于設計和制備纖維和管等幾何形狀的驅動器件。
“機械編程”賦予液晶交聯聚合物網絡可逆、復雜和大變量的3D形變的示意圖
針對以上問題，滑鐵盧大學趙博欣教授課題組在《先進功能材料》上發表題為＂Programmable 3D Shape Changes in Liquid Crystal Polymer Networks of Uniaxial Orientation＂的研究論文。該論文研發了一種“機械編程”過程，拉伸誘導液晶在聚合物網絡中單軸取向，通過機械塑形將聚合物網絡塑造成任意的形狀（卷曲、螺旋或馬蹄），紫外光照以固定液晶取向和機械塑形。這種賦予液晶交聯聚合物網絡可逆、復雜和大變量的3D形變的“機械編程”過程和我們小時候玩橡皮泥類似，操作簡單，雙手就能設計得到我們想要的各種復雜的3D形變。此外，“機械編程”過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聚合物網絡如薄膜、纖維和管。這項研究不但推動了液晶交聯聚合物網絡在柔性機器人中的應用，也為液晶交聯聚合物網絡在智能織物、生物仿生和神經纖維中的應用開了大門。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.201802809 來源：高分子科學前沿
展開 英飛凌推出具備強大計算能力和并滿足高效率和安全標準先進特性的全新汽車微控制器系列
2010年8月17日，德國紐必堡訊——英飛凌科技股份公司（FSE：IFX /OTCQX：IFNNY）近日推出適用于汽車動力總成和底盤應用的全新AUDO MAX系列32位微控制器。AUDO MAX系列可為發動機管理系統滿足歐5和歐6排放標準提供支持，使電動汽車的動力總成功能實現電氣化。AUDO MAX系列的主要特性包括：高達300MHz的最大時鐘頻率、SENT和FlexRay?等高速接口以及利用PRO-SIL?特性為先進安全設計提供全面支持。此外，這種全新的微控制器適用于在高達170°C*的溫度條件下使用。AUDO MAX系列以TriCore?處理器架構為基礎，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時功能，目前還沒有哪種動力總成和底盤應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務總經理Peter Schaefer指出，“其中兩款器件——TC1793和TC1798——的時鐘頻率高達300MHz，比時鐘頻率為180MHz的上一代產品快66%。”
對于內燃機控制應用而言，AUDO MAX系列可以為每個缸單獨計算最理想的空燃比和確定最佳燃油噴射量和點火時間。AUDO MAX系列的全面安全特性支持動力總成和底盤應用實現更高安全水平，例如連續減震控制系統。此外，AUDO MAX還十分適用于采用線控技術的車輛的自動變速箱控制。
英飛凌還推出可在高達170°C環境溫度下工作、十分適用于自動變速箱應用的裸晶版AUDO MAX器件。AUDO MAX系列的其他特性包括出色的硬件和軟件擴展性以及向前兼容其前代系統AUDO FUTURE——如今已應用于許多車用電機控制系統。
展開 自動駕駛的控制過程還需要解決哪些規控問題
圖2 駕駛員接管切換過程示意圖
該模式的優點包括：駕駛人和機器之間不存在交互和耦合，車輛控制過程明確清晰；駕駛方式改變較小，駕駛人適應性好。而它的缺點主要是在駕駛權切換過程中，難以保證駕駛人具有良好的工作狀態。在機器駕駛過程中，駕駛人注意力可能已經分散，當控制1權被切換到駕駛人是你，需要駕駛人幾種注意力，重新形成對周圍駕駛環境的感知。這一過程存在較大的不確定性，制約了控制權的自由切換。因此，該模式的主要設計難點在于如何評價駕駛人和機器哪一方面的表現更優，并在此基礎上根據駕駛人狀態等因素合理選擇駕駛權切換時機，實現控制權平滑、無憂切換。
在共享型人機共駕系統中，駕駛人和機器同時占有車輛的控制權，兩者通過操縱機構進行交互和耦合，任何一方均可實現實時地控制車輛。雙方共同駕駛過程類似于一場博弈，各方會根據自身的目標和對方的行為形成最優的控制輸入，以期望在控制權共享的情況下最大化的實現自身目標。
進一步分析，按照駕駛人和機器控制結合方式的不同，該模式可以分別為串聯式共享型人機共駕和并聯式共享型人機共駕。串聯式共享型人機共駕系統示意圖，機器不直接對操縱輸入端（踏板、轉向）進行控制。僅對按照一定的比例進行疊加或修正，達到駕駛人和機器時間控制車輛的效果。
圖3 串聯式共享型人機共駕系統示意圖
并聯式共享型人機共駕系統示意圖如下，駕駛員和加的控制同時直接施加到操縱輸入端，系統通過調節控制權系數K實現人機耦合優化。實際控制輸入可用以下公式表示：
U=UhK+Um(1-K)
K為控制權分配系數，Uh為駕駛人輸入，Um為機器輸入，U為系統實際輸入。
展開 基于fluent的溫度控制過程的熱仿真分析
有朋友需要使用fluent來仿真電子設備或服務器或電池系統的溫度控制過程嗎，近期打算做一個仿真教程，有需要的請留言
國產統計過程控制（SPC）工具，賦能離散制造智慧升級
從“異常”到“歸因”，正是統計過程控制（Statistical Process Control，SPC）的核心價值。
一、一段話了解SPC
SPC是一種基于數據的科學管理方法，通過實時監控關鍵質量參數，利用數學模型識別生產中的異常波動。讓你在不良品出現前，就察覺出工藝流程的“亞健康”狀態，被稱為質量控制的“防火墻”。
二、誰需要SPC
■ 行業領域： 汽車、電子、家電、化工等對穩定性、一致性有極高要求的制造企業。
■ 質量工程（QE）：從海量數據中獲取 Cpk 指標，即過程能力指數（Process Capability Index），定量反映產線質量水平高低。
■ 工藝工程（ME）： 尋找波動根因，優化生產參數 。
■ 現場操作員： 實時接收異常預警，快速響應。
三、SPC工具優缺點一覽
目前市面上常見的質控方式各具特色，讓不少企業選擇困難：
四、天洑 DTEmpower：低代碼SPC工具
作為工業智慧化領域的國家級專精特新“小巨人”企業，天洑面對小批量多品種的離散制造企業，自研的智能數據建模軟件DTEmpower 提供了一套“智能數據治理 + 專業統計分析 + AI 根因診斷”的一體化解決方案 。
1、AI驅動的根因分析
這是 DTEmpower 的核心優勢，它集成了回歸、時序、分類、聚類等 150 余種機器學習算法，且低代碼易上手，不需要深厚的算法背景，通過拖拽式建模和 AI Agent 輔助，質量工程師可以快速建立回歸模型或分類模型，量化各工藝因子對良率的貢獻率，實現“智能故障搜索”。
展開 PLC控制系統在實際調試過程中常見的3個問題
在實際調試過程中，有時出現這樣的情況，一個軟件系統從理論上推敲能完全符合機械設備的工藝要求，而在運行過程中無論如何也不能投入正常運轉，在系統調試過程中，除考慮軟件設計的方法外，還可以從以下幾個方面尋求解決的途徑。
從上面的響應時間估算公式可以看出，輸入信號的響應時間由掃描周期決定，掃描周期一方面取決于系統的硬件配置，另一方面由控制軟件中使用的指令和指令的條數決定，在砌塊成型機自動控制系統調試過程中發生這樣的情況，自動推板過程(把砌塊從成型臺上送到輸送機上的過程)的啟動，要靠成型工藝過程的完成信號來啟動，輸送磚坯的過程完成同時完成了送板的過程，通知控制系統可以完成下一個成型過程。
單從程序的執行順序上考察，控制時序的安排是正確的，可是，在調試的過程中發現，系統實際的控制時序是，當第一個成型過程完成后，并不進行自動推板過程，而是直接開始下一個成型過程，遇到這種情況，設計者和用戶的第一反應一般都是懷疑程序設計錯誤。經反復檢查程序，未發現錯誤，這時才考慮到可能是指令的響應時間產生了問題。
砌塊成型機的控制系統是一個龐大的系統，其軟件控制指令達五六百條。成型過程啟動信號，由一個成型過程的結束信號和有板信號產生，這時，就將產生這樣的情況，在某個掃描周期內掃描到HR002信號，在執行置位推板過程，直接進行下一個成型過程，這可能是由于輸入信號的響應時間過長引起的，在這種情況下，由于硬件配置不能改變，指令條數也不可改變，處理過程中，設法在軟件上做調整，使成型過程結束信號早點發生，問題得到了解決。
2、軟件復位
在PLC程序設計中使用最平常的一種是稱為保持繼電器的內部繼電器。
展開 晶圓切割機，切割過程如何控制良品率？
如何控制晶圓良率
很多半導體公司都有專門從事良率提升的工程師，晶圓代工廠有良率工程師專門負責良率提升（YE）部門負責提升晶圓良率，Fabless的運營部門有產品工程師（PE）負責負責提高成品率。由于領域不同，這些工程師的側重點也會不同。晶圓廠的良率工程師非常精通制造過程。他們主要使用公司的良率管理系統（YMS）對一些與工藝相關的數據進行良率分析。
對于實際生產線對于晶圓制造來說，監控每臺制造設備的穩定性是非常重要的。如上圖所示，可以由記錄設備的關鍵工藝產生，并積累一條隨生產時間變化的波段曲線，形成工藝精度控制的參數點。
最后，晶圓經過測試后，可以通過自動分揀機剔除有缺陷的芯片，也可以對性能參差不齊的芯片進行分揀，例如英特爾CPU晶圓，可以檢測出性能更好的芯片。i7處理器芯片，幾乎做成了i5芯片，其實是媽媽生的，區別就是一個好看，一個丑。
也有不同尺寸的晶圓。同一條生產線的良率會有所不同。小圓片的良率不一定要高于大圓片。這也與設備工藝的匹配程度有關。晶圓通常在邊緣區域具有最壞的裸片。因此，很多生產線都追求大尺寸晶圓，使得邊緣壞芯的比例相對較低。
但大尺寸晶圓面臨著應力、成膜等諸多先天問題。例如，前幾年半導體熱衷于10英寸和12英寸生產線，導致8英寸和6英寸生產線被放棄。甚至半導體設備制造商也沒有為小尺寸晶圓制造設備。
來源 ：陸芯晶圓劃片機
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干貨分享丨“波峰焊”過程中出現“錫珠”的原因及預防控制辦法
在“波峰焊”工藝過程中，“錫珠”的產生有兩種狀況：一種是在板子剛接觸到錫液時，因為助焊劑或板材本身的水份過多或高沸點溶劑沒有充分揮發，遇到溫度較高的錫液時驟然揮發，較大的溫差致使液態焊錫飛濺出去，形成細小錫珠；另一種情況是在線路板離開液態焊錫的時候，當線路板與錫波分離時，線路板順著管腳延伸的方向會拉出錫柱，在助焊劑的潤濕作用及錫液自身流動性的作用下，多余的焊錫會落回錫缸中，因此而濺起的焊錫有時會落在線路板上，從而形成“錫珠”。
因此，我們可以看到，在“波峰焊”防控“錫珠”方面，我們應該從兩個大的方面著手，一方面是助焊劑等原材料的選擇，另一方面是波峰焊的工藝控制。
（一）助焊劑方面的原因分析及預防控制辦法
1、助焊劑中的水份含量較大或超標，在經過預熱時未能充分揮發；
2、助焊劑中有高沸點物質或不易揮發物，經預熱時不能充分揮發；
這兩種原因是助焊劑本身“質量”問題所引起的，在實際焊接工藝中，可以通過“提高預熱溫度或放慢走板速度等來解決”。除此之外，在選用助焊劑前應針對供商所提供樣品進行實際工藝的確認，并記錄試用時的標準工藝，在沒有“錫珠”出現的情況下，審核供應商所提供的其他說明資料，在以后的收貨及驗收過程中，應核對供應商最初的說明資料。
展開 自動駕駛的控制過程還需要解決哪些規控問題
以駕駛人接管機器為例，切換過程如下圖表示。
圖2 駕駛員接管切換過程示意圖
該模式的優點包括：
駕駛人和機器之間不存在交互和耦合，車輛控制過程明確清晰；駕駛方式改變較小，駕駛人適應性好。而它的缺點主要是在駕駛權切換過程中，難以保證駕駛人具有良好的工作狀態。在機器駕駛過程中，駕駛人注意力可能已經分散，當控制1權被切換到駕駛人是你，需要駕駛人幾種注意力，重新形成對周圍駕駛環境的感知。這一過程存在較大的不確定性，制約了控制權的自由切換。因此，該模式的主要設計難點在于如何評價駕駛人和機器哪一方面的表現更優，并在此基礎上根據駕駛人狀態等因素合理選擇駕駛權切換時機，實現控制權平滑、無憂切換。
在共享型人機共駕系統中，駕駛人和機器同時占有車輛的控制權，兩者通過操縱機構進行交互和耦合，任何一方均可實現實時地控制車輛。雙方共同駕駛過程類似于一場博弈，各方會根據自身的目標和對方的行為形成最優的控制輸入，以期望在控制權共享的情況下最大化的實現自身目標。
進一步分析，按照駕駛人和機器控制結合方式的不同，該模式可以分別為串聯式共享型人機共駕和并聯式共享型人機共駕。串聯式共享型人機共駕系統示意圖，機器不直接對操縱輸入端（踏板、轉向）進行控制。僅對按照一定的比例進行疊加或修正，達到駕駛人和機器時間控制車輛的效果。
圖3 串聯式共享型人機共駕系統示意圖
并聯式共享型人機共駕系統示意圖如下，駕駛員和加的控制同時直接施加到操縱輸入端，系統通過調節控制權系數K實現人機耦合優化。
展開 丨標準丨過程測量與控制儀表20505-2014
標準
過程測量與控制儀表的功能標志及圖形符號
編輯丨鉆石海
出品丨電氣CAD吧
今天給大家分享的是與儀表控制相關的化工行業標準，主要用在流程圖（P&ID）上顯示的儀表位號（PCT LOOP、PCT LOOP FUNCTION），適用于化工自控專業設計中儀表回路號、儀表位號的編制以及儀表圖形符號的規定及應用。本標準與ANSI ISA S5.1-19849（R1992）基本吻合，且GB/T 2625-81《過程檢測和控制流程圖用圖形符號》也來源于此。有需要的小伙伴可以登陸電氣CAD吧下載。
如何理解有限元分析過程中的沙漏控制？
沙漏控制是在進行有限元分析時常見的一個概念，涉及到數值計算中的穩定性和精度問題。
沙漏控制（Hourglass Control）：在有限元分析中，沙漏控制是一種用來減少或消除稱為“沙漏模態”或“沙漏變形（通常沒有剛度，網格變形呈現鋸齒狀）”的數值不穩定性的技術。
圖1. 沙漏模態示意圖
當使用某些類型的有限元單元（如四面體單元）時，會出現一種不希望的扭曲模態，表現為模擬結構內部出現了一些異常的、不符合物理規律的形變或運動（其在數學上是穩定的），導致計算結果不準確甚至失真。
沙漏控制技術通過添加額外的數學約束或控制力來抑制這種不穩定性，以保證計算的準確性和可靠性。
可以通過以下方法對計算沙漏進行相關的控制：
使用合適的有限元單元：一些有限元單元在處理某些類型的加載時可能更容易出現計算沙漏，因此在選擇單元類型時需要考慮加載情況和模擬對象的幾何形狀。
增加材料的阻尼：在有限元模擬中，通過增加材料的阻尼可以減小計算沙漏的發生。可以通過修改材料的材料參數或者添加合適的阻尼模型來實現。
改進網格質量：確保網格的質量良好，盡可能使用均勻的網格劃分，避免出現過大或者過小的單元，以及不良的網格變形。一般來說，整體網格細化會明顯減少沙漏的影響。
使用沙漏控制算法：許多有限元分析軟件提供了專門的沙漏控制算法，可以在模擬過程中自動檢測和控制計算沙漏。這些算法通常會在模擬中自動調整加載、約束或材料參數等，以減小計算沙漏的影響。
增加約束條件：增加適當的約束條件可以幫助減小計算沙漏的發生。例如，通過增加固定邊界條件或者添加額外的約束來限制結構的自由度，從而減小計算沙漏的影響。
優化加載條件：某些加載條件可能會導致計算沙漏的出現（如單點載荷），因此可以通過優化加載條件來減小計算沙漏的影響。
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