数字式控制器在工业炉烧嘴的应用维护

2023年下半年,中国钢铁行业面临多重挑战。从需求方面,国内钢铁表观需求量从2020年达到9.25亿吨后逐年下降,到2025年可能降至8.68亿吨。需求结构上,低端钢材需求加速下降,而中高端钢材需求稳中有升。其次,盈利方面,由于经济增速放缓和供需压力增加,预计全年钢价将呈弱势运行,均价可能较2022年下降200元/吨至300元/吨,全年运行区间在2800元/吨至3700元/吨之间。最后,环保和原料方面,环保政策趋严,原料自主可控的需求增强,这些因素都对钢铁行业构成压力,为了应对当前严峻形式,各地钢铁厂开始寻求改变,进行设备优化技术改进,降低生产成本。

面向悬浮光力系统的集成化反馈控制器研究

悬浮光力系统具有高灵敏度、高稳定性和低耗散等特点,有望发展成为新型高性能力学传感器。针对目前悬浮光力系统存在的反馈控制器兼容性差、软硬件成本高、集成度低等问题,提出了一种兼容多种反馈控制模式的软硬件设计方案,并研制了一套高度集成的反馈控制器,在160 mm×170 mm×42 mm的尺寸上集成了六通道模数/数模转换器、滤波器、现场可编程门阵列+微处理器(FPGA+ARM)等功能模块,并且开发了基于数字锁相环和比例积分微分(PID)控制器的控制算法,最终在同一套硬件系统上实现了跨尺度微粒的运动信息采集和反馈控制,以及数十赫兹至亚兆赫兹的感知带宽。实验结果表明,该集成反馈控制器能够实现超高真空(10-6 Pa量级)下亚微米及微米尺度微粒的稳定悬浮和运动控制。在扩展系统感知带宽的同时减小了整体体积,为悬浮光力传感技术的器件化奠定了基础。

弱电网下光伏并网逆变器的数字H_(∞)鲁棒控制器设计

针对弱电网下光伏并网逆变器可能发生的失稳现象,提出一种光伏并网逆变器的数字H_(∞)鲁棒控制器设计方法。首先建立传统控制策略下光伏并网逆变器的控制模型,并分析其在弱电网条件下的稳定性。为了提高LCL型光伏并网逆变器对电网阻抗变化的鲁棒性,考虑数字控制延时的影响,通过建立离散域下光伏并网逆变器的标准H_(∞)控制模型,并设计加权函数,求得光伏并网逆变器的数字H_(∞)控制器。与传统的双闭环控制策略相比,理论分析与仿真和实验结果均表明,所设计的数字H_(∞)控制器可显著增强弱电网条件下光伏并网逆变器的稳定性。

基于嵌入式DDC控制器的通信楼宇自控系统设计

楼宇自控系统是在楼宇建筑中综合监管机电设备的智能系统。因建筑内机电设备多且分散,无法在局部网络共享通信数据而导致控制效果不佳。为此,设计了基于嵌入式DDC控制器的通信楼宇自控系统。以江森自控MSEA系列产品架构为系统总体结构,设计用户管理操作站。利用SQL标准数据库扩展数据管理服务器,向整个楼宇设备发送命令。使用网络控制引擎,负责监控安装在其现场总线上设备嵌入式DDC控制器。通过嵌入式DDC控制器在局部网络上分享数据,实时监测整个网络。将系统负荷和扰动视为恒定,分析开机过程中室内温度与时间的关系,充分考虑系统滞后问题,设计机电设备最佳启停节能控制方案。采用PID算法控制升温到保温过渡时期温度。测试结果表明,该系统能耗最大值为1250 kW·h,温度最大值为26.0℃,与实际数据一致,说明使用该系统能够达到节能、控温的目的。

一种DDC控制器开放式CAN-EB扩展总线设计与实现

本文提出了一种基于CAN协议总线且用于DDC控制器的主控制器与扩展模块之间的CAN-EB协议消息传输模型。DDC控制系统由一个主控制器和多个扩展模块组成,搭建了由现场设备、扩展模块到主控制器的完整通信链路,实现了主控制器、扩展模块和现场设备的双向通信。实验测试结果表明,CAN-EB模型能满足DDC主控制器在接入不同类型扩展模块下的数据配置和数据交互功能,很好地实现大数据量的传输,并实现较长的扩展距离,满足自控系统中DDC控制系统的扩展应用需求。

应用嵌入式微控制器的数字频率合成实现方法

无需专用集成电路,仅由嵌入式微控制器实现直接数字频率合成(DDS)而生成波形信号具有经济、灵活、可靠等优点。借助嵌入式微控制器内的定时器、直接存储器存取(DMA)与数模转换(DAC)等片上外设,提出基于定时中断和DMA实现DDS生成波形信号的方法。基于定时中断实现DDS生成波形信号的方法无需借助片上DMA,对嵌入式微控制器的要求较低。基于DMA实现DDS生成信号的方法,数据从信号预存区到DAC的传送由并行于CPU工作的DMA完成,支持较高的DDS时钟频率。以正弦信号为例,采用中高端嵌入式微控制器对实现DDS生成信号的两种方法进行实验,结果表明,基于定时中断与DMA的两种方法均能生成波形优异、幅度稳定的信号,但DMA法支持更宽的信号频率范围。

可编程控制器在石油焦化装置中联锁系统的应用与设计分析

随着科技和国民经济的快速发展,机械自动化和可编程控制成为时代的潮流。目前,很多设备需满足高效率、高自动化的要求,为满足高效率、高自动化要求,组合机床常常被用来加工特殊的设备和特殊的工件。可编程序控制PLC的出现成功地解决了安装复杂、维修率高的问题,且其程序编制方便、不易受外界干扰、操作灵活,大大提高了机床的灵敏度,降低了运行管理成本、保证了产品质量。

基于逻辑电路CD4066的数字水位控制器设计

太阳能热水器等家用设备供水控制需要使用水位控制器,但基于单片机或复杂计算机系统水位控制技术因为整体价格较高,在太阳能热水器等产品的应用上仍受到经济方面的限制。为此设计了一款基于逻辑电路CD4066的数字水位控制器,准确控制水箱水位,合理控制用水,达到节水目的。本装置利用水的电导性,连续全时段测量水位变化,把测量到的水位转换成相应的电信号,控制逻辑电路接收到该信号后,通过处理,实现水位显示、报警及自动控制等功能。与现有控制水位系统相比,本装置选用的芯片为常用芯片,系统造价低、控制效果好,有助于实现水资源的精细利用,具有广泛的应用场景。

一种带动态环路增益控制器的全数字锁相环

为了提高锁相环的锁定速度,文章提出了一种基于比例积分(PI)控制器和动态环路增益控制器(DLGC)的全数字锁相环。该锁相环中的动态环路增益控制器可以动态校准数字环路滤波器的增益,实现快速锁定。整个系统采用EDA软件中VHDL语言编程实现,并进行计算机仿真。仿真结果表明,具有电路结构简单灵活、锁定速度快、低功耗和易于集成的特点。

一种液压装置控制器的设计及其控制技术研究

介绍了一种液压装置控制器的设计。通过梳理某液压装置所需控制与检测信号类型,进行液压装置控制器的设计。该控制器是基于数字信号处理(DSP)控制芯片,能够实现液压装置的控制和相关传感器检测,并对控制方法和控制算法进行了研究,其已应用于某水面无人遥控艇装置控制系统中,设计方案成熟可靠。

施耐德电气运动控制家族添新,ModiconM310运动控制器发布

日前,全球能源管理与自动化领域的数字化转型专家施耐德电气发布新一代ModiconM310运动控制器。作为施耐德电气运动控制家族产品的最新力作,ModiconM310运动控制器基于IntelX86硬件平台和Codesys3.5SP19软件平台开发,支持EtherCAT总线,拥有强大算力、高易用性和高灵活度,能够助力工业企业打造高端制造设备及自动化产线。

隔离式双向功率转换器的数字控制

本文探讨隔离式双向DC-DC功率传输的实现方案,即通过调整专用数字控制器,使其除了具有标准的正向功率传输(FPT)功能外,还支持反向功率传输(RPT)功能。文中将介绍系统建模、电路设计和仿真,并通过实验对理论概念进行了验证。应用表明,在两个能量传输方向上,转换效率始终高于94%。

目标控制器数字孪生系统的研究与设计

随着目标控制器(OC,Object Controller)系统在轨道交通领域的推广应用,其硬件投入较高、研发周期较长、环境搭建较为复杂的问题逐渐显现。文章根据OC系统的架构和特点,基于模块化设计,研究开发了OC数字孪生系统,利用SkyEye进行OC数字孪生系统的开发构建,对OC系统进行软硬件功能仿真,实现对OC系统的虚拟化。OC数字孪生系统已在上海地铁3号及4号线改造工程中上线试运行,运行效果良好,可有效缓解开发调试工作和测试工作形成的资源冲突问题,节省硬件资源和时间成本。

边缘控制器数字IO扩展功能板开发

针对边缘控制器最重要的输入输出功能板,本研究在电路设计上采用四层PCB设计工艺,外引出12-14路IO输入输出端子,外接NPN/PNP选择电路、Type-C及8路软排线接口,应用高性价比的树莓派RP2040微处理器进行核心板接口通信,设计了功能板控制流程,并基于Python语言通过循环检测IO端口电平信息或接收核心板数据来实现IO口的输入输出响应。在工程设计上,本研究还兼顾了功能板的机械尺寸与布局,使其结构紧凑,布局合理。

数字解耦控制器设计及其在DDC上的实现

介绍了一种通过设计数字解耦控制器来实现解耦的方法。该方法的优势在于它是通过软件的方式来实现解耦,无须增加任何硬件,在大大地节约了成本的同时也提高控制系统的稳定性能。数字解耦控制器在实际系统中的应用表明该方法取得了良好的控制效果。论文在介绍了目前常用四种解耦方法的基础上对数字解耦控制器的设计思想进行了论述,进而详细地介绍了数字解耦控制器的设计步骤,给出了数字解耦控制器的算法流程图。

多区域VAV空调系统及其局部DDC控制器的动态模拟

本文以多区域ＶＡＶ空调系统的控制分析为目的，建立了能够反映系统能量和室内热舒适性及空气质量的动态仿真程序，它可以模拟建筑物和ＶＡＶ空调系统及其局部控制器的实际工作状况。通过对实际系统的实验获取所需参数，同时调整局部控制器的参数，保证系统的稳定控制。为实际的上位机或ＢＭＳ中央控制系统的优化控制方案的设计和应用提供便利的试验条件。

分数阶PID控制器及其数字实现

提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器),把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于某些整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果.给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式,运用Grünwald-Letnicov分数微积分定义,取有限项作近似处理,从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器.仿真结果证明了所给方法的有效性.

基于FPGA的DC/DC数字PWM控制器研究

提出了一种采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现高开关频率高精度DC/DC数字PWM控制器的方案。介绍了以CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器的数字PWM控制器各个部分的功能及其具体实现。以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路,实现了全数字、高精度、高开关频率的DC/DC开关电源。

智能控制系统中DDC控制器对电磁脉冲的敏感度试验

组建了典型 DDC控制系统的试验模型 ,分别在 2种电磁脉冲模拟器中对其进行了干扰试验 ,测量了不同试验状态下 DDC控制系统受干扰的场强阈值。对系统不同环节的脉冲干扰试验表明 ,DDC通讯线路是引入干扰的主要途径 ,受控设备电源线引入的干扰也会通过其附近 DDC通讯线路对系统形成较强的耦合并导致系统误动作 ,在此基础上讨论了 DDC控制系统的防护措施。

有限字长数字控制器的实稳定半径最优实现

主要讨论了有限字长 (FWL)数字控制器的一种最优实现问题 ,考察了一个典型的采样反馈系统 ,将实有理稳定半径测度应用到有限字长数字控制器的实现问题中 ,对实稳定半径测度进行优化 ,并由此得到控制器的最优状态变换矩阵和最优结构及最小字长 .数值算例验证了优化的结果是有效的 。