闭环控制

随着冶金技术的快速发展，闭环控制越来越多的应用于生产实践，闭环控制的成功实现使我们的生产自动化程度不断提高。那么到底什么是闭环控制呢? 闭环控制工作原理是什么? 闭环控制系统的特征是什么?维护闭环控制系统时的注意事项又有哪些呢?下面我们就来了解这些问题.

闭环控制概述

闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式，它是在测量出实际与计划发生偏差时，按定额或标准来进行纠正的。闭环控制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量，一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制，自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制. 　　

在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。从反馈实现的具体方式来看，正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式，即输出量回馈到输入端后，与输入量进行加减的统一性整合后，作为新的控制输出，去进一步控制输出量。实际上，输出量对输入量的回馈远不止这些方式。这表现为：运算上，不止于加减运算，还包括更广域的数学运算；回馈方式上，输出量对输入量的回馈，也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出，输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。

闭环控制的工作原理

当受控客体受干扰的影响，其实现状态与期望状态出现偏差时，控制主体将根据这种偏差发出新的指令，以纠正偏差，抵消干扰的作用。在闭环控制中，由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，所以有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现。管理中所实行的控制大多是闭环控制，所用的控制原理主要是反馈原理。这种控制如下图所示：

式中CF称反馈因子或控制参数，它反映闭环控制系统的反馈功能或控制功能。管理中所运用的反馈原理主要是负反馈原理，其反馈回路的流程如下图所示：

　　　　　　　　　　　　负反馈原理反馈回路的流程图

闭环控制系统的特征

闭环控制系统是根据被控量与给定值的偏差进行控制的系统

　　　　　　　　　　　　　　　
                                                        　闭环控制系统描述
　　　　　　　　　　　　　
1.编制数控程序---- (1)在充分的工艺分析的基础上，确定零件的编程坐标系，计算零件的几何元素的坐标参数。(2)然后确定：加工工艺路线或加工顺序；主运动的启、停、方向、变速；进给运动的速度大小；选择刀具等工艺参数，以及冷却液开、关等辅助作。(3)再按标准格式用文字、数字和符号编制零件加工的数控程序单。(4) 编程的工作，可由人工进行，或者由自动编程计算机系统来完成。比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。(5) 编好的数控程序，存放在便于保存和输入到数控装置的一种存储载体上。

2．输入装置 编制好的程序载体上的数控程序代码，经输入装置传送并存人数控装置内。输入装置可以是光电阅读机、磁带机、软盘驱动器或是数控装置上的键盘。有些数控装置，可与计算机用通信方式直接传送数控程序。

3．数控装置---- 是数控机床的控制单元，由专用或通用计算机作为核心，输人装置接收的数控程序，经数控装置系统软件和逻辑电路进行编译、运算和处理后，输出控制信号控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。

4. 伺服驱动系统---接收数控装置发来的速度和位移信号，控制伺服电机的运动速度、方向。伺服驱动系统一般由伺服电路和伺服电机组成，并与机床上的机械传动部件组成数控机床的进给系统。对机床的每个作伺服进给运动的轴，都配有一套伺服驱动系统。伺服驱动系统有开环和闭环之分。

5.辅助机能控制装置---是介于数控装置和机床的机械、液压部件之间的强电控制装置，其主要作用是接收数控装置输出的主运动变速、刀具的选择与交换、辅助装置的动作等信号，经必要的逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的电器、液压、气动和机械部件，完成指令所规定的动作。此外，还有机床的某些状态经它送给数控装置进行处理。

6.反馈系统是位置检测装置与伺服系统配套组成闭环伺服驱动系统-----它测量执行部件的实际进给位置，并把这一信息送给伺服系统与指令位置进行比较，将其误差转换、放大后控制执行部件的进给运动。

维护闭环控制系统时的注意事项

闭环控制 系统主要由压力传感器（编码器），位置传感器，控制器和伺服阀（电机）等构成一个闭环的系统，按系统的需求来分别做到或按序做到速度闭环控制，位置闭环控制和压力闭环控制。
 
在我们现有的闭环控制系统中按被控对象分类可分为三类，即机械设备如轧机、剪刀机、活套、磨床等；液压设备如比例阀、伺服阀、油箱油位与油温等；水系统如泵。这些闭环控制系统按对系统影响的因素多少来看，我们现有的设备控制水平是不同的。从高到低排序是热轧、高线、小型等。闭环控制系统产生的问题涉及电器、工艺、机械、液压润滑、水、气等。判断原因的范围是比较大的。缩小范围找到原因是必须的。因而需要对问题判别做出规则：

一级轧钢模式下产生的问题应先检查消除报警。

在全线模拟时产生的问题可改为在一级轧钢模式下模拟来对比检查。

查找问题应在工艺条件符合要求的情况下查找。

（4）检修闭环控制系统前应对检修方案对安全及合理性作详细审查。

（5）要排除前道工序对后道工序产生影响。
 
（6）没有确认不能试车。
 
（7）出问题时要注意同一时刻谁先出错。

（8）在调试完成后，单个系统出问题应先查硬件及检测元件。

（9）模拟与设备动作时间同时达到要求。

（10）检修闭环控制系统前充分审查更换部件对控制产生的影响。

（11）检修完成时必须要对闭环控制系统检测元件作检查。试车原则是先单机或单系统，后联动。

闭环控制技术的提高还需要我们不断地学习，而如果从书本或手册上学习，仅能学到本专业的部分知识，其实践指导能力有限。这需要我们掌握别的专业的一些知识才能维护好设备，才能真正了解设备控制的全过程。现在冶金行业大量使用PLC、伺服（位置、速度）控制。这些技术的特点是理论与实际的差距大。调试需要以现场的实际设备为实际的数学模型，运用试验总结的理论来使设备实际控制达到理论要求。plc是一个非常强调实践经验的技术。因而需要我们在实践中不断总结经验；不断提高自己判断问题的能力。