北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang

材料成形自动控制理论基础总结版

1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统，

它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。

2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。

3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制

造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。

4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。(2)控制项目众多。(3)调节速度快。(4)参数之

间相互耦合影响。(5) 控制结果综合性强。

5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。(2)轧制速度不断提高。(3)生产过程计算

机控制。(4) 产品质量和精度高标准交货。(5)操作者具有较高技术水平。

6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。

7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布

计算机通讯网络四大部分。

8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的

计算机控制取代了常规模拟控制。(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。

(3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在

轧线上得到成功应用。(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。

9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的

控制活动。

10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。

11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。

12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利

用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。

13.轧件厚度闭环自动控制系统：它是借助于测厚仪测出实际的轧出厚度，并转换成相应的

电压信号，然后将它与所要求的目标厚度相当的电压信号进行比较，得到与厚度偏差相当的偏差信号。偏差信号经放大器放大，控制可控桂导通角度，调节电动机通电时间，使压下螺丝向上或向下移动，从而使棍缝相应地改变。

14.复合控制系统：将开环和闭环系统合在一块进行控制的自动控制系统。

15.在机械运动系统中总是存在运动部件的惯性、与运动速度相关的摩擦阻力和工作负荷的

大小不同，因而在自动控制过程中，它们会不同程度地使得执行机构的动作不能及时地随着输人信号变化。

16.系统的暂态品质：调节过程的快慢，振荡次数，以及振荡时被控量与给定值之间的最

大误差。

17.控制系统静态是指被控制量不随时间变化的平衡状态，动态是指被控量随时间变化的不

平衡状态。

18.自动控制系统的性能质量要求：稳定性、准确性、快速性。

19.PID控制：对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算。比例放大和微分是将偏差放大

或通过微分给予短时间的强烈输出，这可以加快启动，减少死区。积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。减少比例放大或增加对象变动的阻尼可以减少震荡幅度,但也降低系统响应频率。

20.离散实际PID控制算法：(1)位置式。(2)增量式。(3)速度式。

21.调节器：是实现PID运算的专门装置，最初由模拟放大器组成，调节器面板上有参数调

节旋钮。

22.执行器：是电力驱动的机械装置或受控的电力电源。

23.DDZ（电动组合仪表）：它是一整套具有各自单一功能的模拟电动控制仪表模块，包括

调节器、加法器、开方器等。它由控制单元和指示单元两部分组成。

24.模拟调节器功能单一，构成复杂，运算很不方便，逐步被数字调节器替代。数宇调节器

除完成一般运算和PID算法外，还扩展许多功能。

25.自动控制系统中，执行器起具体控制作用，调节器运算的结果依靠执行器完成控制过程。

电动执行器本身是个小闭环系统，它具有广泛含义，如轧钢大电机、打印机驱动步进电机。它也有检测和比较环节。如电动阀主体是由执行机构和调节阀两部分组成的，电动执行器使用电动机等动力来启闭调节阀。

26.数学模型：在有计算机控制的轧制过程中，数学模型是生产控制计算机的工作软件。

27.轧制计算机控制的生产过程中的数学模型特点：(1)生产过程由多个环节组成，初始环节

偏差影响后续环节能否按照模型所设定的状态特性运行，数学模型的预报精度直接影响自动控制的效果。(2)由于轧制过程表面摩擦、前后张力随机变化，模型参数不可能跟踪变化，这样即便静态模型准确，使用也不很准确。需要自学习模型，而且已用模型及算法在一定阶段需要修改升级。(3)随着计算能力提高，计算机辅助技术也大有发展。28.常用的数学模型：(1)初等模型。(2)简单的优化模型。(3)微分方程模型。(4)差分方程模

型。(5)数学规划模型。(6)统计回归模型。

29.自适应：是将当前预报的设定值与刚得到的测量值进行比较，用它们的偏差校正数学模

型系数，使数学模型与当前轧制状态相匹配，直到计算值与测量值相一致为止。

30.轧制采用自学习自适应的根本原因：在于影响数学模型实际应用精度的三方面因素。一

个因素是实际材料的不确定性；另外一个因素是轧机的变化；第三个因素是测量仪表的误差。

31.数学模型自学习的基本原理：在线自适应修正。

32.数学模型自学习的计算过程：(1)实际数据处理。(2)自学习条件的判断。(3)自学习系数

的更新。

33.自学习的处理流程：(1) 采集实际数据。(2)检査实际测量数据。(3)计算实际测量数据的

平均值。(4)更新自学习系数。

34.神经网络的应用：用神经网络法预报轧制力，用神经网络法修正轧制力的预报值。用神

经网络法预报温度，用神经网络法修正温度模型的系数。用神经网络法预报轧件的宽展。

用神经网络法进行带钢宽度的短行程控制。用神经网络法进行带坯的优化剪切控制。35.模拟轧钢：是L1级计算机启动，读取现场所有检测装置，但由L2级计算机仿真模拟给

出各架轧机承受轧制力和张力的一种检验操作。在无负荷试车阶段，该功能用于调试，在试运转阶段，用于快速检验。

36.在冶金工业中，轧制过程是复杂的多参数耦合影响过程，计算机运算处理能力强，正好

满足轧制生产的需要。计算机系统的应用不仅保证各工序环节的质量和数量，提高了生产效率，最重要的是大大改善了轧件尺寸精度和性能指标。