位置自动控制

轧制过程中最常遇到的是压下位置问题，现以压下位置自动控制系统为例来说明它的基本组成和结构。图1是计算机控制的压下位置自动控制系统。在压下位置控制过程中，压下位置的设定值可以在操作台上人工给定，也可以通过过程控制计算机（scc）来给定。由于压下装置是通过电动机来传动的，所以压下位置可以借助于与电动机同轴传动的自整角机来检测。而新建的现代化轧机已广泛采用脉冲编码器进行压下位置检测。压下的实际位置便可通过位置检测环节将位置信号反馈到计算机中（称为“采样”）。计算机周期性地根据位置设定值与当时的实际位置值进行计算，并算出把被控压下螺丝以最快速度调整到设定位置，电动机应该具有的速度的控制信号，然后将此控制信号通过模出子系统（即图1中的D/A转换）向拖动系统的速度控制装置输出，这个模出信号一直保持到在这一点有新的模出信号输出为止。计算机的控制算法能保证在被控制的压下螺丝在接近位置设定值的过程中，按照一定规律发出速度控制信号。当位置进入规定的精度范围以后，便可以通过抱闸线圈进行制动。至于图1中的其他部件作用将在后面有关部分论述。

由图1可知，位置自动控制系统是一个闭环控制系统。根据图1便可概括出位置自动控制系统的基本组成和结构，如图2所示，它具有普遍意义。在位置控制过程中，控制对象的位置信号，可以通过位置检测装置和过程输入装置反馈到计算机中，与SCC计算机的给定位置目标值进行比较，然后根据偏差信号的大小，由DDC计算机通过过程输出装置给出速度控制信号，由速度调节回路去驱动电动机，对被控对象的位置进行调节，然后又将位置信号再反馈到计算机中，再比较，再输出，如此循环一直到达到目的为止。

由于采用了数字计算机，所以该系统是一个采样调节系统，此种系统的方块结构简图如图3所示。图3中的K_a和K_b是开关，当开关K_a和K_b合上时，偏差值被采样，送入计算机，计算机计算后的输出值送给过程输出装置，其输出信号被保持在保持器中，并在采样周期中对设备的控制保持不变。

在实际应用中，一般采用下列装置进行位置的直接控制：速度自动调节器（SAR）的控制装置，应用于控制精度高的场合； 直流恒压速度调节器（DCCP） 的控制装置，应用于控制精度要求不高和动作不太频繁的场合； 脉冲电机调节速度变阻器（SSRH） 的控制装置，应用于调速精度高、速度偏差较小的场合；采用液压控制装置来实现位置控制，应用于调速精度很高的场合。

提高位置控制精度和可靠性的措施是： 消除间隙对控制精度的影响；为了保证设定可靠，应进行必要的重复设定；为了避免偶然事件发生，必须检查控制回路联锁条件是否得到满足。

在金属材料塑性加工过程中对被控对象的位置按设定值所进行的自动控制。即在指定时刻将被控对象的位置自动地控制到预先给定的目标位置上，使被控对象控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围之内，简称APC。由于所要求的位置量是预先给定的，故又称为预设定位置自动控制，或叫作APC设定。APC一般由被控对象（例如轧机压下机构）、位置检测环节、直接数字控制（DDC）计算机、速度控制装置、执行机构（液压装置或电动机）等构成位置闭环控制系统。

通过计算机对位置进行直接数字控制的称为DDC-APC，一般用于压下位置、立辊和侧导板开口度、夹送辊和助卷辊辊缝设定、轧辊速度设定、推钢机和出钢机行程等的控制。通过存储程序控制装置（SPC）进行位置控制的称为SPC-APC，初轧、型钢、钢管和厚板等生产由于操作工艺特点所限，不便于进行高级的预设定定位控制，而采用SPC-APC。通过可编程序控制器（PLC）进行位置控制的称为PLC-APC，它是以微处理机为基础的可编程序控制器，便于组成控制功能分散的控制系统。

自然位置是《一般平衡论》（汪叶斌 著）的概念。系统与环境相平衡和谐时就是系统的自然位置。自然位置是系统在环境中有适当的位置，表明系统与环境平衡。

一般平衡论认为，万物都有自己的自然位置。万物处在不平衡时，在求存本能的作用下，总会自我趋于平衡，寻找自己的自然位置；处在平衡时，总会努力维持自然位置。系统的自然位置也是它在自然秩序中的位置，找到自己在自然秩序中的位置，以求得与环境和谐并保持自我平衡就是万物的自然目的。

对整体而言，每一个个体都找到自己的自然位置时，就形成了整体的自然秩序；对个体而言，当整体有了自然秩序时，说明每一个体都有了自然位置。当每个个体都找到自然位置，整体有了自然秩序时，就形成了自然平衡。

自然位置是动态的，原自然秩序有原自然位置，当自然秩序变化时，它们会寻找自己新的自然位置，新自然秩序有新的自然位置（此时会维持自然位置）。自然秩序变动决定自然位置运动方向；但系统自然位置的运动方向也反作用于环境自然秩序的变化。

开放和运动是系统找到自己自然位置的前提，并形成自然秩序，达到自然平衡，形成整体和谐。运动中的万物的自然目标是寻找自己的自然位置（不平衡时）或为了维持原有的平衡，万物不是为运动而运动，而是为了平衡而运动，为达到自然位置而运动。

系统的自由运动应当是符合自然规则的运动——遵循自然规则的运动——如此系统更易到达自然位置，能否遵循自然之道反映系统存在智慧。相反，系统的运动没有遵循自然规则，就不能或难以到达自己的自然位置。

系统个体自然位置是环境整体自然秩序中的位置，自然秩序来自于整体中个体寻找自然位置的自然力量。自然位置表现为个体与环境的平衡和谐。自然秩序表现为整体的平衡和谐。

生物圈的自然位置和自然秩序是环境选择和自我平衡共同作用的结果。环境为了平衡而选择系统，系统为了生存而适应或选择环境。系统可通过调整自身内部结构来适应环境，也可选择适合自身生存的新环境。

对一个生命系统而言，自然选择是系统与环境的关系，是来自环境对系统的力量，表现在环境对系统的输入。

系统是环境中的系统，环境决定系统，系统需要一个适合自身生存的环境，还要在这个环境中找到适合自己的位置，系统应主动适应所在的环境。种群的自然秩序是竞争的结果，一旦形成自然秩序就可以减少争斗。

万物的自然位置是分层次的：微观层次和宏观层次，可以是：奇点玄子——原子分子——宇宙天体；个体——种群——生物；个人——组织——社会；要素——系统——环境；等不同层面的自然位置。结构相同的原子分子常常会聚在一起，内部结构相同的系统往往抱成一团。

自然位置法则告知人类，任何事物只有适当，没有最好。最好只是相对的，适当才是绝对的。万物平等，世上无废物，在适当位置为“宝”，在不适当位置为“废”（有时为害）。变废为宝就是物从不适当位置回到适当位置——自然位置（从不平衡到新平衡）。自然力量而形成的自然位置和自然秩序是最合理的，因自然力量而形成的一个有自然秩序的系统，有利于这个系统在环境中的存在。自然力量是相对人类求名求利活动而言的。

万物因自然力量而形成的自然位置是最合理的位置。因人类求名求利而改变物的自然位置，往往是不合理的，往往破坏自然秩序。人类为求名求利而改变物质的自然位置，往往就是破坏了本来的自然平衡，其后果非人力可以控制。

“自我平衡”、“事物对称”和“自然位置”是系统在三个不同层面的平衡。

●自我平衡是一个系统内部要素之间的平衡；自我平衡源自系统求存在的本能；自我平衡是点的平衡。

●事物对称是一个系统与另一个系统的平衡；事物对称来自系统自我平衡的支持；事物对称是平面的平衡。

●自然位置则是一个系统与多个系统的平衡；自然位置则是立体的平衡。2100433B