离散控制系统

2024-07-31

离散控制系统（精选12篇）

离散控制系统篇1

1 前言

1.1 控制理论基础

在现代生活的工业生产过程中, 为了提升产品质量, 提高工作效率, 很多时候都需要对生产设备和工艺过程进行控制, 使被控制的物理量按照人们期望的规律变换。所谓的自动控制系统就是可以做到在无人直接操作或者干预的情况下, 通过控制器使得对象能够按照人们期望的规律运行, 使被控量按照给定的规律来进行变换。

1.2 离散控制系统

在自动控制原理中, 扼要介绍了运用Z变换的方法分析并综合线性离散系统的基本理论方法。而在分析线性数字控制系统时, 脉冲传递函数的重要性正如传递函数之于线性连续控制系统。脉冲传递函数又分为了开环脉冲传递函数和闭环脉冲传递函数。在两者的求取过程中, Z变换和Z反变换是重要的步骤。在求得系统的脉冲传递函数之后, 我们就可以对该系统进行稳定性分析, 从而选择合适的校正系统。

2 离散控制系统的运动分析

2.1 采样周期的选择

经过控制理论的了解, 我们知道数字控制系统的控制方式首先需要对连续的误差输入信号进行采样, 下一步就是通过模拟- 数字 (A/D) 转换器把采样脉冲转换为离散信号送给电脑, 在此, 电脑可以由这些输入信号按照人们所期望的控制规律, 也就是我们所说的算法进行运算, 然后运用数字- 模拟 (D/A) 转换器和保持器把加工以后的结果转换成连续的输出量去控制一个工作在连续情况的工作对象, 以使被控制量满足指标要求。

2.2 Z变换

在线性连续系统中, 其连续性以及稳态特性可以用拉氏变换方法来进行分析。与此相似, 线性数字控制系统的性能, 也可以应用基于拉氏变换方法建立的Z变换方法来分析。

在离散控制系统运动分析过程中, Z变换主要是用于连续系统离散化这一过程, 并且可以通过离散化之后求出系统的性能指标以及判断系统稳定性等功能。在控制理论方面应用Z变换, 我们经常不需要从定义上对传递函数进行计算, 而是多是对Z变换中常见变换的使用, 以下就是在控制理论中连续系统离散化经常可以用到的一些Z变换形式。

2.3 脉冲传递函数与系统稳定性

在线性连续系统中, 把初始值为零时, 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比, 定义为传递函数。在线性离散系统中, 把初始值为零时, 系统离散输出信号的z变换与离散输入信号的z变换之比, 定义为脉冲传递函数。

采样系统是描述离散时间过程的一类模型, 其特点是系统中一处或几处的信号具有脉冲序列的形式。脉冲传递函数用系统输出变量脉冲序列的Z变换与输入变量脉冲序列的Z变换之比表示, 表达式为G (z) = C (z) /R (z) , 式中C (z) 和R (z) 分别表示系统输出变量和输入变量的脉冲序列的Z变换, 同时限于考虑零初始条件的情况。在采样控制理论中, 脉冲传递函数是一个很基本的概念, 是对采样控制系统进行分析和设计的基础。

抽样信号的拉氏变换与序列Z变换之间的关系, 就是s平面到z平面的映射关系。

映射关系为:

将z平面用极坐标表示:, ω极坐标的相角, 是数字角频率。

将s平面用直角坐标表示:s=б+jΩ, 是模拟角频率, 在傅里叶变换中就是频域的自变量。

根据z与s的关系式, 得出,

即z的模r只与s的实部相对应;而z的相角只与s的虚部相对应。具体如下:

r与的关系,

( =0 (s平面虚轴) 对应于r = 1 (z平面单位圆上) ;

(<0 (s的左半平面) 对应于r<1 (z平面单位圆内部) ;

(>0 (s的右半平面) 对应于r>1 (z面单位圆外部) ;

w与W的关系

W=0 (s平面实轴) 对应于ω0 (z平面正实轴) 。

W=W0 ( 常数) (s平面平行于实轴的直线) 对应于ω= Ω0T (z平面始于原点幅角为ω = Ω0T的辐射线) 。

W由-p/T增长到p/T, 对应于w由-p增长到p, 即s平面为2p/T的一个水平条带相当于z平面辐角转了一周, 所以s平面到z平面的映射是多值映射。

从对s平面和Z平面的映射关系的分析可见, s平面上的稳定区域 (左半部) 在Z平面上的映射像就是单位圆内部区域。这说明, 在Z平面中, 单位圆之内是Z平面的稳定区域, 其外是Z平面的不稳定区域, 而单位圆的周线则是临界稳定的标志。

摘要：近年来, 随着科学技术的飞速发展, 计算机已经在生产生活学习过程中起到了越来越重要的作用。举例说明, 数字计算机就在控制系统中得到了广泛的应用。而离散系统理论作为分析综合数字控制系统的理论基础, 其发展之迅速也大大超越了以往。因此, 离散控制理论进行知识的传播是非常必要的。

关键词：电力系统,离散控制系统,运动分析

参考文献

[1]李友善.自动控制原理[M].北京:国防工业出版社, 2009:271-272.

[2]张苏英.自动控制原理学习指导与题解指南[M].北京:国防工业出版社.

离散控制系统篇2

基于非线性控制方法,提出了一种特殊的`非线性反馈函数, 即小波反馈函数,用于离散控制强流质子束的束晕-混沌.控制后质子束的束晕强度因子很快趋于零,束均方根半径、束横向平均发射度等都减至控制前的三分之一稍多, 证明该控制方法切实有效,在工业上具有实用价值.

作者：方锦清周刘来陈关荣罗晓曙翁甲强作者单位：方锦清(中国原子能科学研究院,北京,102413)

周刘来(中国原子能科学研究院,北京,102413;中国核工业研究生部,北京,102413)

陈关荣(中国香港城市大学,电子工程系,香港)

罗晓曙,翁甲强(广西师范大学,物理和电子科学系,广西,桂林,541004)

离散控制系统篇3

关键词：离散数学；辐射作用；辐射体系；编译原理；数据库

中图分类号：TP3-4

离散数学是现代数学的一个重要分支，也是计算机科学与技术的理论基础，所以又称为计算机数学[1]。离散数学研究离散量的结构及其相互关系，通过离散数学的学习，不但可以掌握离散结构的描述工具和方法，为后续课程的学习创造条件，而且可以提高抽象思维和逻辑推理能力，为将来参与创新性的研究与开发工作打下坚实的基础。

离散数学课程所传授的思想、方法与工具，广泛地体现在计算机相关专业的诸领域，从科学计算到数据处理，从计算机科学理论基础到计算机应用技术，从计算机软件与理论到计算机硬件及体系结构，从人工智能到知识系统与工程，无不与离散数学密切相关。由于计算机本身是一个离散结构，它只能处理离散的或离散化了的对象及对象关系，因此，无论计算机科学理论本身，还是与计算机应用密切相关的现代科学的其它研究领域，都面临着如何对离散结构进行数学建模的问题；当然，也需要考虑如何将已建立的离散数学模型进行计算机应用的问题。

随着计算机专业研究生入学考试中专业课程统考的实行，很多高校的计算机专业对离散数学的教学投入开始缩减，减少课时，降低难度，避重就轻；学生也无法认识与理解离散数学在整个计算机专业课程体系中的重要性，致使离散数学的教学与学习在计算机专业越来越边缘化。实际上，离散数学在各学科领域，特别在计算机相关专业领域有着广泛的应用；离散数学是计算机专业许多专业基础课程，如数据结构、操作系统、编译原理、人工智能、数据库系统原理、算法设计与分析、理论计算机科学基础、软件工程等必不可少的先行课程[2]。

作为计算机相关专业数学基础的离散数学，对其它计算机专业基础课程有很强的知识辐射作用。本文致力于从一些计算机专业基础课内容中还原离散数学知识，从而体现离散数学核心内容在计算机专业系统知识中的辐射作用。通过对离散数学辐射作用的介绍，让计算机相关专业的本科生重新认识到离散数学对计算机专业系统知识学习的重要性，从而提高本科生学习离散数学的兴趣，重视自己数学理论基础的巩固和形式思维能力的培养。

1 离散数学辐射体系

离散数学是计算机及相关专业的一门核心课程，它不是一门纯数学课程，而是计算机学科的专业基础课程。离散数学是应计算机科学的发展而形成的一门交叉课程，主要内容涵盖了计算机相关专业对数学的一些基本要求。广义的离散数学主题包括集合论、数理逻辑、关系理论、图论、代数结构、数论、信息论、组合数学等，甚至包含拓扑学、运筹学的内容。有些高校将除拓扑学、运筹学等内容外的主题分为三门课程，即集合论与图论、代数结构与组合数学、数理逻辑。本文谈到的离散数学内容只涉及到数理逻辑、关系理论、集合论、图论以及代数结构。

离散数学课程与后续的计算机相关专业基础课程有着千丝万缕的联系，对其它专业基础课程的影响极其深远，在很多计算机专业课程内容中都会涉及到离散数学知识。无论计算机软件系列专业基础课程，还是计算机硬件相关基础课程，例如编译原理、数据结构、数据库、操作系统、软件工程和计算机组成原理。本文选择这六门计算机相关专业基础课程来阐述离散数学在专业系统知识中的辐射作用，如图1所示的离散数学辐射体系。

在图1中，编译原理的课程内容中就可以还原出全部的离散数学知识结构；数据库的课程内容则可还原出离散数学内容中的关系理论、代数结构、集合论与图论等内容；操作系统、软件工程、数据结构和计算机组成原路中都有离散数学知识辐射的印迹。

2 离散数学辐射作用

2.1 编译原理中的离散数学

编译原理是计算机相关专业的一门重要专业基础课[3]，旨在介绍编译器构造的一般原理和基本方法，课程内容除了形式文法、有穷自动机等编译原理所涉及的基础知识外，其它内容基本上围绕处理程序设计语言的编译器应该具有的各功能模块展开，包括词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。

离散数学的数理逻辑中最重要的内容就是逻辑推理，由前提事实出发，采用相应的逻辑恒等式、永真蕴涵式、推理规则、推理方法等进行不停的推导演绎，最终得到想要的结论，这是一个严格的演绎分析过程。在编译原理中，与这一演绎分析过程相对应的则是语法自上而下分析方法，即从形式文法的开始符号（前提）出发，利用文法规则产生式（永真蕴涵式），采用相应的推理方法（最左或最右推导），最终得到想要的句型或句子（结论）。在推理证明中还有一种常用的证明方法，那就是从要求证的最终结论出发，依次为其找到相应的逻辑恒等式、永真蕴涵式、推理规则等作为最终结论或中间结论的依据，即从结论出发追本溯源到前提事实，这是一种典型的归纳逻辑。在编译原理的语法分析中，自底向上的语法分析方法则是归纳过程的代表，即从要得到的句型或句子出发，利用文法产生式规则和推理方法，进行不停的归约，一直到开始符号或失败至，这是一直明显的归纳逻辑推理过程，对应最右推导。

在离散数学的关系理论中，等价关系尤为重要。而在编译原理中，处处有等价原理辐射的痕迹，例如形式文法等价、有穷自动机等价、中间代码表示形式等价等。在编译原理的内容中，有关等价的部分还包括正规文法与正则表达式的等价性、正则表达式与有穷自动机的等价性、正规文法与有穷自动机的等价性。实际上，有穷自动机等价是进行非确定有穷自动机确定化、确定有穷自动机化简的理论基础。

编译原理的很多内容中都使用了形式化技术，最典型的就是状态图刻画有穷自动机、语法树表示语法分析过程，当然在LL（1）文法FIRST集与FOLLOW集计算、算符优先文法的优先函数关系图以及基本块有向图中都体现了离散数学的集合论与图论。在编译原理全部内容中都贯穿了符号串运算，符号串与其上的运算则构成了一个完整的代数系统。

2.2 数据库中的离散数学

数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础，数据库技术作为数据管理的最有效的手段，极大的促进了计算机应用的发展[4]。数据库的数据模型中的关系模型就经典地体现了离散数学中的关系理论，尤其是关系模型中的参照完整性。数据库概念模型描述中使用的实体-联系模型（图）更是生动地呈现了实体型之间的关系。在离散数学中，函数是一类特殊关系，而关系数据理论中的函数依赖则描述了关系模式属性（集）之间的语义关联。数据库中的查询处理与优化的理论基础则是离散数学中等价原理，查询被处理或优化前后在功能和语义上必须满足等价关系。

与关系模型紧密相连的则是关系代数，这是一类典型的代数系统。关系数据结构是其运算对象，关系操作则是定义在关系上的具体运算，如选择、投影、连接、除等，这些运算都满足封闭性，关系操作的输入与输出则都是表示关系数据的集合，因此集合运算中的并、交、差、笛卡尔积等也是关系操作的一部分。关系数据模型中常用的SQL语言则是关系代数的一种具体实现，即一种具体的代数系统。

数据库理论中被集合论与图论辐射到的内容包括：（1）一个关系数据库是关系模式（二维表）的集合；（2）一个关系模式（二维表）就是一个实体集，表中每一个就是一个具体的实体元素；（3）在概念世界中描述实体型以及实体型间关系的实体-联系图；（4）关系查询处理与优化中的查询树。

2.3 其它课程中的离散数学

数据结构是计算机程序设计的重要理论技术基础[5]，也是计算机存储与组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合，因而，数据结构课程中很多具体的数据结构都是集合，如队列、栈、线性表等。数据结构除描述集合中数据元素的特性外，还要刻画集合中数据元素之间的关系，因此，一般认为，一个数据结构是由数据元素依据某种逻辑联系组织起来的，对数据元素间逻辑关系的描述称为数据的逻辑结构。数据结构课程内容中的树、二叉树以及图等结构则是离散数学图论内容的延续，基于图结构的各种算法，如最短路径、最小生成树、关键路径等，在离散数学和数据结构中都有不同深度的描述。

操作系统课程中的进程状态图为典型的图论内容；操作系统在对进程等对象进行管理时，很多内容涉及到对象间关系，如死锁中进程间时序上的先后关系；操作系统中很多算法都使用到了集合概念，如死锁的解锁算法等。离散数学的核心内容辐射到了操作系统的管理与控制中。

软件工程最终的产物是软件系统，既然是软件系统，在进行软件系统分析与设计时，不可避免要研究系统各部分之间的关系。在结构化分析方法中，有自顶而下和自底而上两类分析方法，自顶而下对应数理逻辑中的演绎逻辑，而自底而上则表示数理逻辑中的归纳逻辑。软件工程内容中同图论有关的包括软件开发模型、软件模块间关系表示、软件测试等。

计算机组成原理作为计算机专业硬件方面的基础课，在学生对计算机的认知方面有着举足轻重的作用。计算机硬件的基础组成单元“逻辑门”等以离散数学中的命题逻辑为基础；计算机处理器的结构形式化等都离不开集合论与图论的参与。实际上，在让学生认知软件与硬件的功能等价性时，则充分体现了软硬件的逻辑等价原理。

3 结论

针对离散数学课程在计算机专业课程体系中越来越边缘化的问题，本文以编译原理、数据库、数据结构、操作系统、软件工程和计算机组成原理计算机专业基础课为例，论述了离散数学在计算机专业综合知识体系中的辐射作用，从而体现离散数学在计算机专业教育中的重要性和必要性。

参考文献：

[1]傅彦，顾小丰，王庆先等.离散数学及其应用[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]耿素云，屈婉玲，王捍贫.离散数学教程[M].北京：北京大学出版社，2002.

[3]张素琴，吕映芝，蒋维杜等.编译原理（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2005.

[4]王珊，萨师煊.数据库系统概论（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2011.

作者简介：胡慧君（1976-），女，讲师，研究方向：智能信息处理；刘茂福（1977-），男，教授，研究方向：自然语言处理。

作者单位：武汉科技大学计算机科学与技术学院，武汉 430065

受扰变时滞离散系统的滑模控制篇4

在实际生活中, 时间滞后 (时滞) 普遍存在, 如化工过程中的温度采样具有时滞, 通信中的信号传输具有时滞。因此, 研究具有时滞的离散系统的控制器设计与系统分析问题成为众多学者普遍关注的问题。鉴于滑模控制方法处理非线性问题的有效性, 用滑模控制方法研究离散控制系统具有重要的意义。针对时滞离散控制系统的研究目前已有若干成果[5,6], 但对于时滞离散滑模控制问题的研究报道并不多见, 特别是变状态时滞的离散控制系统的研究较少。现研究了外部扰动是已知结构的确定函数的变状态时滞离散系统的滑模控制问题。通过引入δ函数将变时滞离散系统转化为常时滞的系统, 对满足匹配条件的外部干扰, 设计线性切换函数, 给出了保证滑模面上状态运动渐近稳定的充分条件。基于内模原理, 针对切换函数和干扰模型, 设计了可以实现干扰抑制的反馈控制律, 保证系统状态可以到达滑模面, 实现系统状态渐近稳定。

1 问题描述

考虑干扰满足匹配条件的变状态时滞离散系统

$\bar{x} (k + 1) = \bar{A} \bar{x} (k) + \bar{A}_{d} \bar{x} (k - d (k)) + \bar{B} [u (k) + f (k)] (1)$

其中 $\bar{x}$ ∈Rn, u∈Rm是系统的状态向量与输入向量, f∈Rm是已知动态特性的外来扰动信号。 $\bar{A}$ , $\bar{B}$ , $\bar{A}$ d均为适当维数的矩阵。矩阵 $\bar{B}$ 是列满秩的。0≤ d (k) ≤d是关于k的整函数。系统的初始条件为

$\bar{x} (0) = \bar{x}_{0} ‚ \bar{x} (i) = 0 (i < 0)$ 。

外来扰动信号模型

${\begin{cases} ω (k + 1) = Γ ω (k) \\ f (k) = F ω (k) 。 \end{cases}$

其中ω (k) ∈Rl, F∈Rm×l, Γ∈Rl×l是能控标准型。设

$\bar{B} = [\begin{matrix} B_{1} \\ B_{2} \end{matrix}]$

, 则det (B1) ≠0, B1∈Rm×m。对系统 (1) 作非奇异线性变换 $x (k) = Τ \bar{x} (k)$ 。

则状态方程转化为标准型

${\begin{cases} x_{1} (k + 1) = A_{11} x_{1} (k) + A_{12} x_{2} (k) + A_{d 11} x_{1} (k - d (k)) + \\ A_{d 12} x_{2} (k - d (k)) + B_{1} [u (k) + f (k)] \\ x_{2} (k + 1) = A_{21} x_{1} (k) + A_{22} x_{2} (k) + A_{d 21} x_{1} (k - d (k)) + \\ A_{d 22} x_{2} (k - d (k)) \end{cases} (2)$

式 (2) 中

$\begin{array}{l} x (k) = [\begin{matrix} x_{1} (k) \\ x_{2} (k) \end{matrix}] ‚ Τ = [\begin{matrix} Ι_{m} & 0 \\ - B_{2} B_{1}^{- 1} & Ι_{n - m} \end{matrix}] ‚ \\ B = Τ \bar{B} = [\begin{matrix} B_{1} \\ 0 \end{matrix}] ‚ A = [\begin{matrix} A_{11} & A_{12} \\ A_{21} & A_{22} \end{matrix}] ‚ \\ A_{d} = [\begin{matrix} A_{d 11} & A_{d 12} \\ A_{d 21} & A_{d 22} \end{matrix}] 。 \end{array}$

x1 (k) ∈Rm且Aij, Adij (i, j=1, 2) 均为相应的适当维数的矩阵。

2 滑模控制律设计选择线性切换函数

s (k) =Cx (k) =x1 (k) +C2x2 (k) (3)

当运动到达滑模面s (k) =0时, 系统在滑模面上的运动方程为

x2 (k+1) =A0x2 (k) +Ad0x2 (k-d (k) ) (4)

式 (3) 中A0=A22-A21C2, Ad0=Ad22-A21C2, A0具有合适的给定极点, 且都在单位圆内, C2由极点配置方法选择。

引理1 若存在对称正定矩阵P, Q使得以下矩阵不等式成立ATd0PAd0-Q<0且

AT0PA0-P+dQ-AT0PAd0 (ATd0PAd0-Q) -1ATd0PA0<0

则系统 (4) 渐近稳定。证明见附录。

在滑模面附近的运动方程

${\begin{cases} x_{2} (k + 1) = A_{0} x_{2} (k) + A_{d 0} x_{2} (k - d (k)) + A_{21} s (k) \\ ∥ s (k) ∥ \leq ε \end{cases} (5)$

令

$z (k) = [\begin{matrix} x_{2} (k) \\ x_{2} (k - i) \end{matrix}], (1 \leq i \leq d)$

;

$\begin{array}{l} X = - [\begin{matrix} A_{0}^{Τ} Ρ A_{0} - Ρ + d Q & A_{0}^{Τ} Ρ A_{d 0} \\ A_{d 0}^{Τ} Ρ A_{0} & A_{d 0}^{Τ} Ρ A_{d 0} - Q \end{matrix}] ‚ \\ Y = [\begin{matrix} A_{0}^{Τ} Ρ A_{21} \\ A_{d 0}^{Τ} Ρ A_{21} \end{matrix}] ‚ Ζ = A_{21}^{Τ} Ρ A_{21} 。 \end{array}$

引理2 非理想状态下, 系统 (5) 在滑模面附近的运动最终进入有界区域Ω。

其中Ω=Ω1∩Ω2, Ω1={‖s (k) ‖≤ε}。

$Ω_{2} = {∥ z_{2} ∥ \leq \frac{λ_{2} + \sqrt{λ_{2}^{2} + λ_{1} λ_{3}}}{λ_{1}} ε}, λ_{1} = ∥ X ∥$ 。

λ2=max{‖AT0PA21‖, ‖ATd0PA21‖}, λ3=‖Z‖。

ε是较小的正数, 由s的运动情况决定。

取控制律

u (k) =ueq (k) +v (k) , 其中ueq保证系统在理想状态下到达滑模面, v来补偿干扰对系统运动的影响

ueq (k) =- (CB) -1[CAx (k) +CAdx (k-d (k) ) ]。

将u代入 (3) 则滑模面方程为

s (k+1) =CB[v (k) +f (k) ]。

期望运动到达滑模面, 故将s看作系统输出y, 希望得到 $\lim_{k \to \infty} y (k) = 0$ , 此时将该运动过程描述为如下受控系统

${\begin{cases} s (k + 1) = C B [v (k) + f (k)] \\ y (k) = s (k) 。 \end{cases}$

由于干扰结构已知, 故可以植入如下干扰模型

xc (k+1) =Acxc (k) +Bcs (k) 。

其中Ac∈Rml×ml, Bc∈Rml×m;

$A_{c} = [\begin{matrix} Γ \\ ⋱ \\ Γ \end{matrix}] ‚ B_{c} = [\begin{matrix} β \\ ⋱ \\ β \end{matrix}] ‚ β = [\begin{matrix} 0 \\ ⋮ \\ 1 \end{matrix}]$

。

将干扰模型与受控系统串联得联合系统

${\begin{cases} s (k + 1) = C B v (k) + C B f (k) \\ x_{c} (k + 1) = A_{c} x_{c} (k) + B_{c} s (k) \end{cases} (6)$

其中v是控制律, 设其具有如下形式

v (k) =-K1s (k) -Kcxc (k) 。

令

$σ (k) = [\begin{array}{l} s (k) \\ x_{c} (k) \end{array}] ‚ G = [\begin{matrix} 0 & 0 \\ B_{c} & A_{c} \end{matrix}] ‚ Η = [\begin{matrix} C B \\ 0 \end{matrix}]$

。

则系统 (6) 可写为

σ (k+1) =Gσ (k) +Hv (k) +Hf (k) 。

引理3[7] 若 (Ac, Bc) 能控, 受扰联合系统 (8) 在控制律

$v (k) = - [\begin{matrix} Κ_{1} & Κ_{c} \end{matrix}] = - Κ σ (k)$ 。

的作用下闭环渐进稳定。K使N=G-HK具有指定极点。

定理在控制律

u (k) =- (CB) -1[CAx (k) +CAdx (k-d (k) ) ]-K1Cx (k) -Kcxc (k) 作用下, 系统 (2) 的运动状态进入原点的任意小邻域内.

证明:由引理1—3可知定理成立。

3 结论

给出了保证滑模面上状态运动渐近稳定的充分条件。基于内模原理, 设计了可以实现干扰抑制的反馈控制律, 保证切换函数渐近稳定, 最终实现系统状态渐近稳定. 由于没有采用带符号函数的趋近律设计方案, 不会有控制器结构的切换, 避免了可能由此激发的高频振荡。

附录

证明定义delta函数

$δ (n) = {\begin{matrix} 1 & n = 0 \\ 0 & n \neq 0 \end{matrix}$

, 则 $\sum_{i = 1}^{d}$ $δ (d (k) - i) = 1$ 。

由已知条件, 系统 (5) 可写为

x2 (k+1) =A0x2 (k) +Ad0 $\sum_{i = 1}^{d}$ δ (d (k) -i) x2 (k-i) 。

且取候选Lyapunov函数

V (k) =xT2 (k) Px2 (k) + $\sum_{i = 1}^{d} \sum_{j = k - i}^{k - 1}$ xT2 (j) Qx2 (j) 。

令x2 (i) = $\sum_{i = 1}^{d}$ δ (d (k) -i) x2 (k-i) 。

M=AT0PA0-P+dQ, N=AT0PAd0, R=ATd0PAd0-Q。

ΔV (k) =V (k+1) -V (k) =xT2 (k) Mx2 (k) +xT2 (k) ×

Nx2 (i) +xT2 (i) NTx2 (k) -

$\sum_{\begin{array}{l} j = 1 \\ j \neq i \end{array}}^{d}$

xT2 (k-j) ×

Qx2 (k-j) 。

对0≤i≤d, 有

ΔVi (k) =xT2 (k) Mx2 (k) +xT2 (k) Nx2 (k-i) +xT2 (k-i) NTx2 (k) -

$\sum_{\begin{array}{l} j = 1 \\ j \neq i \end{array}}^{d}$

$\begin{array}{l} x_{2}^{Τ} (k - j) Q x_{2} (k - j) + \\ x_{2}^{Τ} (k - i) R x_{2} (k - i) \leq [\begin{matrix} x_{2}^{Τ} (k) & x_{2}^{Τ} (k - i) \end{matrix}] \\ [\begin{matrix} Μ & Ν^{} Ν^{Τ} \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{2} (k) \\ x_{2} (k - i) \end{matrix}] 。 \end{array}$

由所给条件及Schur补引理知ΔVi (k) <0, 所以ΔV (k) <0故系统 (4) 渐近稳定。证毕。

摘要：针对受扰变状态时滞的离散时间系统, 提出了基于切换函数运动方程的控制策略。基于内模原理, 设计了关于切换函数与干扰模型的反馈控制律, 实现了滑模控制器设计, 保证系统趋于滑模面并渐近稳定。

关键词：离散时间系统,变时滞,滑模,干扰模型

参考文献

[1]Gao Weibing, Wang Yufu, Homaifa Abdolah.Discrete-time variable structure control systems.IEEE Transanction on Industrial Electron-ics, 1995;42 (2) :117—122

[2]肖雁鸿, 周靖林, 葛召资, 等.离散时间系统变结构控制基于衰减控制的趋近律.控制理论与应用, 2002;19 (3) :450—452

[3]盛严, 王超, 陈建斌.结构变结构控制的指数趋近律改进方法.西安交通大学学报, 2003;37 (1) :108—110

[4]李文林.离散时间系统变结构控制的趋近律问题.控制与决策, 2004;19 (11) :1267—1270

[5]张新政, 邓则名, 高存臣.滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制.自动化学报, 2002;28 (4) :625—630

[6]Xua Shengyuan, Lamb James, Yang Chengwu.Quadratic stability and stabilization of uncertain linear discrete-time systems with state delay.Systems&Control Letters, 2001;43 (1) :77—84

一类离散非线性混沌系统的观测器篇5

研究了一类离散非线性混沌系统的观测器设计问题,得到利用系统的`一个状态变量及其时间延迟变量可以实现混沌观测器和混沌系统的混沌同步.将此方法应用到两个混沌系统,结果表明本方法对一类混沌系统是有效的.

作者：周平杨春德作者单位：周平(重庆邮电学院非线性系统研究所,重庆,400065)

杨春德(重庆邮电学院计算机学院,重庆,400065)

聚合离散，只是生意篇6

11月4日，新浪网前总编辑陈彤宣布，正式出任小米公司副总裁，主要负责内容投资和运营。面对外界“500万元挖走陈彤”的传言，陈彤和雷军都做出了一番 “心心相印”的回应。陈彤表示两人是多年好友，自己也十分认可雷军“对互联网产品的理解和对完美度的追求”;而雷军直接以10亿美元的预算支持，表达了对陈彤的信任。陈彤表示，要在半年内，让小米电视和小米盒子的内容，发生翻天覆地的变化，这个表态算是陈彤给老友雷军的一张“军令状”。

凭借“互联网降级思维+众筹模式”发家走红的“西少爷肉夹馍”，最近再度成为热门话题。

前成员同时也是创始人的宋鑫，日前公开指责另一位创始人孟兵账务不透明，拖欠众筹投资人的分红。这封公开信中，宋鑫还暗示自己是“被逼”离开西少爷。以孟兵为代表的西少爷方面也发出反击，称宋鑫的多项“指控”均严重歪曲事实。一时，两队人马互翻老账，互揭老底，但是投资人股权究竟如何处理，还是没有说法。依靠兄弟义气众筹起家的西少爷，似乎还没明白一个道理——义气归义气，契约是契约，出来混迟早是要还的。

近年来的影视新贵小马奔腾，可能终于体会到了什么叫做“生活远比戏剧精彩”。随着年初董事长李明的突然辞世，公司迅速陷入危机，金燕（李明遗孀）以公司守护者的形象挑起大梁，算是稳住了局面。谁料，剧情竟陡转直下。10月31日，金燕对外发布公告，公司公章及营业执照正副本均已不在其控制下。更让人想不到的是，仅三天之后，小马奔腾即发出公告，由公司董事李莉（李明姐姐）女士出任公司董事长，公司法定代表人也由金燕变更为李莉。李明离世之后，宁浩等人也先后离开了小马奔腾，加上这场姑嫂之争的内耗，小马是否还能依旧奔腾？

离散控制系统篇7

永磁同步电机调速性能优越,克服了直流电机机械式换向器和电刷带来的一系列限制,结构简单、运行可靠、体积小、功率高和转动惯量小,在高性能、高精度的伺服驱动领域有着广泛的应用。随着电力电子技术的迅速发展,各种容量和形式的变频电源、整流装置的研制成功以及计算机技术、控制理论的发展为同步电机调速系统的发展开拓了崭新的局面[1]。目前研究的同步电机伺服系统一般都采用DSP等高速微处理器进行控制,应用这些器件的基本要求是对电机控制系统离散化、数字化[2]。因此,建立同步电机矢量控制系统离散模型进行仿真分析具有重要意义。

1 同步电机矢量控制系统结构及原理

任何调速系统的关键都是为了控制电机的转矩,矢量控制的基本思想是借助坐标变换理论将电机三相定子电流解耦成空间相位相差90º的转矩电流和励磁电流分别进行控制[3]。基于矢量控制的永磁同步电机调速原理图如图1所示。矢量控制系统中用到的坐标系有三相定子坐标系(ABC轴系),两相静止坐标系(αβ轴系)以及转子坐标系(dq轴系),各坐标系之间的换算关系如下:

保持d轴电流为0的id=0控制是PMSM一直以来最为常用的控制方法。采用此控制方法时,电机电磁转矩和交轴电流(iq)成线性关系,转矩中只有永磁转矩分量,只要检测出转子位置(d轴),使三相定子电流的合成电流矢量位于q轴上即可。该控制方法没有直轴电枢反应,电机所有电流均用来产生电磁转矩,电流控制效率高,控制简单[4]。

2 SVPWM控制算法

电压空间矢量(SVPWM)与传统的正弦PWM波不同,它从电机的角度出发,着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹,使逆变器注入定子的电流形成实时的追踪转子磁场并且两磁场实时保持正交以实现永磁电机的矢量控制。空间矢量脉宽调制技术不仅使得电机转矩脉动降低,电流波形畸变减少,而且与常规的SPWM技术相比直流电压利用率有很大的提高,并且易于实现数字化[5]。

电压空间矢量PWM波是一个由三相功率逆变器六个功率开关元件构成的特定开关模式产生的脉宽调制波,最终形成的合成电压矢量可以表示为:

根据三矢量合成磁通法,电机的逆变器供电如图2所示,把上桥臂功率管导通用“1”表示,关闭用“0”表示,并按ABC相序依次排列,则上桥臂工作状况用功率管的开关状态表示为:100、110、010、011、001、101、111、000八组数据,如图3所示,对应的电压矢量分别表示为:U0(000)~U7(111),其中U0(000)和U7(111)为零矢量,U1(001)~U6(110)为有效的电压矢量,任意电压矢量Ur可以由相邻的两个电压矢量Ux、Uy及零矢量U0(U7)合成,即:

式中,Tx、Ty、T0分别为相邻矢量Ux、Uy和零矢量U0的作用时间;Ts为采样周期,且有:

在图3中以扇区5为例[6],由正弦定理可得:

Ur在αβ轴系上的投影分别为:

由以上公式可计算矢量Ur在扇区5相邻矢量U3、U4和零矢量U0的作用时间为:

对扇区5的SVPWM信号生成进行分析可得到矢量切换点时刻Ta、Tb、Tc为:

利用这三个切换时刻与三角波进行比较就可以得到SVPWM的输出时序,即可调制生成SVPWM信号。

3 永磁同步电机矢量控制系统离散化建模

依据永磁同步电机矢量控制系统的结构可知模型中主要的模块有:PI调节器模块、坐标变换模块、SVPWM模块,下面利用Matlab7.6/Simulink对各部分进行模块化建模进而建立永磁同步电机矢量控制系统离散仿真模型。

3.1 PI调节器模块

同步电机矢量控制系统中速度环与电流环仍然采用传统的PID控制,由于对系统进行离散化建模,故采用离散的PI调节器模型,其结构如图4所示。此为一个离散的带输出限幅的PI调节器,调节器比例系数为Kp,积分系数为Ki,调节器输入是电流反馈与转速调节器输出的电流给定信号的合成信号,输出是后级PWM的脉宽控制信号[7]。

3.2 坐标变换模块

矢量坐标变换是简化同步电机复杂数学模型的重要数学方法,是同步电机矢量控制的基础,由于Matlab7.6中提供了同步电机相关数据采集模块,电机定子三相电流、dq轴电流均可由采集模块直接得到,故本系统建模中所用坐标变换为转子坐标系即dq轴系到静止两相坐标系即αβ轴系的变换,模块结构如图5所示。

3.3 SVPWM模块

根据第2节对SVPWM算法的论述,SVPWM模块的实现主要包括扇区判断、不同扇区基本矢量作用时间和电压矢量切换点计算等部分,建立SVPWM整体模块如图6所示。

3.4 系统离散化整体建模

依据前文建立的同步电机矢量控制系统各部分的仿真模型,在Matlab7.6/Simulink环境下系统离散化整体模型如图7所示[8]。

4 仿真及结果分析

根据上述建立的同步电机矢量控制系统离散模型,对系统进行仿真分析。仿真实验中电机参数设定为:直流电压Ud c=1 0 0 V,绕组电阻R=0.975Ω,定子d轴绕组电感Ld=6m H,q轴绕组电感Lq=6m H,极对数p=4。系统仿真时间t=0.16s,仿真步长为λ=10-7s。

4.1 恒定负载下电机起动实验

系统起动转速阶跃给定为ω=150rad/s,设定负载转矩TL=2N.m恒定不变,仿真得到的电机输出转速、定子三相电流、电流转矩分量和励磁分量、电磁转矩和负载转矩曲线如图8所示。

从仿真实验结果看,恒定负载转矩电机起动时,经过约0.03s,输出转速达到稳态值ωn=150rad/s,超调量较小;定子三相电流稳定后呈正弦变化;电流转矩分量、励磁分量波形如图中所示;电机输出电磁转矩与负载转矩相当,同步电机恒定负载起动仿真实验结果与实际系统相符。

4.2 转速跟踪实验

初始给定转速ω=150rad/s,在t=0.08s时突然跳变为,在t=0.12s时再次跳变到200rad/s,设定负载转矩TL=1 N.m恒定不变,系统仿真得到的电机输出转速、定子三相电流、电流转矩分量和励磁分量、电磁转矩和负载转矩曲线如图9所示。

由仿真结果可以看出,当电机给定转速发生跳变时,输出转速具有较强的跟踪性能;定子三相电流基本上呈正弦变化,在电机给定转速发生突变时有短时的振荡现象;转矩电流分量、励磁电流分量,电机电磁转矩、负载转矩曲线基本上反映了实际系统的情况。

4.3 抗扰试验

系统转速给定ω=150rad/s,初始负载转矩TL=1N.m,在0.08s时突然跳变为3N.m,仿真得到的电机转速、定子三相电流、电流转矩分量和励磁分量、电磁转矩和负载转矩曲线如图10所示。

由仿真得到的曲线可以看出,当系统负载发生突变时,电机转速受到较小的扰动后迅速恢复稳定,说明系统具有很好的抗扰动性。电机电磁转矩始终与负载转矩保持相当,与实际调速系统相符。

5 结论

在分析永磁同步电机矢量控制原理的基础上,采用模块化设计方法,在Matlab7.6/Simulink环境下建立了同步电机调速系统离散化模型,并进行了仿真分析,验证了模型的正确性,采用的方法简单、准确可靠,对实际永磁同步电机伺服系统的数字化设计与实现提供了理论支撑,积累了理论经验。

摘要：本文从永磁同步电机矢量控制原理出发,在Matlab7.6/Simulink环境下建立了永磁同步电机调速系统的离散仿真模型,仿真结果表明系统具有响应速度快、稳定性高和跟踪性能强等特点,验证了离散模型的正确性,为同步电机数字控制器的设计和开发提供了理论依据。

关键词：PMSM,矢量控制,离散系统,建模仿真

参考文献

[1]李华德,白晶,李志民,李擎.交流调速控制系统[M].北京:电子工业出版社,2007.

[2]杨明,牛里,王宏佳,徐殿国.矢量控制系统的精确仿真研究[J].电气传动2009,39,10:14-16.

[3]颜南明,马晓军,臧克茂.永磁同步电动机调速系统的矢量控制仿真[J].微特电机,2004,1:24-25.

[4]寇宝泉,程树康.交流伺服电机及其控制[M].北京:机械工业出版社,2008.

[5]朱志昆.坦克交流全电炮控系统研究[D].装甲兵工程学院,2006.

[6]李宏,张勇,王晓娟,王文初.永磁同步电机SVPWM控制策略仿真研究[J].微电机,2009,42(1):86-87.

[7]洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真[M].北京:机械工业出版社,2011.

动力学系统最优控制的离散方法篇8

动力学主要研究物体运动和作用于物体的驱动力之间的关系, 是很多工程学科的基础。动力学系统在驱动力的作用下, 产生平移旋转运动。运动过程中各部件之间的相互位置和约束关系决定了系统的动力学特性。由于工程中的很多控制问题都可以归结为最优控制, 在动力学系统的研究领域中最优控制历来是研究的热点。其研究目标是如何选择控制规律从而使系统运动时的性能指标最小。典型的最优控制的实例如机械手臂在装配零件过程中移动时间最短, 航天飞船在着陆过程中速度最小等。通过设计合理的目标函数, 结合动力学系统的约束条件, 建立最优控制模型, 在给定初始和终止状态的前提下, 通过数值计算得到最优的目标和相应的控制规律。优化目标的达成, 对于节约能源、提高系统运行效率具有重要的工程意义。

2 离散方法

动力学系统最优控制的模型方程可表示为带非线性约束的优化问题, 此类问题为典型的逆问题, 没有解析解。通常需要给定系统的相关参数进行数值求解, 主要的求解步骤包括变分和离散。变分的作用是通过求解极值函数的必要条件, 使泛函取得极值。离散的主要作用是实现时间上的分段式、数字式的精确控制。根据求解过程中离散和变分的先后顺序, 求解动力学系统最优控制问题的方法可分为间接法和直接法两大类。其中, 通过直接对目标函数和约束条件进行离散的最优控制模型成为近年来的研究热点。由于离散方程可以更好的符合动力学系统的物理规律, 并且可以在计算过程中根据实际需要采用不同的积分方法, 以获得更精确的优化结果。在对目标函数和约束条件进行离散时, 通过将时间划分成非常小的间隔, 在每一个间隔内对函数、微分方程、积分方程进行近似。时间间隔越小, 近似程度越好, 计算精度越高, 但同时数值计算的代价越高。所以在实际的数值计算中, 需要在计算精度和效率之间取得平衡。

2.1 目标函数的离散

最优控制模型中目标函数的意义在于使某个或某些性能指标最优。当前, 单目标优化是主要的研究内容, 即在目标函数中只包含某一个特定的变量, 通过变量的积分形式表示系统的驱动力最小或运动时间最短等。如果要同时满足多个目标, 则需要在设计目标函数中综合考虑不同的变量, 并针对具体的问题设计不同变量的权重。对于单目标函数的离散只需要采用简单的差分公式, 利用离散步长对离散变量进行累加即可代替连续变量的积分形式。

2.2 约束条件的离散

动力学系统的约束条件包括几个方面:一是系统的初始和终止状态, 即初始时和终止时的位置和速度;二是系统在运行过程中满足的动力学定律, 通常用达朗贝尔原理表示;三是系统各个部件之间的相对位置关系, 根据部件之间的组合关系可表示为几何约束。第一种约束只包含两个特定点的状态, 本身就是离散的。第二种约束可通过变分转化为若干离散点的微分代数方程, 第三种约束为基本的代数方程, 可以直接离散, 也可以通过引入零空间降维后再离散, 从而使约束方程的规模减小。

3 动力学系统最优控制离散方法的主要研究问题

动力学系统最优控制的求解步骤包括建立数学模型、选择合适的算法进行数值求解。离散方法首先对连续系统的数学模型进行时间离散, 建立起离散模型, 然后对离散化的方程进行数值求解。离散动力学最优控制的主要研究问题包括数学模型的建立、数值算法的设计和编程环境的选择。

3.1 数学模型

最优控制模型中包括目标函数和约束条件。连续系统的目标函数通常表示为某变量的积分形式, 离散后转化为离散点对应变量的累加形式, 方程简单, 易于计算。约束条件根据问题的性质不同, 形式也有所不同, 初始、终止状态及达朗贝尔原理的变分形式、几何约束都是等式形式。有些问题的约束条件中也可以包含不等式, 如飞行器的运行轨迹要求避开某特定区域, 则只需要在优化问题的约束条件中添加系统坐标和飞行禁区坐标之间的不等式约束即可。此外, 通过在相邻离散点之间插入内部控制结点, 建立高阶模型, 可实现对动力学系统的自动保辛, 精度更高。

3.2 数值算法

经过离散之后的最优控制模型中包括离散坐标和离散控制力在内的所有离散变量。典型的最优控制模型的目标函数是离散控制力的累加形式, 即控制力的总量。所有的约束条件都可表示为离散坐标、离散力的等式或不等式形式。综合目标函数和约束条件, 动力学系统的最优控制模型可归结为数学规划中的二次规划或非线性规划。其基本的数值算法包括标准序列二次规划算法、内点法、有效集算法等。所有算法的基本思想都是在给定初始状态下, 通过反复迭代使结果逐步走向最优。不同算法的求解步骤、适合问题的规模、收敛速度、稳定性有所不同, 需要根据问题的性质选择。

3.3 计算与仿真环境

MATLAB是离散动力学最优控制问题数值求解的首选编程与仿真环境。一方面, 离散之后动力学系统所包含的离散变量非常多, 适合用矩阵形式表示, 另一方面, MATLAB中也包含了一些标准的优化算法, 可直接调用。此外, MATLAB的曲线绘制功能也可以将优化结果快速直观的展示出来。如果要建立更复杂的系统模型、获取更高的运算速度和更精准的控制, 动力学系统的建模语言AMPL可用于系统数学模型的建立, 数值求解时也可利用第三方的软件包如非线性规划求解器IPOPT。

4 总结

通过首先对动力学系统的最优控制数学模型中的目标函数和约束条件直接进行离散, 可以得到包含离散变量的数学模型。离散的模型不仅在数学上与连续系统等价, 还能更好的保持物理特性。针对离散模型方程的特点, 可选择序列二次规划、内点法等算法进行数值求解。

摘要：动力学系统的最优控制是动力学与控制领域的典型问题, 最优控制的数学模型通常可表示为带非线性约束的优化问题, 针对具体问题的数值解对工程中的控制具有重要的实用价值。直接对优化问题的目标函数和约束条件进行离散能够很好的保持系统的物理特性, 数学表达也更为简洁。在得到离散化的方程后, 可采用序列二次规划、内点法等算法求得优化问题的数值解。

关键词：最优控制,离散,动力学

参考文献

[1]Junge O, Marsden J E, Ober-Blobaum S.Discrete mechani cs and optimal control[C].Proccedi ngs of IFAC World Congress, 2005, 35 (5) :1507-1525.

[2]Cber-Blobaum S, J unge O, Marsden J E.Discrete mechanics and optimal control:An analysis[J].ESAI M Control, Cpti misati on and Calculus of Vari ations, 2011, 17 (02) :322-352.

[3]Leyendecker S, Cber-Blobaum S, Marsden J E, et al.Discrete mechanics and optimal control for constrained systems[J].Optimal Control Applications and Methods, 2010, 31 (6) :505-528.

一类离散切换系统的性能分析篇9

关键词：切换,H∞性能,线性矩阵不等式,Lyapunov函数

0 引言

十几年来,切换系统和开关控制已受到越来越多的关注。切换系统是一类混合系统,包括一系列的子系统和切换机制,切换机制将在系统运行的每个时刻指定某个子系统被激活。很多工程问题可以看作切换系统,包括化学工艺、电脑控制系统和开关电路等等。针对切换系统的研究,主要是稳定性和控制器设计[1,2,3,4,5]。文献[6]中提出了切换Lyapunov函数(SLF)的概念,第一次应用该方法分析离散时滞切换线性系统的稳定性。另一方面,在各种工程系统中经常遇到由于时滞而导致系统性能不满意和系统不稳定的问题。因此,在稳定和鲁棒控制的问题上已有很多研究成果[7,8,9]。基于文献[6]中的结果,文献[10]考虑了含有状态时滞的离散切换系统的二次稳定性和镇定问题。借助于SLF和Finsler’s引理,文献[11]研究了含有状态时滞的线性切换系统的稳定性和输入-输出性能分析。

本文综合利用Lyapunov-Krasovskii函数和Finsler’s引理,针对一类含有不确定性、时滞和任意切换律的离散切换系统,考虑线性分式不确定性形式,包括范数有界不确定性,研究了其H∞性能分析问题。结果通过LMI形式给出,是对切换系统现有结果的扩展。

1 问题描述

考虑如下含有时滞的不确定离散切换系统:

undefined

其中,x(t)∈n为系统状态,w(t)∈q为扰动,z(t)∈p是输出信号。ϕ(t)为系统状态的初始条件,正数τ为常值时滞。σ(t)是切换信号,在有限集undefined中取值,N>1是子系统的数目。σ(t)=i,即第i个子系统undefined被激活。undefined为含有不确定性的矩阵,且满足:

undefined

其中,undefined为适当维数的已知常数矩阵,系统的参数不确定性满足如下假设。

假设1:系统的参数不确定性具有线性分式不确定性形式,其结构如下:

undefined

其中,undefined和J为适当维数的已知常数矩阵,不确定矩阵F(ξ)为Lesbesgue可测,且满足

F(ξ)∈Ω:={F(ξ)|FFT≤I,∀ξ} (6)

为叙述方便,首先给出如下定义。

定义1:给定常数γ>0,考虑切换系统(1),如果下述条件成立:

①当扰动w(k)=0时,系统(1)渐近稳定;

②假设初始条件为零(即x(t)=0,t∈[-τ,0]),受控输出z(k)满足

undefined

则称切换系统满足H∞范数界γ。

本文研究的目的是给出判断切换系统(1)鲁棒渐近稳定和满足H∞性能界γ的条件。

2 主要结果

在给出主要结果之前,首先引入两个基本引理。

引理1(Finaler’s引理):对于向量x∈,矩阵P=PT∈n×n和H∈n×n,且满足条件rank(H)=r

①对于任意的x≠0和Hx=0,满足xTPx<0;

②∃X∈n×n,满足P+XH+HTXT<0;

③H⊥TPH⊥<0,其中H⊥T是H的核,即HH⊥T=0。

在引理1中,条件①描述了一种受约束二次型形式,而②通过引入变量X将①中的约束条件清楚,进而转化成不受约束的二次型形式。

对于文献[12]中的引理4,利用Schur补引理和变量代换,令undefined,可直接得到如下引理。

引理2:给定适当维数的矩阵Ξ,Γ和对称矩阵M,如果存在一个常数δ>0,满足

undefined

则对于任意满足式(4)-(6)的不确定矩阵Δ(ξ),均有下式成立:

M+ΓΔ(ξ)Ξ+ΞTΔT(ξ)ΓT<0 (9)

对于切换系统(1),定义如下形式的切换Lyapunov-Krasovkii函数:

undefined

其中,P1,Q1,…,PN,QN为对称正定矩阵。对于系统(1),如果存在这样的Lyapunov函数,且其差分:

ΔV(t,x(t))=V(t+1,x(t+1))-V(t,x(t)) (11)

为负定,则切换系统(1)渐近稳定[10]。

给定常数γ,考虑改进后的Lyapunov稳定条件

∀(x(t+1),x(t-τ))满足系统(1),并且

[xT(t+1)xT(t)xT(t-τ)]T≠0

由文献[12],可得到等价条件

∀(x(t+1),x(t),x(t-τ))满足(1),并且

[xT(t+1)xT(t)xT(t-τ)]T≠0

由于

undefined

给定0<γ<∞,如果式(13)有可行解,则可以推出切换系统(1)渐近稳定,并且满足H∞性能界γ。

下面将给出判断切换系统(1)是否渐近稳定的条件,并给出满足H∞范数界γ的判据。

定理1:下述表述是相互等价的。

①给定常数γ>0,对于含有时滞的不确定离散切换系统(1),如果存在形如式(10)的切换Lyapunov-Krasovkii函数,且Lyapunov函数的差分满足式(13),则切换系统(1)满足H∞范数界γ。

②存在对称正定矩阵Pi,Qi∈n×n,矩阵F1i,G1i,N1i∈n×n,F2i,G2i,N2i∈n×p,J1i∈p×n,M1i∈q×n,J2i∈p×p和M2i∈undefined满足下式:

undefined

其中,

undefined

③存在矩阵P=PT∈n×n和H∈n×n,且Rank(H)=r

undefined

证明:记

undefined

由引理1,易证定理中的结论成立。

当考虑不确定性描述时,可得到下述定理:

定理2: 如下描述等价

①给定常数γ>0,对于系统(1),如果存在形如式(10)的切换Lyapunov-Krasovkii函数,且Lyapunov函数的差分满足式(13),则系统(1)满足H∞范数界γ。

②存在对称正定矩阵Pi,Qi∈n×n,矩阵F1i,G1i,N1i∈n×n,F2i,G2i,N2i∈n×p,J1i∈p×n,M1i∈q×n,J2i∈p×p和J2i∈undefined以及常数δ>0,满足下式

undefined

其中,矩阵P和Q如式 (16)所定义,M=P+Φ+ΦT。

证明:记

undefined

假设式(18)成立,由引理2可知,对于任意满足式(4)-(6)的不确定矩阵Δ(ξ),均有下式成立

undefined

考虑式(2)和(3),经过适当变换,可知式(19)等价于式(15)。因此可由定理1直接证得结论成立。

说明1:定理1和定理2方法的核心是通过增加LMIs的维数和引入新的矩阵变量,为系统性能分析和控制综合提供更多自由度。

接下来,通过一个优化问题来求解H∞范数界γ的最小化问题。

定理3:考虑切换系统(1),如果下述优化问题

minγ2s.t.LMIsundefined

有解γ,Pi,Qi,F1i,F2i,G1i,G2i,N2iJ1i,N2i,M1i,M2i,δ,则系统(1)满足最优H∞范数界γ。

3 数值算例

考虑含有时滞的不确定离散切换系统(1),取N=2,系统矩阵描述如下

undefined

目的是检验切换系统(1)满足H∞范数界γ。利用MATLAB LMI工具箱求解优化问题(20),得到:

undefined

因此,切换系统(1)满足H∞范数界γ。

4 结束语

本文针对一类含有时滞的离散切换系统,利用切换Lyapunov-Krasovkii函数方法和Finsler’s引理,给出新的H∞性能分析的条件,且该条件对系统分析提供了更多自由度。本文主要结果通过LMI形式给出,可以很方便的通过MATLAB LMI工具箱求解。

此类系统其它分析和控制综合问题可以借助于本章方法求解。

参考文献

[1] Xie D M, Wang L, Hao F et al.Robust stability analysis and control synthesis for discrete-time uncertain switched systems[C]. Procee-dings of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control, 2003:4812-4817.

[2] Hespanha J P, Morse A S.Stability of switched systems with average dwell-time[C]. Proceedings of 38th Conference on Decision and Control, 1999:2655-2660.

[3] Zhai G S, Hu B, Yasuda K, et al. Stability analysis of switched systems with stable and unstable subsystem: an average dwell time approach[C].Proceedings of ACC, 2001:200-204.

[4] Liberzon D, Morse A S.Basic problems in stability and design of switched systems[J].Control Systems Magazine, 1999,15(5):59-70.

[5]Zhang Y,Duan G R,He L.Robust stability of a class of discrete-time switched systems with time-delay[J].Journal of Jilin Univer-sity(Engineering and Technology Edition),2006,36(5):740-744.

[6]Daafouz J,Riedinger P,Iung C.Stability analysis and control syn-thesis for switched systems:a switched Lyapunov function approach[J].IEEE Trans.Automat.Control,2002,47(11):1883-1887,2002.

[7]Su T J,Lu C Y,Jong J G.A LMI approach for robust stability oflinear uncertainty systems with time-varying multiple state delays[C].Proc.39th IEEE Conf.on Decision and Control,Sydney Aus-tralia,2000:1507-1508.

[8]Yan J J,Tsai J S,Kung F C.A new result on the robust stability ofuncertainty systems with time-varying delay[J].IEEE Trans.Cir-cuits and Systems,2001,48(7):914-916.

[9]Duan G R,Liu X X.A sufficient condition for stability of time-de-lay system,”Control and Decision,1996,11(3):420-423,1996.

[10] Xie G M, Wang L.Quadratic stability and stabilization of discrete-time switched systems with state delay[C].Proceedings of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004:3235-3240.

[11] Lei F, Hai L, Antsaklis P J.Stabilization and performance analysis for a class of switched systems[C].Proceedings of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control,2004:3265-3270.

离散控制系统篇10

随着火力发电厂锅炉机组越来越向着高参数、大容量的方向发展,对热工自动控制系统的控制品质的要求也越来越高。目前,在火力发电厂的自动控制系统中, 无论是燃烧过程自动控制系统、汽包水位自动控制系统,还是主蒸汽温度自动控制系统等,主要都是采用各种类型的常规PID控制策略[1]。传统的PID经典控制方法具有结构典型、参数整定方便、能够实现无差调节、鲁棒性较强的特点,而得到了广泛应用。也就是说PID控制在火力发电系统的控制中仍占着主导地位。

主蒸汽温度是火力发电系统生产过程中一个非常重要的监测和控制参数,该参数过高或过低都会影响到机组的安全性和经济性。但其控制过程中存在着非线性、大滞后性、参数时变性、强耦合等特点,并且常常受到外部扰动的影响[2]。而非线性PID控制法虽然能够使上述问题得以改善,但对于锅炉这个大延时、复杂的大系统而言,实际数学模型往往复杂得多,这时即使是非线性PID控制器也达不到十分理想的控制效果[3]。

本研究建立锅炉主蒸汽温度控制系统的数学模型,并设计一个非线性离散控制器,这种控制器不仅跟踪性能好,而且抗干扰能力强[4]。

1主蒸汽温度控制的存在的问题

主蒸汽温度的控制成为火力发电系统生产过程控制中的一个控制难点,主要是因为以下几点原因:

( 1) 主蒸汽温度是一个迟延现象比较严重的对象,机组容量越大,迟延现象就越严重。

( 2) 主蒸汽温度容易受到多种因素的影响,也就是常说的外部干扰,如负荷的变化、主蒸汽压力的变化、燃料量的变化等。

( 3) 主蒸汽温度被控对象工艺流程复杂,不同的机组主蒸汽温度特性完全不同,很难得到对象与干扰之间准确的数学模型。

因此,本研究以直流锅炉的水冷壁出口蒸汽温度控制系统为研究对象,在锅炉协调控制方式的基础上, 设计了非线性离散控制器,旨在解决以上3个问题,从而达到更好的控制效果。

2发电系统的协调控制方式

2. 1 BGT 主控制

对于现代火力发电厂来说,锅炉、汽轮机和发电机是其三大核心设备,协调控制的核心部分称为( boiler, turbine,generator,BGT) 主控制[5]。锅炉汽轮机协调控制方式是结合了汽轮机跟踪控制与锅炉跟踪控制的优点而设计出的方案。

在锅炉汽轮机协调控制中,当发电机负荷需求发生变化时,笔者采用前馈调节汽轮机调节阀开度到与发电机负荷变化需求相符的位置,然后维持这个开度等待锅炉输入的主蒸汽压力恢复。主蒸汽压力达到规定值时,发电机输出与发电机负荷变化需求相一致。由此可达到发电机负荷高变化率与稳定控制的目的, 进而可以达到供求平衡。

2. 2 直流锅炉的协调控制

直流锅炉的协调控制过程主要为: 将发电量指令信号MWD作为比例预先控制,对其加上主蒸汽压力修正信号,组成锅炉输入指令信号 ( boiler input demand,BID) 。作为协调控制中的给水系统是把锅炉指令信号本身作为比例动作控制信号,且和锅炉输入加速信号加在一起作为给水流量指令信号( feed water demand,FWD) 。燃烧控制系统是把锅炉输入指令信号的函数作为预先比例控制信号,将锅炉输入加速信号的值进行加法运算,然后加上主蒸汽温度修正信号作为燃烧量指令信号( fuel flow demand,FFD) 。

锅炉汽轮机协调控制方式的优点是既不完全依赖于积累在锅炉中的能量,也不完全依靠MWD调节锅炉输入燃料的量。因此,该方式能在保证控制结果准确的同时保持稳定而又快速的控制[6]。

3非线性 PID 在锅炉主蒸汽温度控制中的应用

笔者研究的锅炉主蒸汽温度控制对象设为二阶函数G0= 20 / s2+ 20s + 10,直接在线性PID控制器中串级联非线性函数构成非线性控制器。系统仿真曲线如图1所示,表示了系统输出量与时间的关系。

图 1 以上两种算法的仿真图像比较

从控制系统仿真曲线图对比可以看出: 1构造的非线性PID控制器比线性PID控制器有更快的响应速度,更小的超调量,更短的调节时间; 2系统中对象参数发生改变时,会明显影响系统响应[7]。但也存在一些问题,如: 图2的控制结构中并未加入延时因子,而对于锅炉这个大延时、复杂的大系统而言,延迟系统是必不可少的研究重点,且非线性PID控制在系统动态性能上并没有特别明显的改进,其调节时间基本相同, 超调量差别不大,因此本研究引入了非线性离散控制方法。

4非线性离散控制器的数学模型

4. 1 锅炉主蒸汽温度控制系统的研究方法

通常把带有不确定参数、不确定动力学( 系统摄动) 及外干扰的非线性系统称为不确定非线性控制系统[8]。近十年来对这种系统的研究受到学者的广泛重视。变结构控制以及G. Leitman开始的研究[9]均属此列。此外还出现了一些全新的研究方法。如:

( 1) 学习控制。对于特别复杂的系统,以精确模型为基础的方法往往无能为力。利用逐次更新控制律的学习方法,建立实际控制律,是一种新的有前途的方向[10,11]。

( 2) 循环控制( repetitive control) 。循环控制主要应用于有重复性的周期过程的系统,如负载是周期的; 任务是周期的( 机械加工系统的加工过程) 等。利用其周期性设计控制律,使其在下一个周期里得到更新[12]。循环控制与学习控制是相关的。

( 3) 神经元网络控制。这种控制原理很适于不确定、复杂系统,它具有自适应、自学习、自组织的特点。近年来得到了广大研究工作者重视,研究成果非常多[13]。

4. 2 设备模型的建立

本研究将主蒸汽温度作为非线性离散控制的研究对象,根据循环控制方法,用采样周期T对离散的系统进行模型化[14]。如下所示:

式中: k—k T时刻表示常数。并且因为z- 1是延迟因子,有z- 1·y( k) = y( k - 1) ,其中: y( k) —设备的输出 ( 蒸汽温度差值) ; u1( k) —给设备的控制输入; u2 ( k) —附加于设备的( 已知量的) 外界干扰( 再循环气体流量) ; w( k) —MWD—负荷需求信号,w( k) —对于这些由于已知外界干扰而产生变动的设备参量的非线性补偿,或者是用于预先补偿控制信号间的相互干扰及控制量的变动而设定的量[15]。

4. 3 目标值的跟踪

目标值的跟踪是非线性离散控制法的重要成果之一,它是针对锅炉控制系统的大延时特性,在机炉协调控制系统里根据MWD,建立追踪控制对象的控制量 ( 系统的输出) yM与目标值r( k) 的函数,当目标值恒为零时( r( k) = 0) ,以脉冲型外界干扰的任意初始变化量使控制误差值归零。控制的目的是为了使系统的输出渐进地满足yM( k) ,从而合成控制输入u1( k) 。

负荷跟踪的原理:

式中: r( k) —有界的标准输入; AM( z- 1) —渐进稳定多项式。从跟踪控制的目的来看,合成控制的输入u1( k) 是为了使系统的输出渐进地满足公式( 2) 的yM( k) 。

对系统的数学模型还需进行调整,引入r( k) = 0的稳定多项式D( z- 1) ,系统的输出为:

其中:

为了满足式( 4) 而合成u1( k) 。

假设设备模型的输出误差是:

那么之前所述的跟踪与调整的控制目的如果能够满足以下公式:

则能够实现控制目的。对控制信号u1( k) 进行计算。

设备的参量a1,…,ana,b10,…,b20,…,b2nb2,c0,…, cnc是作为已知参量来决定所需调节器的结构。

笔者应用多项式D( z- 1) ,算出多项式R( z- 1) 、S ( z- 1) ,从而模型跟踪系统得以实现。

由此可知,目标值的负荷跟踪就可以实现了。除了负荷跟踪,在实际系统中,外界干扰也是必须考虑的因素。

4. 4 干扰对策

众所周知,锅炉蒸汽温度的参量很大程度上取决于负荷的变化。非线性离散系统原本是把时不变系统作为对象来进行讨论,但若让系统的负荷以一定比例变化,此时研究对象就成了时变系统,特别在负荷变化比例很大的情况下,由于参量的估算值不能够跟踪实际参量而得到,其控制性能就会变坏。实际实验中外界干扰不可避免,系统延迟问题和不确定性广泛存在于工业过程控制中,而由于锅炉系统的大延时特性,使得负荷变化幅度有时会很大,这样就形成了主蒸汽温度系统的外界干扰[16]。

非线性离散控制法对外界干扰的控制具有良好的控制效果,本研究采用的是迭代最小二乘法识别误差信号从而消除干扰。

式( 7) 的两边乘上y( k) ,如果运用式( 1) 的关系, 则可以得到以下的式子:

因为式( 1) 的参量的数为( na + nb1+ nb2+ nc + 3) ,在 ( d1> 1) 的情况下,式( 8) 是式( 1) 的非最小实现。

根据干扰对策中的控制目的,将式 ( 8) 代入式 ( 6) ,则可得如下形式:

对于非线性不确定系统里的估算,本研究使用了迭代最小二乘法[17]。识别模型如下式所示:

式中: —式( 8) 中y( k) 、θ的估算值。

已知误差识别信号为e*( k) 。

由e*( k) 得出如下的参量调整法则:

式中: 0 < λ1( k) ≤1,0≤λ2( k) ≤2,Γ( 0) > 0。

通过在系统中添加控制信号,yM( k) = y( k) ,即能让系统的输出值y( k) 与目标值yM( k) 变为一致,从而可以消除干扰[18]。

5非线性模型的建立

5. 1 基于实际设备数据的非线性模型的建立

非线性离散控制器是基于分别独立地处理非线性静态和线性动态而进行控制对象的特性解析和控制器的设计。模型如图2所示,其由一个非线性静态函数F和两个线性动态函数Gf( s) 、Gr( s) 组成[19]。

该模型中: 将燃料流量FF指令到达锅炉的延迟线性动态函数设为Gf( s) 。

把在水冷壁内由燃烧产生的热能通过锅炉管进行热交换的动态函数设为Gr( s)[20]。

FR / FW被称为水燃比R,就是给水流量和燃料流量的比值。LPF( 低通滤波器) 是除去高频分量的二次巴特沃兹( Butter worth) 滤波器,截止频率为0. 005 Hz。

线性动态函数Gf( s) 、Gr( s) 的表达式如下式:

式中: τf,τr—时间常数。

并且由给水流量FW、燃料流量FF求解的水燃比R和水冷壁出口蒸汽温度的稳定状态的数据导出非线性静态。它们根据MWD,水燃比R以及水冷壁出口蒸汽温度WST的数据如下式所示:

用在非线性静态时取得的数据是155 MW、250 MW、300 MW以及500 MW的稳定负荷,中间值用直线内插法。

本研究依据实际数据推导出R与WST的关系式:

线性动态的时间常数是把线性离散模型的输出作为WSTm,水冷壁出口温度的实际数据为设WST时,通过求式( 17) 的方均误差性能来评价函数的最小值的时间常数。

式中: N—数据的个数。利用τf的数据,可以将线性动态函数的表达式带入模型中进行仿真。但这只是非线性离散控制器数学模型的一部分,还需要对函数进行静、动态的补偿控制。

5. 2 非线性系统的控制

基于实际数据,本研究由非线性离散模型组建了非线性控制器。

水冷壁蒸汽温度非线性离散控制器如图3所示。其由图2的非线性离散模型和镜像目标而构成,对非线性动态、线性静态分别进行独立地补偿。

图 3 水冷壁蒸汽温度非线性离散控制器

非线性静态函数F的补偿,取式( 16) 的非线性静态的逆函数F',由水冷壁出口蒸汽温度WST和发电需求量MWD推导出的水燃比R如下式所示:

线性动态函数Gf( s) 、Gr( s) 利用一次延迟动态式 ( 19,20) 的逆动态进行补偿。

在组建控制器时,从WSTm到WST的传递函数变为1,这样的输出是很理想的。由此,非线性离散控制模型就搭建完成,可以在Matlab上对其进行仿真。

6非线性离散控制的仿真结果

6. 1 实验仿真结果

本研究将给水流量、燃料流量的实际数据输入给模型,然后将得到的数据与实际数据进行比较。水燃比R的仿真图像如图4所示。

图 4 非线性离散模型的验证结果———水燃比 R 的波形

根据给水流量和燃料流量的实际数据而得出的水燃比及水冷壁出口流体温度的模型输出与实际数据的比较如图5所示。

图 5 非线性离散模型的验证结果

6. 2 实验结果分析

由上述讨论可见,非线性离散模型的组成分为两部分,实际进行仿真时应将这两部分合成一个整体进行研究,另外可由实际数据求出R与WST的关系式, 这点也非常重要。水燃比R的图像与实际测量结果很大程度上接近,模型输出WST与实际数据输出也基本吻合,可知本研究设计的非线性离散控制器模型在实际运用中具有可行性与理论上的正确性。

7结束语

针对火力发电系统中主蒸汽温度的大延时、非线性和时变性,本研究分析了其被控对象动态特性和现场实际情况的基础上,在锅炉汽轮机协调控制系统中设计了非线性离散控制器。笔者使其可以对锅炉主蒸汽温度被控对象进行目标值的跟踪并且能够消除外界的不确定性和系统延时造成的干扰,这样就很好地解决了锅炉主蒸汽温度控制系统的大延时和外部扰动问题。同时,笔者通过运用不确定非线性控制系统中的循环控制法对其进行数学模型的建立。

不期之遇终离散篇11

2003年的冬,畏寒的我将自己裹在棉被里赖床不起,突然听见轮胎与地面发出的阵阵摩擦声。人声开始鼎沸,透过厚实掩盖的蓝色碎花窗帘扣入耳骨。

出车祸么?我揉揉惺忪睡眼,踩着棉鞋打开门,瞳孔突然闪进一团刺眼光耀。

——不是晨曦的天光,而是鸦黑聚集在院子里的记者按下的闪光灯。看见我一开门,

“骆年一同学,听说你即日起将赶往奥地利的维也纳进行演出,可否跟我们分享一下详情?”

“年一,在你的成才历程中可有对你影响最深刻的人?”

“你的奖金和表演费那么高,为什么你还愿意一直住在这种地方?”

……

提问似乎越来越趋向于狗仔队的本质,向心力都指向了骆年一本人的私生活。他站在我比邻的另一道门前,清澈面孔开始陷入怔忪,彷徨不知所措,见我抽身出来探个究竟,仿佛溺水者抓到一根浮木般,朝我露出微笑,嗨,黎欢,早安呐!

霎时所有的麦克风和聚光灯都转向我,骆年一的习惯性沉默让他们知难而退。于是人潮涌过来旁敲侧击:“年一叫你黎欢?黎欢姑娘应该是他的邻居兼青梅吧,能否跟我们谈谈你眼中的这位天才少年是怎样的性情?”

第一次遭遇如此恢弘场面,中心话题却并非本我,而旨在掘地三尺挖别人的蛛丝马迹,真悲哀。我正想躲进“防空洞”关门大吉,突然听见摩托车由远而近的声音,我知道是骆洲济回来了。他穿着EA的黑色夹克,跨在车上的姿势像一只豹子。见到我被记者团团包围的场面,解下背后的画板狠狠砸向他们,人群瞬间怏然而散。

“这群该死的混蛋,又来找你们麻烦!下次让我看见非打爆他们的头!”他喉结起落,湿润的眉睫不知是因为沾染了朝露,还是激动而渗出的汗液。

年一的声音轻轻传来:“算啦哥,得饶人处且饶人,他们做这行的也不容易。你这么早又出去写生啦?”

“只可惜了这幅画……”我的手指触过画板凹凸破裂的平面,惋惜叹道。

虽然破裂,但画的内容依然明晰可见,最高的少年走在中间,风揉乱了他的发,手里举着一个篮球;左边稍矮的男生背着大提琴,眼神迷离;右侧更矮的女生手里捧着泰戈尔的诗集,花树过滤掉的光斑落在身上、地上。

心如明镜,这三人分别应该是骆洲济、骆年一和我。

我请求骆洲济将它送给我,他诧异地笑开,然后将手掌宠溺地覆上我的头:“如果你喜欢,以后画更好看的,这都成了一张破图纸了,就当草稿吧。”

富有磁性的嗓音袅袅地从头顶氤氲开,带着余震。我摇摇头,不,我偏执于它。

最后我关上门,用胶水将每一处破残细细粘合,指尖抚平那些皱褶,直到站在一米以外观摩并未察觉人工拼贴过,方才露出满意的笑容。

刚洗完手时便有人敲门。我掀开窗帘一角,看到择校生关绮凌明亮的笑意。

她的分数本远远不及铭德中学的分数线,却有一个威风的老爸,凭借一叠老人头将她送入这座重点。开学第一天,老师腾出第一排正中央的座位留给她,她的手指却穿越了千山万水,指向了最后一排,填补了我身边多日的空缺。

是的,因为与骆家兄弟关系极为密切,我被众多女生所孤立。她们看我的眼神带着灼灼燃烧的恨,和尖锐的穿透力,仿佛要在我身上搜寻出蛊惑他们的端倪。特别是风靡了整座校园的骆年一,他交流的对象不外乎两个人,一个人是他的音乐课导师,另一个便是我。而这种形单影只的日子因为关绮凌的到来而划下句点。她穿华贵的公主裙,有时又是帅气的仔裤,眼角眉梢时刻透露出无人能复制的骄傲神情。我们一起上下学,一起旷掉讨厌的体育课躲在饭堂喝四季不变的冷饮,一起在周末去看新上映的电影。

当然,很多时候她会假装无意地让我叫上骆家兄弟。

她冲进我的房间,然后看见我铺展在书桌上的画。我用红绳将它卷起,然后拉着她手腕飞奔出门。

“出发啦,快迟到啦,放学陪我去装裱店给画做个框架。”

“黎欢,如果我没猜错的话,那是洲济哥哥的作品,诶,什么时候画面里才能出现我呢?”

仿佛是在问我,又似自言自语,我坐在后架伸出头去凝视她的半边侧脸,十七岁的关绮凌,就连叹息也如此美丽。

骆洲济是个职业画家兼半个摄影师。本来在这座钢铁森林筑成的城市,我们的人生并无多大交集。我住在小镇子的院落,那里四季开满了各种花卉,一扇大铁门将外界的喧嚣嘈杂与勾心斗角隔绝在外。在我十三岁那年,父亲所在的工厂大幅度裁员,体弱的他意料之中地被列入黑名单。于是关于隔壁那间空房子的出租启事引来了骆家兄弟,这两个恍如从天而降的少年。

那一年骆洲济已经十九岁,告别校园独立出来。不似漫画里尔雅羞赧的画手少年,他豪迈爽朗,凛冽到几乎横冲直撞。他发现我们的住处是绝佳的创作静所,又另外在闹市区开一家画室谋生,据说客源数目相当可观。而性格迥异的年一与我年纪相仿。

骆年一六岁开始学琴。小小的身体笔直如桦,瘦弱手臂和肩膀支配着大提琴,薄凉的嘴唇紧抿成一条线,起初我听不懂他的音乐,经常恶作剧地嘲讽挖苦他是在锯木头,甚至偷偷锯断他的琴弦。他并不恼火,极好脾气地换弦,只是把练习地点变成了房子后面的小山丘。我偷偷跟踪过他一回,彼时大雨初霁,我闷在家里闲得发慌,父母喋喋不休地商量着要给我请家教帮我补习永远拖后腿的数理化。我气炸,扔掉钢笔往门外跑,跑了一段路才发现根本无处可去。突然想起骆年一练琴的后山,然后随他而去。

是嶙峋的羊肠小道,路旁长满了不知名的野花和狗尾巴草,他已从山顶下来,小小布鞋不敌泥泞崎岖,整个人从山腰上翻滚而下。

我吓白了脸色,捂嘴叫出声来,却发现他将大提琴紧紧裹在怀里,宁愿衣服和肌肤皆被荆棘划破。

后来,在我扶着踉跄的他赶往诊所的路上,我扬起脸对他说,年一,我再也不在你练琴的时候欺负你了。年一,从今以后我就是你的头号粉丝团团长,就这么说定了。

他捂着伤口笑得龇牙咧嘴:“千羊在望,不如一羊在手,黎欢,与其崇拜我,我觉得倒不如你跟我学琴啊!”

他这样的早慧,似乎已为他日后的扬名四海埋下了伏笔。

像被时间冲洗泛白的画面,在适宜情境的催生下回光返照一瞬间,还是那么耀眼。

原本这番话应该讲给那帮记者听的,可是阴差阳错地,一日一日地从17岁那年我与关绮凌的交谈中拼凑成形,化为一颗种子根植到了她心里。

她在上课开小差时捅我的手肘,附在我鬓间耳语:“欢,你知道吗,自从第一次看见骆洲济,他左耳的银色耳钉直射眼底,世界便只剩下这唯一的光。”

我假装心无旁骛,只微微笑,并不作答。

其实我并不甚喜欢那样的女生。我觉得女孩子就应该有女孩子的矜持,不像她,抽昂贵的女士烟,在课堂上公然顶撞老师,破口大声咒骂班里的长舌妇小人。

就算在最难以启齿的感情面前,都可以如伸出十指般地轻易展示给旁人看。她拉上我坐半个小时的公车去到闹市区,找到骆洲济经营的那家画室。幽深蜿蜒的回廊里,我们趴在尘光飞扬的镂花窗格,看他在偌大房间里静坐抑或来回踱着步子,除却一扇通行的大门,其他三面墙壁挂满了灵气逼人的画,色彩缤纷至光怪陆离,斑斓得像童话世界。

他的房间里还播着我听不懂的外文音乐,声音细微却又在听力摄入得到的范围,我听得入神,骆洲济却突然转身,我覆上他漂亮深邃的眼。

那一天关绮凌拉着我逆风奔跑,漂亮的长发高高飞起,她一边喘息一边问:“欢,你说他刚才看见我了吗?欢,我是不是该更大胆一些去当面向他表白?”

我突然站定,看见她清瘦决绝的背影,仿佛看见当年因不满爆棚而逃出家门的自己。

许是因为深深迷恋着骆洲济的缘故,也无从得知关绮凌是如何说服了她父亲,得到一大笔零钱购了三张机票。她说签证完毕就可以飞去看骆年一的演出。

“作为这么大型的盛典,他为人兄长的应该会出席才对,你说呢?”

我不置可否地笑,突然发痴地问她,为什么是三张票而不是四张?

“洲际哥哥跟我说过了,年一作为表演嘉宾是有官方入场券的,一切费用都有得报销,你白痴啊!”

我笑着去掐她的手臂,一边掐一边揶揄自己:“对对对,老娘就是数学白痴,不爽咬我啊!”

身后传来几个女生冷冽的嗤笑声:“还没看到女人倒追到这种不要脸的地步哟!”

“就是就是,这两条友就是骆家兄弟的跟屁虫,物以类聚嘛!”

关绮凌猛地收紧嘴角的笑容,冲过去和她们厮打成一片。她被三个人围在中间,左冲右撞,头发凌乱地吼我,木头黎欢你还不过来帮忙!

我无所适从的手刚抓起一把扫帚冲过去,便看见骆洲济破光而来。他开着车子朝她们冲过去,几个女生识相地同时尖叫着跳开。

他将我们带走时,我被不合时宜地夹在中间,惹得背后气冲冲的关绮凌一路上不停地抓我。

“你怎么可以这样软弱胆小呢?怪不得听说我来这里之前你经常被欺负!”她咬牙切齿,恨铁不成钢。

骆洲济打断她,声音兜满风:“黎欢妹妹从小就这样乖巧得不像话。我刚出来买菜经过,并不知道你们在混战,我只远远看见她,想过去打声招呼罢了,没想到……”

“哼,气焰这么嚣张,下次让老娘见到非灭了她们不可!”

哦,忘了说,骆家兄弟住进来的第二年,我的父母亲便搬到了市里打工,一两个月才回来一次。除了读书,我每天的乐趣便是研究菜谱、做布艺手工、结识新植物。那天我们四个人围在一张圆桌前吃了一顿火锅,酣畅淋漓地商量着出国计划,兴奋扩张着每一处的神经,澎湃了我们年轻的血液。

维也纳,奥地利首都,享誉世界的文化名城,拥有着众多特色建筑的音乐之都,若不是因为与同行其他三个人的相识,我想我一辈子连做梦都不会来到这里。在那个平凡无奇南方小城里曾猜想的乾坤,幻化成了如今多么美妙的样子。

骆年一表演的地点叫金色大厅,当晚云集了世界名流和顶尖的乐手,衣香鬓影华美绝伦。

当轮到年一表演时,我们按住雀跃的心脏,几乎要将喉咙喊破。

灯光缓缓打下,如漫画里的慢镜头。他穿着黑色礼服盛装登场,背脊不断变换着好看且富于弹性的弧度,从我这个角度看过去,似一股涵括着暮色的海浪。

他演奏的是贝多芬的《欢乐颂》,乐声浓烈恢弘,是一种告别的、动荡的喜悦。表演时他一直闭着眼,一曲终了时蓦地睁开,望向我们的方向来。

我爱他的眼,宛如剔透的水晶球,能看到中间跳动的心脏。

突然想起十三岁那年,小山坡的风软得像浮云,我与纯白无暇的骆年一并肩站在巅峰,他一遍遍地演示给我看:“将琴体斜放、将琴颈至于你的左肩、下肩放于两腿之间夹紧、让琴体不要摇晃、调节琴脚的高度、使得你的右手持弓时正好自然弯曲可以放在拉线的中部、左手在琴板上可以自由滑动就可以……”,我笨拙难当,最后他的手指轻轻覆下来,手把手地引导每一个动作。那个瞬间,如夜航光线刺破荒芜夜空,如千万花瓣悬挂枯萎枝桠。

那是我第一次听见爱情的弦音,每一次顾盼都鲜活充沛。

绮凌泄露了我这个藏了四年多的秘密。当天晚上,在豪华的宾馆里,她的礼服摇曳生姿,一遍遍地问年一,你刚才的演出实在太棒了!真不愧是铭德的镇校之宝!年一你喜不喜欢我家欢美人?

她绿色眼影上闪耀着精致的亮片,神色楚楚,动人心魄,好似大片蛊惑人心的植物。语气直白浓烈,我恨不得给她下哑药。

彼时的骆年一已经卸妆,穿着休闲的卡通T恤,望向我的眼神云雾深重,他只轻声说了三个字。

对不起。

然后夺门而去。

关绮凌潦倒地坐在床上,然后调侃似的喃喃道,难道,难道那小子喜欢的是我?

我的脑海中却突然电光火石般地跳出另外一个名字。

骆洲济。

骆洲济找到我时,我正蹲在一座喷泉边哭泣。他蹲下来问我,你想不想听年一的故事?

我扬起泪水四溅的脸迷惑地望向他,他坦然道:“对不起,刚才真的是经过时无意听到你们的对话。”

“洲济哥哥,我没有告诉过你,今天这个失恋日,其实也是我十八岁生日。”

他们兄弟多年来出双入对。骆洲济在小他六岁的弟弟面前始终扮演着亦父亦兄的角色,骆年一在他密不透风的保护下如期成长。他们搬过来的这些年里,不曾翻脸打架,关系反常得玄妙奥秘。

因此,我妄自猜测过年一或许爱我,当命题粉碎后我又揣度他喜欢的一直以来就只有哥哥骆洲济,但却预料不及,他早已在潜意识里逼迫自己对爱情这个东西断了念想。

骆年一与生俱来的非同寻常,仿佛自他降临人世被离异时穷困潦倒的亲生父母抛弃那一刻便开始命中注定。是骆洲济在街头将他捡起,带回家,一直厮守着他的身世之谜。即便在他长到六岁之后,负疚多年的父母终于搜集线索找到了骆家,秘密被揭穿,但他不接受他们的嘘寒问暖,亦不觉得众多物质能够弥补他童年亲情的缺失和承受过的悲恸,他将他们买上门的衣衫与玩具通通扔到门外,然后如暴怒的小兽嘶吼着将他们赶走。

唯独最后,他见他们掉泪之后,第一次沉默地留下了一把大提琴。

这把倾注了骨肉间凛冽爱恨的大提琴让他不分日夜苦练,最终光芒四射技压群雄。他把青春年少的全部感情都投入其中,它是他唯一的恋人。

亲情在骆年一的世界留下无法修复的断层,而这些断层又殃及池鱼地毁灭了他驾驭爱情的权利与能力。

“所以,这些年来,我未曾见他对任何女孩子动过感情,你与他算最是亲密。我也不知道该怎么办才好。”

骆洲济缓缓吐着烟圈,烟雾迷蒙了他的脸。月光下我看见他坚毅至锋芒毕露的轮廓,在脑海中与年一的柔和静美细细对照一遍,终于肯相信他们不是同根生。

有眼泪滴滴答答落下来,沾湿了他的雪白衬衫。那是我第一次见骆洲济哭,感伤且无助。

回忆也许美,可是正在飞走对不对。

那天夜里,绮凌自觉无颜面对我,仿佛被拒绝的人是她而不是我,总之她在别处下榻。半夜,宾馆的房门被打开,我的知觉苏醒之时,只感到身上压着一个人,他张开双臂将我紧紧拥住,铺天盖地的酒精气息在枯燥静谧的空气里蔓延开来。我微微惊诧,手却不由自主攀上他的背。

那个没有星月的夜,我摸到男孩手里浅浅的茧,他的胡楂和骨骼的触感多年后我依然记得清晰。我心疼地抓紧他的手,想起他练琴这么多年如一日,连光滑的掌心都被磨得滚烫粗糙。

我想,年一他喝醉了。可是这醉意驱使的柔情蜜意,能维持到天亮吗?抱紧他温存入眠时,我感觉自己仿佛在飞。

Hey,你有在午夜飞行的体验吗?身体脱离地球表面在城市上空飞过,下方是灯光碎钻般点缀的海洋。高楼大厦矗立成珊瑚石礁,车辆人群汇集成鱼群。

很久以后,我终于明白骆洲济买醉与哭泣,并非只是为骆年一的感情缺陷,还因为他爱我而我不爱他。

当黎明的光柱一束束抵达房间时,我才看清身旁那个男子的脸庞。

那是刚毅的,英俊的,骆洲济的脸。我忘了,画家由于握笔时间过长,手心也会长茧子。

他浓密的睫毛一张一合如蝶翼扑扇,小欢,怎么办,我是真的喜欢你很久很久了。

关绮凌还是老习惯,从不按我的门铃就推门而入。以为被她最爱的男生和女生所背叛,她讶异的脸色由红转绿,最后转身跑掉。

我起身欲将她追回,骆洲济拉住我的一只手臂:“你是要告诉她我们之间并没有发生什么,还是告诉她我不爱她爱你的真相?”

从机场返家的路上大雨突然轰轰烈烈从天而降。我的行李包装着骆洲济的那幅画,庞大的雨水打湿了它,晕染开来的颜料模糊了背景和人物的表情,如同不可捉摸的命运。

与我并肩走的只有骆洲济。他神色自然,仿佛脑海中过滤掉了那个在维也纳拥着我和衣而睡的夜晚。关绮凌没有随我们回来,并且从此消失在铭德。从老师那打听到的版本,是说她留学去了。那个特别的女孩,匆匆帮我告了白,而她自己的爱,她知道我知道地藏菩萨也知道,男主角却一辈子都无福消受。

年一的才华被维也纳一个音乐家相中,留下他收为入室弟子。临行前我们微笑着祝福他,皆说这是他艺术生涯的天堂之入口。

而我始终相信,世界上每个人都是单翅的天使,即便独自享誉世人传诵与景仰,却只有两个人相拥着才能飞翔。所以,骆年一终有一天会遇到一个人,有足够强大的能力消解掉他内心的冰河。一如关绮凌,一定会在对的时间地点遇到属于她的真命天子。

离散制造业质量管理系统研究篇12

质量问题是企业重大的战略性问题, 它不仅关系到企业的生存和发展, 而且关系到资源的开发与利用。优良的质量能给企业带来兴旺和发展, 低劣的质量则可能导致企业彻底垮台, 因而研究企业的质量管理成为企业管理的重要课题之一。在现代离散制造行业的生产质量管理中, 越来越多的多品种小批量订单、高度的定制化生产使得信息的交换、数据的流转、单据的出入都更加复杂多变。基于计算机技术和信息管理技术的质量管理系统无疑成为离散制造企业进行生产管理的有力保障, 迅速及时的数据处理必定大幅度提高生产和管理的效率, 实现产品质量和企业价值的双赢。

本文将离散生产企业的质量管理作为研究对象, 以质量数据采集、质量判定管理、质量文件管理、质量统计分析、质量追溯管理为研究重点, 分析并总结质量管理业务需求, 并提出相应的质量管理系统功能模型。

1 离散制造业的特点及质量管理流程分析

1.1 离散制造业的特点

制造业按照产品制造工艺特点可分为连续制造和离散制造。连续制造面向流程工业, 生产工艺固定, 物料呈连续状态通过整个生产流程;而离散制造的产品往往由多个零部件经过一系列并不连续的工序装配而成, 一般包含零部件加工、零部件装配等过程, 产品的组成通常会有几种不同的类型, 相同的组成又有不同的工艺版本, 在实际生产过程中还可以选择不同的路径, 因而制造过程和物料跟踪都相当困难。离散制造业生产特点总结如下:

(1) 离散型生产。

产品由许多零部件构成, 各零部件的加工过程彼此独立, 生产流程不连续, 对控制的实时性要求不高, 但需要对物料进行及时跟踪。

(2) 多品种小批量生产。

激烈的市场竞争和新技术的不断发展应用使得多品种小批量成为目前制造产品的主流, 多品种小批量生产的特点是, 生产的产品品种较多、产品生产周期长, 每个品种的产量很少, 甚至只有一台或一小批, 这就要求生产具有柔性。

(3) 生产灵活多变。

组织生产方式分为面向订单生产、面向库存生产和面向订单装配, 带有通用件及标准件按预测库存生产。由于该类企业产品复杂、组成零部件数量众多、工艺技术复杂且常常变更、产品齐套性约束强、生产批量小, 所以这类企业通用件及标准件常依据预测按一定库存量生产。

(4) 企业管理手段及信息化应用水平相对较低。

管理落后, 主要以手工分散管理为主。大多数企业计算机应用只达到 CAX 设计层面, 财务管理、库存管理等单一专项管理系统的应用较多, 但是比较分散, 没有实现信息的共享。有少数企业实施了ERP、PDM 等系统, 但实施的效果大都不理想。

(5) 底层自动化水平低, 设备落后。

生产现场智能化检测及控制仪器应用较少, 主要是通过人手工控制, 缺乏有效的底层信息采集及反馈机制。且大部分都已经老化, 常常出现故障, 同时缺乏设备的科学管理与维护, 从而导致设备利用率低, 在制品数量较多, 成本增加。

1.2 离散制造业质量管理流程分析

离散制造型企业一般包含零部件加工、零部件装配等过程。从加工过程看, 离散制造型企业生产过程是由不同零部件加工子过程或并联或串连组成的复杂过程, 其中包含着更多的变化和不确定因素。各个阶段会产生大量与产品有关的质量信息, 缺少任一阶段的质量信息, 对产品的描述都是不完全的, 也是不准确的。离散制造业质量管理业务流程如图1。

车间的生产过程主要由调度员根据上面下达的生产计划负责总体安排工作。由调度员开出首道工序的工票, 交给操作工人, 操作工人根据工票上的指令号、图号、名称去领取工艺卡片、图纸和坯料进行加工。加工完成后先由操作人员自检, 经自检合格后再由检验员抽检10% (此百分比根据企业质检文件要求来决定) , 记录下合格数、完工日期等并签字。到下一工序开始工作时, 操作人员需让调度员再次开另一张工票, 然后进入加工检验阶段, 加工完成入库之前进行必要的检验, 以保证半成品、成品没有质量问题出现。

若最终检验出不合格产品, 则由1～2名检验员确认或经检验班长确认后, 填写废品通知单, 若出现稍大一点的问题, 则需经过车间领导的确认, 若出现重大质量问题, 则由分管质量的副厂长召集开质量分析会, 提出相应合适的防范措施。

在质量统计方面有专人负责, 主要是通过报表统计。工人开出不良品通知单, 经检验员检验确认这一产品是返工、返修还是报废, 若报废, 则开出废品通知单, 统计组则按票面统计工时成本、材料等各方面的损失情况。

2 离散制造业质量管理现状及问题分析

2.1 离散制造业质量管理现状

离散型制造企业的质量管理仍然以传统的检验把关为主, 辅之以简单的统计分析和数据处理。总体来讲, 包括以下几个方面:

(1) 质量信息采集。

质量信息是质量管理的记录和过程受控的重要凭证。在质量信息采集方面, 现在仍然以手工采集数据为主, 并使用纸质文件进行记录。

(2) 质量数据管理。

在质量数据管理方面, 各部门分散管理各自直接相关的质量记录, 使得质量信息不能共享, 形成信息孤岛。

(3) 质量过程控制。

一般企业都建立了比较完善的质量管理程序文件和过程规范, 并制定了相应的控制方法。但文件规定与实际操作“两张皮”的现象比较普通, 很多企业质量过程的流转仍然采用表单传递、人工流转的方式。

(4) 质量分析与决策。

由于很多企业车间仍然以手工方式处理质量数据, 缺乏统计技术和工具支持处理庞大的质量信息, 所以质量分析与决策在企业中很难开展, 只能进行简单的报表统计和汇总。

(5) 质量追溯。

很多企业对产品质量的跟踪随着产品的出厂而结束, 最多会做产品退货记录或者维修记录, 而对产品质量的形成原因包括原材料采购、零部件加工、产品装配过程则没有进一步追溯, 很难追查问题所在。

2.2 离散制造业质量管理存在的问题

(1) 文件与生产脱节。

文件规定与实际操作“两张皮”的现象十分常见, 很多企业质量过程的流转仍然采用表单传递、人工流转的方式, 信息传递缓慢、工作效率低, 而且产品故障信息的处理过程无法得到有效监控和追踪。

(2) 缺乏现代化的质量数据采集工具。

在我国很多制造型企业, 质量数据仍然采用手工记录的方式, 不但出错率较高, 也影响了实时性, 无法及时进行统计并发现存在的质量隐患。

(3) 信息分散。

产品质量信息分散不集中, 难以利用。在生产管理过程中, 很多的质量信息分散在各个部门中, 处于孤立的、局部的状态, 这样就会造成决策信息不对称, 无法为质量改进提供及时、准确的决策支持。

(4) 质量追溯困难。

很多企业由于管理水平的限制, 使得产品在经过生产和销售之后, 仍然处于“状态不明”的情况, 即:不知道哪一批零件安装在哪一批产品上。发现了产品缺陷之后, 也很难根据缺陷产品的生产过程数据和零部件组成情况查找到其它有缺陷的产品。

(5) 缺乏信息系统的集成。

目前, 我国离散制造业信息化的主要问题是引入了多个信息管理系统, 却没有将其进行集成, 各个信息系统独立工作, 信息不连续, 不但提高了日常维护成本, 更重要的是无法达到信息共享的目的, 无法真正实现信息化所带来的优越性。

3 离散制造业质量管理系统设计

3.1 质量管理系统总体需求

质量管理涉及的部门及业务职能范围大, 包括的质量数据种类繁多, 随着科学技术水平的提高及外部市场情况的发展变化, 企业产品结构和生产运营也不断调整变动, 相应地, 企业的质量管理必须对这种调整变动具有动态适应的能力。

在传统的企业质量管理中, 质量信息的处理和管理全部由人工完成, 质量数据的完备性和正确性以及质量信息的利用率都不高, 更谈不上为决策者提供决策支持, 这显然已难以适应现代企业管理的要求。

随着信息技术和先进制造技术的发展, 采用各种先进的现代科学技术和手段, 将产品生命周期中各阶段、各部分的质量因素、质量控制、质量保证作为一个有机的整体来研究, 将传统的以检验驱动, 转变为以用户驱动来保证产品质量, 将传统的注意制造过程中的质量控制转变为注意整个产品生命周期中各个环节的质量控制;将事后检验变为事前预防;确定质量目标和制定质量保证计划;在企业的内部和外部通过各种方式采集质量数据;处理质量数据并进行评价, 诊断产品和过程存在的问题及原因;将有关纠正措施和控制信息传递到相关部门和设备;进行质量优化, 为不同部门和层次的质量活动提供决策依据。

3.2 质量管理系统业务模型

根据以上对质量管理现状及其需求的分析, 提出了离散制造企业质量管理系统的业务模型:

首先, 质量管理系统根据质量检验计划从生产现场采集质量实绩数据;之后, 依据判定标准对检验结果进行判定, 对有质量问题的数据进行返修、改制等过程跟踪管理、划分责任, 并能够通过产品质量分析, 找出造成质量问题的原因, 为改进工艺或工艺规程提供参考依据。对于合格的产品, 最终打印质保书。具体分析, 每个过程还有各自的业务流程, 下面一一进行介绍。

(1) 质检计划管理。

质检计划的主要任务是制定从原材料采购到零部件生产与装配, 乃至整机检验出厂的全过程的质量检验范围、检验项目、检验方法、检验水平、检验手段和设备、检验人员配备以及检验费用配备等各项内容的规划。首先, 依据标准、设计文件、相关规范等编制质检计划, 通过审核后形成质检计划单, 没有通过审核的需进行修改。

(2) 质量数据采集。

在质量数据采集过程中, 数据采集项点一般置于生产现场关键工序处, 呈现出多点分布式的特点, 借助有意义的条码、无线射频识别等技术进行质量数据的定位、采集, 可实时、准确地获取生产现场的质量数据。首先接收质检计划, 然后确定待检零部件, 确定检验项目, 通过采集设备完成质量数据的采集, 审核采集结果, 结果正确后报出数据。

(3) 质量判定。

接收质量检验结果数据, 对检验结果进行判定。当发现质量异常后, 一部分零件报废直接进入废品库, 有时则需相关部门组织评审会议, 确定返工、返修还是报废。返工、返修零件重新上线, 报废品则进入废品库。判定合格的继续生产, 直至产品完成, 最后进行综合判定, 合格的出具质保书。

(4) 质量文件管理。

对质量管理过程中涉及的文件从编辑到作废进行全生命周期管理。

(5) 质量统计分析。

质量统计分析, 主要是对质量活动产生的质量情况进行统计, 分析质量数据反映的质量水平现状, 满足质量人员对质量不断改进的需求。根据生产数据接收和质量数据接收进行数据的查询, 再依据业务规则统计汇总数据, 最终形成统计分析报表或图表。

(6) 质量追溯。

产品质量追溯是从已经发生质量问题的产品出发, 分析和找出发生质量问题的根本原因, 追溯其它也存在缺陷的产品和零部件, 对产品进行及时维修或者召回, 对零部件则需要进行退货或者维修, 同时也可以追溯质量形成过程, 包括其相关的工艺、物料和责任人等。提高企业质量管理水平, 从而提高企业的形象。离散制造业质量追溯的流程如图3。

3.3 质量管理系统功能模型

根据离散制造企业对质量管理系统的需求分析和业务流程分析, 需建立具有如下6个管理模块的系统功能结构 (见图4) 。

(1) 基础数据管理模块主要负责对产品整个质量生命周期中的基础数据信息进行维护。质量标准管理负责录入及维护质量检验标准, 包括标准上下限、正负公差、检验部位、检验方式、试样数量等;检验项目管理负责录入及维护质量检验所对应的检验项目编号、名称、单位及其分类等;质量缺陷管理负责录入及维护质量问题的缺陷类别、缺陷编码及名称、责任单位、责任人、不合格品处置方法等。

(2) 质量数据采集模块负责对生产过程中的零部件、半成品、成品进行现场数据的自动或人工采集工作。通过接收质检计划功能接收质检计划, 明确待检试样、检验项目、检验数量、检验方式等信息;然后通过生成检验任务功能按照质检计划, 将其转化成检验任务, 以便对质量信息进行采集;再通过质量数据采集功能对试样, 按照检验计划, 进行现场数据的采集;最后通过采集结果审核功能审核采集到的数据是否有效, 确认后报出;此外, 还能进行质量数据查询, 对现场采集的质量数据进行实时查询。

(3) 质量判定管理模块负责对采集到的检验结果进行合格或不合格品的判定, 合格的可以编制并打印质保书;不合格的给出相应的返工返修或是报废的处理方式。包括检验结果接收、检验结果判定、判定结果审核、判定结果查询、质保书制作、不合格品处理等功能。

(4) 质量文件管理负责对产品质量全生命周期的相关文件进行管理。包括文件编辑、文件上传、文件发放、文件浏览/下载以及文件作废等功能。

(5) 质量统计分析模块负责统计功能包括统计报表和一些质量控制图, 从中可获取有关产品质量或生产加工过程的状态等信息, 从而发现产品与生产过程的质量问题, 最终达到改进产品的设计质量和加工工艺水平的目的。包括统计数据接收、接收数据查询、质量统计报表制作、质量分析图表制作等功能。

(6) 缺陷产品及零部件批次追溯能够依据有质量问题的产品及零部件批次信息, 对同一批次编号的质量信息进行正向和反向追溯;缺陷零件采购过程信息追溯能够依据缺陷零部件的批次信息, 对采购供应商的批次、质量问题、责任人等进行追溯;缺陷自制件加工过程信息追溯能够对自制的加工件, 可以按批次、工序等条件对加工过程的质量信息进行追溯;缺陷产品装配过程信息追溯能够对缺陷产品在装配过程中发现的质量问题进行追溯。

4 应用成果

本系统凭借详尽的需求分析、规范的业务流程、清晰的功能结构, 赢得多家离散制造企业的青睐, 至今已成功实施了多家企业, 取得了良好的运行效果。

以某电机生产公司为例, 随着市场的发展, 产品的生产由数量增长型向质量安全效益型转变, 面临国内外市场的冲击, 企业意识到要利用计算机技术和信息化手段改善生产管理模式, 提高生产和管理效率。通过实施质量管理系统, 企业不但实现了无纸化管理, 提高了数据查询及决策的效率, 保证了数字信息的准确性、快捷性, 更使得产品的加工生产有据可查, 真正做到产品全生命周期的质量跟踪, 以及对问题产品的溯源问责。有了质量保障, 产品就有了市场竞争力, 同时企业也实现了经济效益和社会价值的双丰收。

5 结语

本文以离散制造型企业为研究对象, 详细分析了行业特点和生产管理流程, 针对质量管理现状提出了问题所在, 并得出建立质量管理系统的必要性。在质量管理系统的设计规划部分, 首先进行系统的需求分析, 然后梳理了质量管理的业务流程, 最后设计出系统的功能结构。实践证明, 系统的实施有助于提高离散制造企业的生产水平和质量管理效率。

参考文献

[1]丁永红.东方电机质量管理信息系统建设规划[D].成都:西南交通大学, 2009.

[2]黄刚, 李晋航, 巫婕妤, 等.离散制造业可适应执行制造系统的研究与实现[J].计算机集成制造系统, 2011 (10) .

[3]陈晓明.面向离散制造的订单跟踪与产品质量追踪系统研究[D].杭州:浙江大学, 2010.

[4]王彬, 王美清.离散型制造企业生产质量信息管理与集成[J].航空精密制造技术, 2007 (2) .

[5]谭竣菲, 任光胜.离散制造业实时管理研究[J].机械制造, 2007 (4) .

[6]王琦峰.面向离散制造业的制造执行系统研究[J].成组技术与生产现代化, 2008 (1) .

[7]宋广雷, 陈进, 王滨滨.离散加工型企业的质量信息系统的开发[J].机械制造, 2005 (5) .

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