tag 标签: 工业控制

相关帖子
相关博文
  • 2022-12-7 18:25
    407 次阅读|
    0 个评论
    无刷直流电机(BLDC:Brushless Direct Current Motor),也被称为电子换向电机(ECM或EC电机)或同步直流电机,是一种使用直流电(DC)电源的同步电机。无刷直流电机实质上为采用直流电源输入,并用逆变器变为三相交流电源,带位置反馈的永磁同步电机。 电机有各式各样的种类,而无刷直流电机是当今最理想的调速电机。 它集直流电机与交流电机的优点于一身,既有直流电机良好的调整性能,又有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。 因而备受市场欢迎,广泛应用于汽车、家电、工业设备等领域中。 ​ 01 无刷直流电机发展历史 直流无刷电机并不是最早的产品,而是在有刷电机的基础上发展而来的,其结构上要比有刷电机结构复杂。 直流无刷电机由电机主体和驱动器组成,区别于有刷直流电机,无刷直流电机不使用机械的电刷装置,而是采用方波的自控式永磁同步电机,并以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料。 但是,早在上世纪诞生电机的时候,产生的实用性电机却是无刷形式的。 1740年代:电机发明开始 通过苏格兰本笃会修士和科学家安德鲁·戈登(Andrew Gordon)的研究工作,电机的早期模型首次出现于1740年代。其他科学家,例如迈克尔·法拉第(Michael Faraday)和约瑟夫·亨利(Joseph Henry)继续开发早期的电机,尝试电磁场并发现如何将电能转化为机械能。 1832年:首款换向器直流电机的发明 1832年,英国物理学家威廉·斯特金(William Sturgeon)就发明了第一台可以提供足够动力来驱动机械的直流电机,但是由于其低功率输出,应用上受到严重限制。 1834年:制造了第一台真正的电机 跟随Sturgeon的脚步,美国佛蒙特州的托马斯·达文波特(Thomas Davenport)于1834年发明了第一台正式的电池供电的电机,从而创造了历史。这是第一台具有足够功率执行任务的电动马达,他的发明被用于为小型印刷机提供动力。1837年,托马斯·达文波特和他的妻子艾米莉·达文波特(Emily Davenport)获得了第一项直流电机专利。 但他们的电机设计仍然与William Sturgeon的设计面临相同的功率和效率问题的困扰。且不幸的是,由于涉及高昂的电池电力成本,Thomas破产了,该机器也无法在商业上使用。 ​ 托马斯和艾米丽·达文波特的专利电机 1886年:实用性直流电机的发明 1886年,第一台可以在可变重量下恒速运行的实用直流电机面世。弗兰克·朱利安·斯普拉格(Frank Julian Sprague)是其发明者,正是这种电机为工业应用中的电机的广泛应用提供了催化剂。 ​ Frank Julian Sprague的“实用”马达 值得一提的是,该实用性电机采用无刷形式,即交流式鼠笼式异步电机,它不仅消除了火花、绕组两端的电压损失,可以以恒定速度输送功率。但是,异步电机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。 而在无刷电机诞生不久,人们就发明了直流有刷电机。直流有刷电机因机构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制,一经问世便成为了当时的主流。 1887年:交流感应电机获得专利 1887年,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)发明了交流感应电机,并在一年后成功申请了专利。它不适用于公路车辆,但后来由西屋公司的工程师进行了改装。1892年,设计了第一台实用的感应电机,接着是旋转的条形绕组转子,使该电机适用于汽车应用。 1891年:三相电机的开发 1891年,通用电气开始开发三相感应电机。为了利用绕线转子设计,GE和西屋公司于1896年签署了交叉许可协议。 1955年:直流无刷电机时代开始 1955年,美国d.harrison等人首次申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电机机械电刷的专利,正式标志着现代无刷直流电机的诞生。但当时没有电机转子位置检测器件,该电机没有起动能力。 1962年:第一台无刷直流(BLDC)电机的发明 得益于1960年代初期固态技术的进步,1962年,TG Wilson和PH Trickey发明了第一台无刷直流(BLDC)电机,他们称之为“带固态换向的直流电机”。无刷电机的关键要素是它不需要物理换向器,因此成为计算机磁盘驱动器,机器人和飞机的最流行选择。 他们利用了霍尔元件来检测转子位置并控制绕组电流换相,使无刷直流电机达到实用化,但受到晶体管容量的限制,电机功率相对较小。 1970年代至今:无刷直流电机应用快速发展 70年代以来,随着新型功率半导体器件(如GTR、MOSFET、IGBT、IPM)相继出现,计算机控制技术(单片机、DSP、新的控制理论)的快速发展,以及高性能稀土永磁材料(如钐钴、钕铁硼)的问世,无刷直流电机得到快速发展,容量不断增大。 之后,随着1978年mac经典无刷直流电机及其驱动器的推出,以及80年代方波无刷电机和正弦波无刷直流电机的研发,无刷电机真正开始进入实用阶段,并且得到快速发展。 02 BLDC电机基础知识 (1)无刷直流电机的结构 无刷直流电机主要由用永磁材料制造的 转子 、带有线圈绕组的 定子 和 位置传感器 (可有可无)组成。 定子 BLDC电机的定子结构与感应电机相似。它由堆叠的钢叠片组成,并带有轴向切槽以用于缠绕。BLDC中的绕组与传统感应电机的绕组略有不同。 ​ BLDC电机定子 通常,大多数BLDC电机由三个定子绕组组成,这三个定子绕组以星形或“Y”形连接(无中性点)。另外,基于线圈互连,定子绕组进一步分为梯形和正弦电动机。 ​ BLDC电机反电动势 在梯形电动机中,驱动电流和反电动势均呈梯形形状(在正弦电动机的情况下为正弦形)。通常,在汽车和机器人技术(混合动力汽车和机器人手臂)中使用额定48 V(或以下)的电动机。 转子 BLDC电动机的转子部分由永磁体(通常是稀土合金磁体,例如钕(Nd),钐钴(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)组成。 根据应用,极数可以在2到8个之间变化,北极(N)和南极(S)交替放置。下图显示了磁极的三种不同布置。 (a):磁体放置在转子的外周上。 (b):称为电磁嵌入式转子,其中矩形永磁体嵌入转子的铁心中。 (c):将磁体插入转子的铁芯中。 ​ BLDC电机转子 位置传感器(霍尔传感器) 由于BLDC电机中没有电刷,因此换向是电子控制的。为了使电机旋转,必须顺序地给定子绕组通电,并且必须知道转子的位置(即转子的北极和南极)才能精确地给一组特定的定子绕组通电。 通常使用霍尔传感器(根据霍尔效应原理工作)的位置传感器来检测转子的位置并将其转换为电信号。大多数BLDC电机使用三个霍尔传感器,这些传感器嵌入到定子中以检测转子的位置。 霍尔传感器的输出将是高电平还是低电平,这取决于转子的北极是南极还是北极附近。通过组合三个传感器的结果,可以确定通电的确切顺序。 (2)无刷直流电机的工作原理 顾名思义,无刷直流电机不使用电刷。无刷直流电机不利用换向器来调节线圈内部的电流,而是使用电子换向器来传递电流,该电流产生交流电信号,从而导致电机驱动。 无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机相似。洛伦兹力定律指出,只要载流导体置于磁场中,它就会受到作用力。由于反作用力,磁体将承受相等且相反的力。 当线圈中通过电流后,会产生磁场,该磁场被定子的磁极所驱动,同极性相互排斥,异极性相互吸引,如果持续改变线圈中电流的方向的话,那么转子所感应出磁场的磁极也会持续发生变化,那么转子就会在磁场的作用下一直转动。 在BLDC电机中,载流导体(定子)是固定的,而永磁体(转子)是运动的。 ​ BLDC电机运转示意图 当定子线圈从电源获得电源时,它就变成电磁体并开始在气隙中产生均匀的磁场。尽管电源是直流电,但开关仍会产生具有梯形形状的交流电压波形。由于电磁定子和永磁转子之间的相互作用力,转子继续旋转。 通过将绕组切换为高和低信号,相应的绕组被激励为北极和南极。带有南极和北极的永磁转子与定子极对齐,从而导致电机旋转。 ​ 一对极和两对极的 BLDC 电机运行动图 无刷直流电机有三种配置:单相,两相和三相。其中,三相BLDC是最常见的一种。 (3)无刷直流电机的驱动方法 无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式,它们各有特点。 按驱动波形 :方波驱动,这种驱动方式实现方便,易于实现电机无位置传感器控制; 正弦驱动 :这种驱动方式可以改善电机运行效果,使输出力矩均匀,但实现过程相对复杂。同时,这种方法又有SPWM和SVPWM(空间矢量PWM)两种方式,SVPWM的效果好于SPWM。 (4)无刷直流电机的优点与局限性 优点: ▷高输出功率 ▷小尺寸和重量 ▷散热性好、效率高 ▷运行速度范围宽 ▷低电噪声 ▷高可靠性和低维护要求 ▷高动态响应 ▷电磁干扰少 局限性: ▶控制该电机所需的电子控制器很昂贵 ▶需要复杂的驱动电路 ▶需要额外的位置传感器(FOC不用) (5)无刷直流电机的应用 无刷直流电机广泛用于各种应用需求,例如工业控制,汽车,航空,自动化系统,医疗保健设备等领域中的各种负载,恒定负载和定位应用。 工业控制领域 近些年,由于无刷直流电机大规模的研发和技术的逐渐成熟,其驱动系统在工业生产中的分布范围也随之扩大,已逐步成为工业用电机的发展主流。围绕降低生产成本和提高运行效率而展开的研究与尝试已取得显著的效益,各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动系统的需求。现阶段在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面,无刷直流电机都有涉猎。 汽车领域 除了核心发动机外,在雨刷器、电动车门、汽车空调、电动车窗等部位都有电机的身影。随着汽车工业向着节能环保的方向发展,所使用的电机也必须满足高效率、低能耗的标准。而无刷直流电机的低噪声、寿命长、无火花干扰、方便集中控制等优点完全符合,随着其调速技术的日益成熟,性价比会越来越高,它在汽车电机驱动的各个环节中的应用会更加广泛。 医疗设备领域 在国外,对无刷直流电机的使用已经较为普遍,可以用来驱动人工心脏中的小型血泵;在国内,手术用高速器具的高速离心机、热像仪和测温仪的红外激光调制器都使用了无刷直流电机。 家用电器领域 “变频”技术已非常普遍,作为中国家电的标志逐渐占据了大部分的消费市场,“直流变频”受到生产厂商的青睐,已有逐渐替换掉“交流变频”的转变趋势。这种转变实质上就是家电所用的电机由感应电机向无刷直流电机及其控制器的过渡,以达到节能环保、低噪智能、舒适性高的要求。无刷直流电机的发展方向与电力电子、传感器、控制理论等技术的发展方向相同,它是多种技术相结合的产物,它的发展取决于与之相关的每一种技术的革新与进步。 办公计算机外围设备、电子数码消费品领域 比如在生活中常见的打印机、传真机、复印机、硬盘驱动器、软盘驱动器、电影摄影机等,在它们的主轴和附属运动的带动控制中,都有无刷直流电机的身影。 03 无刷直流电机与有刷直流电机的区别 ​ 无刷直流电机与有刷直流电机的对比 (1)工作原理的区别 有刷电机采用机械换向,磁极不动,线圈旋转。 有刷电机的主要结构就是定子+转子+电刷,通过旋转磁场获得转动力矩,从而输出动能。电刷与换向器不断接触摩擦,在转动中起到导电和换相作用。 无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。 无刷直流电机由电机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。无刷电机通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。 (2)性能的区别 有刷直流电机技术更为成熟、起动响应速度更快,起动扭矩更大,运行更平、控制精度更高。 直流有刷电机机构简单,生产加工容易,在19世纪便得到了广泛应用,技术发展较为成熟。而无刷直流电机近十几年才慢慢投入商业运营,技术较为不成熟。直流有刷电机起动响应速度快,起动扭矩大,变速平稳,而无刷电机起动电阻大(感抗),起动扭矩相对较小。直流有刷电机输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。 无刷直流电机干扰更低、噪音更低、寿命更长、维护成本更低。 相对有刷直流电机,无刷直流电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。 (3)调速方式的区别 实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。 04 全球BLDC电机主流制造商(Top 10) 目前BLDC产业内,排名比较靠前的企业有ABB、阿美特克(AMTEK)、日本电产、美蓓亚集团、德昌电机、联合运动技术公司、保德电子公司、北美电气公司、施耐德电气、及雷勃电气(Regal Beloit Corporation)等。 ​ 图片来源:电子发烧友 ABB ABB凭借130多年的技术创新历史,现已成为电气化产品,工业自动化和电网,机器人技术和运动领域的全球领导者。它为全球的公用事业,工业,运输和基础设施领域的客户提供服务。 阿美特克(AMETEK) 阿美特克(AMETEK)是一家世界级组织,致力于通过独特的技术创新为客户最复杂的挑战提供解决方案。AMETEK的子公司AMETEK Advanced Motion Solutions(AMS)总部位于俄亥俄州肯特,提供直流电机,控制器/驱动器,风扇,泵,精密控制的鼓风机和定制工程线性运动系统。 日本电产 Nidec Motor是日本领先的工业用电机,控制设备,家用电器和消费品制造商。该公司在中国,墨西哥,美国和英国拥有多个生产和销售基地。 美蓓亚集团 美蓓亚集团在1951年创立于日本,主营业务轴承等机械加工零部件事业、精密小型微电机等电子机械设备事业等,是日本第一间微型、细口径滚珠轴承专业生产厂家,以此为基础逐步扩展至机械加工、电子设备加工领域。 德昌电机 德昌电机服务于各种垂直行业和业务超过50年,已成为电机,运动子系统,执行器和相关机电组件的全球领导者。特定于应用程序的知识和技术领先地位是使Johnson Electric成为其行业世界领导者的关键驱动力。该集团提供了当今市场上最大的工程电机和运动系统集,这些系统可以标准化用于量产,也可以个性化以满足战略部门和主要客户的需求。 联合运动技术公司 联合运动技术公司(Allied Motion Technologies)是精密运动控制产品和解决方案的领先制造商,以其在电磁,机械和电子运动技术方面的知识而闻名于世。该公司的增长战略着眼于通过利用其专业知识开发精密运动解决方案,从而在选定的目标市场中成为领导者,该解决方案利用各种Allied Motion技术为客户创造更高价值的解决方案。 保德电子公司 美国保德电子公司于1920年创立,是工业电机,驱动器和机械动力传输产品的领先营销商,设计师和制造商。 2011年,瑞士ABB公司以42亿美元(包括11亿美元的债务)的全现金交易收购了Baldor,Baldor Electric Company作为ABB的美国电机和发电机业务部门,负责工业电机,发电机和机械动力传输产品的市场营销,设计,制造和提供服务。2018年,Baldor Electric Company被合并为ABB,成为ABB汽车和机械公司。 北美电气公司 北美电气公司成立于1993年,致力于制造高性能,高质量的电机。同时也是专用和通用AC电机,控制装置和轴装式减速器的批发供应商。2014年,北美电气开设了NAE电机控制部门,这使该公司能够为其广泛的分销网络提供完整的自动化解决方案。 施耐德电气 施耐德电气是法国一家跨国企业,成立于1836年,全球能效管理和自动化领域的专家。其子公司施耐德电气美国公司是步进电机和电子控制系统创新运动控制解决方案的公认领导者,并且是MDrive®产品线集成电机驱动器的全球领导者。 雷勃电气 Regal Beloit凭借其高效的电机和动力传动系统,在全球能源效率趋势中处于有利地位。该公司在客户需要的地方提供世界一流的产品和服务,在美国几乎所有的变速家用HVAC设备中都使用其Genteq品牌的直流电机,而其Marathon电机,Leeson和GE Commercial电机品牌则在整个工业领域得到广泛使用。 ​ 结语: 经过近几十年的高速发展,无刷直流电机在技术上日益成熟,应用领域几乎覆盖所有电机驱动的场景,并展现出优良特性,深受市场欢迎,未来很大可能会取替有刷直流电机在直流电机的主流地位。华秋商城也将致力于为用户提供优质的BLDC产品,推动国内BLDC市场发展。
  • 热度 6
    2022-10-31 11:06
    858 次阅读|
    2 个评论
    关于人工智能强化学习在实际工业控制中的应用落地,有了白皮书
    前不久,南大俞扬教授创办的公司编写了一本白皮书,总结了数据驱动强化学习在工业控制领域的应用经验,这项先进的人工智能技术已在化工、火电、水务等多个工业场景落地,这就证明强化学习智能决策可以实现“0试错”应用,实乃一大突破。 为什么说在工业领域的应用十分重要呢,首先是工业生产本身面临资源紧缺、能耗高、污染重、产品附加值低等问题,二则国家大力倡导各行各业数字化、智能化转型,三则工业领域的数字化、智能化转型是数字产业化的发展土壤。因此,人工智能技术在工业领域的落地必然受到关注。 数据驱动强化学习在实际业务场景中取得应用成效 《强化学习控制白皮书》中的数据驱动强化学习决策技术,与市场主流的监督学习和强化学习方式不同, 能真正从数据中回答“怎么做”的问题 。数据驱动强化学习突破了强化学习在应用过程中试错成本高、训练周期长等难题,迅速在实际业务中落地,解决传统工业控制中普遍面临的痛点,如: (1)多个环节由人工把控,依赖经验知识,不精准、不稳定且响应速度慢; (2)过程控制基于经典控制算法,难以满足大范围动态条件复杂系统的优化控制需求; (3)系统运维缺乏数据支撑,故障难预警、风险不可控。 以上流程控制中的不足,常造成企业 品质或产量不稳、生产线持续性不足、生产损耗过大、生产成本难以控制 等方面的问题。 此处列举一个运用数据驱动强化学习决策技术提升水系统增压泵房控制精度的案例, 更多关于高稳定策略、大滞后策略、全局策略的解决方案,见文末完整版白皮书: 增压泵房是给水系统中的重要组成部分,为城市供水管网提供所需的水量和压力,是整个供水系统中能耗组成的最大单元。传统人工控制靠操作人员经验,存在精度不足和非最优策略等问题,导致水量和能耗出现过高或过低等情况,影响供水系统的整体效率。人工控制的难点主要体现在: (1) 控制精度要求高 :当水务集团下发出水流量指令时,操作人员依据调控经验,始终无法突破 1000 吨水的调度精度,使出水总量波动大。 (2) 多个设备存在差异 :由于不同水泵的品牌和传感器老化程度不同,导致各水泵配水电耗和供给流量能力不同,人工难以精准感知,难以给出最优泵频组合。 实施过程: 第一步-根据增压泵房业务逻辑,在 Polixir REVIVE 中为每个水泵构建决策流图。 第二步-基于过去一年的泵频控制历史数据和决策流图,对每个水泵进行虚拟水泵控制环境构建。 第三步-根据目标流量、调节池水位和管网状态,在虚拟水泵控制环境中学习优化泵频控制策略。 第四步-控制策略线下验证。 POLIXIR REVIVE 此数据驱动强化学习工具打破了经典强化学习技术无法突破封闭环境的屏障,为技术人员提供一个训练环境模型(模拟器)和决策模型(模拟器)的工具,不用通过实时与现实环境交互的过程中试错,而是使用历史数据找到“决策最优解”后再用于现实。 市场上还有一中叫MPC(Model Predictive Control)的控制技术,它由两部分组成:系统模型用于预测未来状态,优化器用于基于未来状态求解最优控制。与 MPC 相似,REVIVE 强化学习控制首先学习虚拟环境模型(即系统模型),并基于虚拟环境求解最优控制策略。两者在结构上相似,但技术路线的不同带来诸多关键差异。 云边系统架构 基于REVIVE 得到的控制模型可载入到「ReinOptima 睿优」工业边缘控制器进行部署实施,另外 ReinOptima 还可同时加载 REVIVE 产生的虚拟环境模型,从而具备预测性维护的功能。 REVIVE 工业软件和 ReinOptima 工业边缘控制器通过云边协同架构可实现联动,当 ReinOptima 的预测性维护模块识别出系统发生偏移时,自动将 ReinOptima中的历史数据传到 REVIVE 系统,从而更新虚拟环境模型和控制策略,实现对环境变化的自动适应和持续的自我进化。 朋友们可通过 “点击头像-私信-留下邮箱” ,获得《强化学习控制白皮书》原文件。
  • 2022-10-12 15:47
    209 次阅读|
    0 个评论
    关于人工智能强化学习在实际工业控制中的应用落地,有了白皮书
    前不久,南大俞扬教授创办的公司编写了一本白皮书,总结了数据驱动强化学习在工业控制领域的应用经验,这项先进的人工智能技术已在化工、火电、水务等多个工业场景落地,这就证明强化学习智能决策可以实现“0试错”应用,实乃一大突破。 为什么说在工业领域的应用十分重要呢,首先是工业生产本身面临资源紧缺、能耗高、污染重、产品附加值低等问题,二则国家大力倡导各行各业数字化、智能化转型,三则工业领域的数字化、智能化转型是数字产业化的发展土壤。因此,人工智能技术在工业领域的落地必然受到关注。 数据驱动强化学习在实际业务场景中取得应用成效 《强化学习控制白皮书》中的数据驱动强化学习决策技术,与市场主流的监督学习和强化学习方式不同, 能真正从数据中回答“怎么做”的问题 。数据驱动强化学习突破了强化学习在应用过程中试错成本高、训练周期长等难题,迅速在实际业务中落地,解决传统工业控制中普遍面临的痛点,如: (1)多个环节由人工把控,依赖经验知识,不精准、不稳定且响应速度慢; (2)过程控制基于经典控制算法,难以满足大范围动态条件复杂系统的优化控制需求; (3)系统运维缺乏数据支撑,故障难预警、风险不可控。 以上流程控制中的不足,常造成企业 品质或产量不稳、生产线持续性不足、生产损耗过大、生产成本难以控制 等方面的问题。 此处列举一个运用数据驱动强化学习决策技术提升水系统增压泵房控制精度的案例, 更多关于高稳定策略、大滞后策略、全局策略的解决方案,见文末完整版白皮书: 增压泵房是给水系统中的重要组成部分,为城市供水管网提供所需的水量和压力,是整个供水系统中能耗组成的最大单元。传统人工控制靠操作人员经验,存在精度不足和非最优策略等问题,导致水量和能耗出现过高或过低等情况,影响供水系统的整体效率。人工控制的难点主要体现在: (1) 控制精度要求高 :当水务集团下发出水流量指令时,操作人员依据调控经验,始终无法突破 1000 吨水的调度精度,使出水总量波动大。 (2) 多个设备存在差异 :由于不同水泵的品牌和传感器老化程度不同,导致各水泵配水电耗和供给流量能力不同,人工难以精准感知,难以给出最优泵频组合。 实施过程: 第一步-根据增压泵房业务逻辑,在 Polixir REVIVE 中为每个水泵构建决策流图。 第二步-基于过去一年的泵频控制历史数据和决策流图,对每个水泵进行虚拟水泵控制环境构建。 第三步-根据目标流量、调节池水位和管网状态,在虚拟水泵控制环境中学习优化泵频控制策略。 第四步-控制策略线下验证。 POLIXIR REVIVE 此数据驱动强化学习工具打破了经典强化学习技术无法突破封闭环境的屏障,为技术人员提供一个训练环境模型(模拟器)和决策模型(模拟器)的工具,不用通过实时与现实环境交互的过程中试错,而是使用历史数据找到“决策最优解”后再用于现实。 市场上还有一中叫MPC(Model Predictive Control)的控制技术,它由两部分组成:系统模型用于预测未来状态,优化器用于基于未来状态求解最优控制。与 MPC 相似,REVIVE 强化学习控制首先学习虚拟环境模型(即系统模型),并基于虚拟环境求解最优控制策略。两者在结构上相似,但技术路线的不同带来诸多关键差异。 云边系统架构 基于REVIVE 得到的控制模型可载入到「ReinOptima 睿优」工业边缘控制器进行部署实施,另外 ReinOptima 还可同时加载 REVIVE 产生的虚拟环境模型,从而具备预测性维护的功能。 REVIVE 工业软件和 ReinOptima 工业边缘控制器通过云边协同架构可实现联动,当 ReinOptima 的预测性维护模块识别出系统发生偏移时,自动将 ReinOptima中的历史数据传到 REVIVE 系统,从而更新虚拟环境模型和控制策略,实现对环境变化的自动适应和持续的自我进化。 朋友们可通过 “点击头像-私信-留下邮箱” ,获得《强化学习控制白皮书》原文件。
  • 2022-6-9 11:28
    0 个评论
    为了探讨工业控制技术方案的演进,以及集成电路在工业控制领域的应用与发展,与非网在2022年6月1日在线组织召开首届“ 工业控制技术研讨会 ”,旨在通过工业控制领域的专家、技术创新企业代表,以及集成电路国际厂商,就工业控制的技术方案及涉及芯片的关键因素进行深入讨论,为行业提供一些专业的参考维度。米尔电子(深圳市米尔电子有限公司)作为领先的嵌入式处理器模组厂商应邀参会,并发表题为“ 嵌入式CPU模组助力工业产品的开发 ”的演讲。 图:2022工业控制技术研讨会 在此次在线交流研讨会上,来自米尔电子副总经理ALAN.ZHOU就工业控制技术、智能化工业设备的行业发展展开探讨:随着工业4.0时代的到来,智能化工业设备更加关注高性能、高安全、高集成性、友好的交互体验等特性,对嵌入式CPU模组提供更高的要求。会上,ALAN还详尽阐述了人工智能、工业互联网、虚拟现实、工业网络安全、工业机器人、大数据、云计算等行业的发展和技术革新离不开更强劲的嵌入式系统的支撑,并详细地介绍米尔CPU模组在工业场景中提供的几个经典案例,助力工业控制等产品的开发和上市,如:高性能HMI、5G工业网关、AI计算盒子、机器视觉、DTU/RTU、国产高性能工控计算机。 应用案例;米尔MYC-YA157C模组加速高端HMI的开发 众所周知,高端HMI产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势,而米尔MYC-YA157C核心模组,采用STM32MP157处理器,基于双核Cortex-A7,内置GPU拥有更绚丽的界面,分别率可以达到1366*768,而且支持RGB和MIPI多屏显示;此外该产品外设接口丰富、 支持多种通讯方式和协议、支持音视频的输入输出、计算能力强,还能够兼顾传感器以及通信的实施,助力高端HMI产品开发。 应用案例:MYC-J1028X应用于5G工业网关 近年来,5G全连接智慧工厂是未来的发展趋势,针对工业现场环境复杂、工业协议种类繁多、设备维护成本高、系统安全性要求高等难点, 5G工业网关系列产品需要具备高性能、高速率、高可靠、低时延等特性。米尔MYC-J1028X核心板,采用双核 Cortex™-A72 CPU, 1.5GHz主频,具备高性能、高算力等特点,处理器原生支持 6个千兆网口 ,且都支持TSN,此外,该款产品还具备PCIe3.0、SATA3.0、USB3.0、CAN-FD等高速总线接口,适用于工业物联网、工业网关等应用, 有效满足设备远程控制、设备数据采集等5G网关使用场景。 应用案例:MYC-YT507H核心板加速国产嵌入式工控机开发 自2021年来,受下游人工智能等新兴产业爆发式增长带动,国内加快数字化转型,进一步推动半导体需求增长,国产工业CPU势不可挡,质量性能差不多,价格成本有优势,MYC-YT507H核心板采用国产全志T507H的车规级处理器,按照车规级的测试要求,在严苛的环境中24h工作,助力工业控制的客户更快更好的进行工业设备 产品的开发。 此外,米尔ALAN还对MYC-Y6ULX加速高性价比DTU/RTU设计、MYC-CZU3EG/4EV/5EV加速高性能机器视觉设备的开发、MYC-JX8MPQ核心板加速AI计算盒子的开发的应用案例进行了演讲,为行业工程师 开发 产品提供一些参考板卡。 米尔电子,作为领先的处理器模组厂商,与业内多家知名半导体公司保持良好的合作伙伴关系,以嵌入式处理器模组为核心产品,提供配套定制服务和应用与方案,为客户提供定义好、设计好、质量好、资料好、服务支持好、价格交期好等六好产品,加速客户的嵌入式产品的设计和上市,帮助客户提高产品质量和产品批量交付的竞争力,目前,米尔的CPU模组年销量超过100万片,为10000多家企业客户提供定制开发服务,获得市场的一致好评。未来,米尔将持续致力于为企业客户提供CPU模组的定制开发服务,为更多开发者提供更优质的服务。
  • 热度 4
    2022-2-23 13:14
    855 次阅读|
    0 个评论
    虹科分享 | 为什么说EtherCAT是分布式高性能I/O系统的理想选择?
    EtherCAT是一项高性能、低成本、应用简单、拓扑灵活且开源的确定性工业以太网技术。在OSI 7层模型中,EtherCAT主要实现的是数据链路层,其关键工作原理在于其节点对以太网数据帧的处理:在数据帧向下游传输的过程中,每个节点读取寻址到该节点的数据,并将它的数据写入数据帧。 这种传输方式提高了带宽利用率,使得每个周期通常用一个数据帧就足以实现整个系统的数据刷新,同时,网络无需使用交换机或集线器,从而确保了实时操作并避免延迟。 EtherCAT的运行机制决定了它比其他标准以太网具备更大的优势:响应时间快,每台设备的数据要求最低,和低实施成本。此外,EtherCAT几乎支持所有的拓扑结构,使得带有成百上千个节点的纯总线型或线性拓扑结构成为可能。 因此,EtherCAT成为高性能的分散式I/O系统的理想选择。 EtherCAT 网络可连接多达 65535 个设备,网络容量几乎没有限制,因此可以将模块化的 I/O 设备设计为每个 I/O 片都是一个独立的 EtherCAT 从站,而包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us,相当于在100Mbit/s的以太网传输125个字节的资料。 目前国内已有经过市场验证的EtherCAT IO方案,以虹科HK-MXB系列为例,HK-MXB是一款EtherCAT工业以太网总线接口,集成数字量输入和输出的混合I/O模块,可以为更高层级的EtherCAT主站控制器提供理想通道。HK-MXB采用工业现场24V NPN/PNP型数字逻辑输入信号,并对捕获的信号进行限流、电气隔离的安全保护。 同时,HK-MXB还可以将主站控制器发出的指令信号转换为NPN/PNP型工业24V数字逻辑信号输出,最大具备0.5A/CH的驱动电流,可用于对继电器、指示灯以及数字逻辑信号的驱动。 HK-MXB的输入通道与输出通道,EtherCAT通信接口以及电源接口,都拥有对应的LED指示灯,用于快速观察和诊断信号与指令状态。 若想了解更多信息或进行技术交流,欢迎私信或评论。
相关资源
  • 所需E币: 0
    时间: 2022-7-25 10:10
    大小: 1.02MB
    上传者: czd886
    用FPGA_CPLD实现工业控制系统功能的安全过程
  • 所需E币: 0
    时间: 2022-7-13 09:45
    大小: 1.21MB
    上传者: bihaiyuntian0527
    涵盖电子类基础知识,更规范的去测试信号质量
  • 所需E币: 0
    时间: 2022-7-8 16:34
    大小: 164.47KB
    上传者: ZHUANG
    用于工业控制的光纤通信网络——FCN-2000
  • 所需E币: 1
    时间: 2022-7-7 12:17
    大小: 263.83KB
    上传者: ZHUANG
    工业控制通信网络的实时性要求及现场总线的价值取向
  • 所需E币: 2
    时间: 2022-4-17 16:24
    大小: 9.19MB
    上传者: bambooslip
        提要《工业过程控制技术》是“十五”国家重点图书,分为《方法篇》、《应用篇》及《仪表和系统篇》三册。本书为方法篇,从工程应用的角度出发,系统地介绍了工业自动化技术的主要控制方法和控制系统,其中包括自适应控制、模型预测控制、模糊控制、工业过程专家控制、神经网络控制、非线性控制、时滞系统控制、软测量技术、数据校正、综合自动化系统和过程计算机控制系统。这些方法和系统自成体系,又相互关联。本书内容新颖,有不少例子取自工程实际,兼顾了自动化理论的新发展与工程实际的需要。本书可作为工业自动化及相关领域工程技术人员、科研人员的参考书,也可作为自动化专业及相关专业本科生、研究生的参考书。
  • 所需E币: 2
    时间: 2022-4-17 16:23
    大小: 8.61MB
    上传者: bambooslip
      《工业过程控制技术》是“十五”国家重点图书,分为《方法篇》、《应用篇》及《仪表和系统篇》三册。本书为《应用篇》,在《方法篇》的基础上,作者把控制理论和控制技术有机地结合起来,详细地介绍了控制理论在工业过程中的应用。内容包括传热设备的控制、工业窑炉的控制、工业锅炉的控制、聚合反应过程控制、化学反应过程控制等12种工业对象的控制案例。书中所举案例经典实用,语言简明易懂。本书可作为工业自动化及相关领域工程技术人员、科研人员的参考书,也可作为自动化专业及相关专业本科生、研究生的参考书。
  • 所需E币: 1
    时间: 2021-4-27 08:59
    大小: 28.33KB
    上传者: box520
    DSP技术在工业控制中的应用
  • 所需E币: 1
    时间: 2021-4-23 11:32
    大小: 106.68KB
    上传者: box520
    一种基于DSP高性能的工业控制计算机系统
  • 所需E币: 1
    时间: 2021-4-23 11:38
    大小: 572.64KB
    上传者: box520
    基于DSP的分布式工业控制系统软件研究
  • 所需E币: 1
    时间: 2021-4-17 17:40
    大小: 106.68KB
    上传者: ZHUANG
    一种基于DSP高性能的工业控制计算机系统.
  • 所需E币: 1
    时间: 2021-4-10 20:47
    大小: 572.64KB
    上传者: ZHUANG
    基于DSP-BIOS的分布式工业控制系统软件研究
  • 所需E币: 0
    时间: 2021-3-8 19:56
    大小: 1.18MB
    上传者: czd886
    单片机工业控制网络化与智能化方法研究
  • 所需E币: 1
    时间: 2020-12-18 16:36
    大小: 253KB
    上传者: zendy_731593397
    4500CMOS工业控制一位微处理器
  • 所需E币: 1
    时间: 2020-12-9 23:03
    大小: 1.02MB
    上传者: sense1999
    工业控制常用接口协议,你都知道吗?
  • 所需E币: 0
    时间: 2020-9-21 19:07
    大小: 5.27MB
    上传者: LGWU1995
    Teledyne_设计工业控制的高密度模拟输出模块,需要掌握这几点
  • 所需E币: 1
    时间: 2020-8-26 12:38
    大小: 62.24KB
    上传者: symic
    工业控制中常用的PID处理程序
  • 所需E币: 5
    时间: 2019-12-25 15:05
    大小: 353.62KB
    上传者: quw431979_163.com
    嵌入式数据库一般不出现在表现层,所以很难被一般的用户所察觉.实际上,被称作"嵌入式数据库"的软件早在20年前就已经被组合在各种应用程序、软件组件和硬件环境中.它有两个很重要的特征--"嵌入性"和"实时性".这里用实际应用的实例来说明,在嵌入式系统里如何有效地使用嵌入式数据库.……
  • 所需E币: 5
    时间: 2019-12-31 17:02
    大小: 7.92MB
    上传者: 微风DS
    方案集涵盖钢铁冶金、机器制造、石油天然气、汽车、食品加工等13个行业,包括了40个成功的用户解决方案。通过阅读方案集,您可以了解NI工业相关应用和解决方案,并获得关于NI可编程自动化控制器的常见问题的解答。……
  • 所需E币: 3
    时间: 2019-12-24 22:52
    大小: 338.86KB
    上传者: wsu_w_hotmail.com
    摘要:这篇工业电机控制概述着重介绍了直流电机、无刷直流电机、交流感应电机的差异及其子系统,深入分析了电流监测与测量、温度检测子系统、电机速度、位置、位移检测系统、多通道电流和电压监测与控制以及带有编码器数据接口的高精度电机控制子系统。工业电机控制系统SohailMirza,应用经理Jul07,2010摘要:这篇工业电机控制概述着重介绍了直流电机、无刷直流电机、交流感应电机的差异及其子系统,深入分析了电流监测与测量、温度检测子系统、电机速度、位置、位移检测系统、多通道电流和电压监测与控制以及带有编码器数据接口的高精度电机控制子系统。电机消耗的能量几乎占全球电力的50%。随着能源成本的持续上涨,业内开始采用微处理器调速驱动器替代效率低下的固定速率电机和驱动器,这种新型电机控制技术与传统驱动器相比,能够使能耗平均降低30%以上。虽然调速电机提高了系统本身的成本,但是,考虑到电机能够节省的能量以及所增加的功能,只需短短几年即可挽回最初的投资成本。通用电机设计直流电机、无刷直流和交流感应电机是当今工业应用设计中最常见的电机。尽管每种类型的电机都有独特的性能,但基本工作原理类似。当一个导体通电时,例如线圈绕组,如果导体处于一个与其垂直的外部磁场内,导体将会受到一个与自身和外部磁场垂直的力。直流电机:低成本和高精度驱动性能直流电机是最先投入使用的电机类型,目前仍然以低开发成本和卓越的驱动性能得到普遍应用。在最简单的直流电机中,定子(即电机固定部件)为永久磁铁,转子(即电机的转动部件)上缠绕了电枢绕组,电枢绕组连接到机械换向开关,该开关控制绕组电流的导通和关闭。磁铁建立的磁通量与电枢电流相互作用,产生电磁扭矩,从而使电机做功。电机速度通过调整电枢绕组的直流电压进行控制。根据具体应用的不同,可以采用全桥、半桥或一个简单的降压转换器驱动电枢绕组。这些转换器的开关通过脉宽调制(PWM)获得相应的电压。Maxim的高边或桥式驱动器IC,例如:MAX15024/MAX15025,可以用来驱动全桥或半桥电路的FET。直流电机还广泛用于对速度、精度要求很……
  • 所需E币: 5
    时间: 2019-12-24 22:47
    大小: 232.19KB
    上传者: rdg1993
    摘要:本文深入探讨了可编程逻辑控制器(PLC),文中回顾了PLC在工厂自动化中的应用历史和所扮演的角色,讨论了PLC的基本工作原理,分析了工业控制系统的核心电路:模拟输入、模拟输出、分布式控制(现场总线)接口、数字输入和输出(I/O)、CPU以及隔离电源,每个章节都给出了相应的功能框图和推荐器件。可编程逻辑控制器(PLC)和主要系统模块的功能HughWrightJun27,2010摘要:本文深入探讨了可编程逻辑控制器(PLC),文中回顾了PLC在工厂自动化中的应用历史和所扮演的角色,讨论了PLC的基本工作原理,分析了工业控制系统的核心电路:模拟输入、模拟输出、分布式控制(现场总线)接口、数字输入和输出(I/O)、CPU以及隔离电源,每个章节都给出了相应的功能框图和推荐器件。引言数十年以来,可编程逻辑控制器(PLC)始终是工厂自动化和工业过程控制有机组成的一部分。从简单的照明功能到环境系统、再到化学加工等各种应用,都离不开PLC控制。这些系统具备许多功能,提供各种模拟和数字输入/输出接口、信号处理、数据转换以及各种不同的通信协议。PLC的所有元件和功能都以控制器为中心,而控制器则针对某项具体任务进行编程。基本的PLC组件必须足够灵活并可配置,以满足不同工厂和应用的需求。输入激励(无论是模拟还是数字信号)来自机器装置、传感器或过程事件,表现为电压或电流。PLC必须准确地为CPU提供解析并转换激励信号,CPU进而确定一组发给输出系统的指令,而后者控制着安装在工厂或另一工业环境的执行机构。现代PLC起源于上世纪60年代,在随后的几十年中,通用功能和信号通道发生了少许变化。然而,21世纪的过程控制为PLC提出了更加艰巨的新要求:更高性能、更小体积和更大的功能灵活性。必须内置保护功能,防止潜在的破坏性静电放电(ESD)、电磁干扰和射频干扰(RFI/EMI),以及恶劣的工业环境中常见的大幅值瞬态脉冲。可靠设计PLC需要在工业环境中无故障工作数年,而这种环境对于为PLC提供卓越灵活性和精密性的微电子元件有较大损害。Maxim比任何一家混合信号IC厂商都更能理解这一状况,因为我们……