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熱熔膠涂布機綜合論述
包括熱熔膠涂布機在內(nèi)的系統(tǒng)產(chǎn)品都執(zhí)行一定的行為，具有相應(yīng)的功能，建立系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)是該產(chǎn)品設(shè)計的首要問題。
熱熔膠涂布機產(chǎn)品系統(tǒng)有很多抽象的表達(dá)方法，其中主要的一類方法就是用輸入輸出表示，用輸入和輸出量來表示的主要優(yōu)點有：①輸入和輸出量可以容易地得到；②不必了解或表示內(nèi)部的關(guān)系，因此，用輸入和輸出量來表示系統(tǒng)的方法具有簡單和直觀的特點。所以，在沒有確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)采用輸入和輸出量表示方法來描述熱熔膠涂布機的系統(tǒng)功能。
熱熔膠涂布機系統(tǒng)的功能是由系統(tǒng)的各層共同完成的。但是，在這些層中，物理層是直觀可見的，表現(xiàn)為事件量，圍繞著事件量的變化，必須有能量的參與和信號量的配合。分析系統(tǒng)的三個量是事件量、能量和信號，將這三個量的變化用輸入輸出方法來表示就得到了系統(tǒng)功能模型，產(chǎn)品的功能是在有效的輸入和要求的輸出之間清楚、可再現(xiàn)的關(guān)系的一個描述。以熱熔膠涂布機為例，說明如何建立功能模型，從能量的使用情況來看，輸入能量是電機電能，輸出的能量是熱熔膠涂布機涂布的動能、能量傳輸中產(chǎn)生的熱能、運動中克服摩擦的能耗和聲能，從事件／材料角度來看，作為輸入的控制要求有兩種：一種是內(nèi)置軌跡；另一種是外循軌跡，運行時間，按照這個要求，輸出涂布向前的滾動，從信號來
看，輸入量是軌道偏差量和啟動／制動信號，輸出量是運行時問和運行狀態(tài)。
三：熱熔膠涂布機的一般控制結(jié)構(gòu)
通常的熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)中一般控制結(jié)構(gòu)與其他自動化機器相同，業(yè)已形成了相對穩(wěn)定的模式，知識庫由數(shù)學(xué)過程模型、辨識與估計算法、控制器運行方法和控制性能判據(jù)組成。由于熱熔膠涂布機自動化系統(tǒng)的實時約束、任務(wù)的非線性、有限的執(zhí)行器速度和范圍、魯棒性、算法的明晰性、可維護(hù)性等因素的存在，—些基本的設(shè)計要求限定了算法的執(zhí)行，最為重要的是，機電過程與控制的同步設(shè)計，即系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性質(zhì)，執(zhí)行器的類型和位置，傳感器的類型和位置，均要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計，使全局的控制性能良好，所以在實時條件下只能用簡單的算法或軟件模塊來完成控制任務(wù)，一些熱熔膠涂布機機電一體化系統(tǒng)采用較低層的一般控制結(jié)構(gòu)。
然而，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展提供可以處理更多控制任務(wù)的條件，因而，自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制，帶故障診斷的監(jiān)測，維護(hù)決策、其至于豐富的運動和經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制等控制方法均巳廣泛應(yīng)用，使熱熔膠機電一體化系統(tǒng)能夠以更好的性能來完成更復(fù)雜和更精確的任務(wù)。 四：熱熔膠涂布機的智能控制
智能控制越來越廣泛地應(yīng)用在自動熱熔膠涂布機的控制機構(gòu)上，其主要以模糊邏輯控制理論為基礎(chǔ)。
模糊邏輯控制理論的發(fā)展提供了解決自動控制問題的—種新的數(shù)學(xué)方法，同時以語言形式進(jìn)行控制的模糊控制器確已發(fā)明，模糊邏輯提供了處理不明確的變量和知識的系統(tǒng)框架，具體有如下三種情況：1經(jīng)典控制器的模糊調(diào)節(jié)和適應(yīng)；2模糊質(zhì)量和舒適控制；3特殊工作條件的模糊控制，模糊邏輯控制理論應(yīng)用在熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)上，系統(tǒng)特性只是定性的掌控，自動控制功能不可用方程或布爾代數(shù)來表示。
專家系統(tǒng)是在模糊邏輯控制理論的基礎(chǔ)上建立起來，包括以下內(nèi)容：多層控制功能，知識庫等，知識庫包含定量和定性的知識，定量部分有解析模型、參數(shù)和狀態(tài)估計方法、解析運行算法以及定量最優(yōu)化方法，定性知識是模塊以規(guī)則的形式存儲過去的經(jīng)驗和預(yù)測行為的能力?；谠诰€專家系統(tǒng)的熱熔膠涂布機自動控制具有建模、推理和學(xué)習(xí)功能以及相當(dāng)高程度的自動控制功能，可使其控制器監(jiān)控所有相關(guān)部件，進(jìn)行維護(hù)需要的故障診斷，具有相當(dāng)高的自我修復(fù)，自我檢測的功能。
五：熱熔膠涂布機的系統(tǒng)模型
對于一個實際的熱熔膠涂布機機電系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的實際存在形態(tài)是最為重要的，實際系統(tǒng)是由機械結(jié)構(gòu)和電氣部分組成的，這是物理的存在，因此可看做物理層，要使物理
層具有一定的功能，就要對這些機電部件進(jìn)行控制，這種控制通常是由嵌入于這些物理硬件中的電氣部分軟件實現(xiàn)的，因此形成軟件層，軟件的核心運行規(guī)律是控制算法，因此可看做軟件之上還有一個算法層。對于熱熔膠涂布機每個層次，均可以劃分成多個功能塊，在運行時，每層的狀態(tài)也是隨時間變化的，因此，熱熔膠涂布機系統(tǒng)的模型可以看成是具省分塊和分時特征的多層模型，其中該機物理層一般由7個子系統(tǒng)組成，它們是執(zhí)行元件子系統(tǒng)，驅(qū)動元件子系統(tǒng)，電力電子器件子系統(tǒng)，微控制器子系統(tǒng)，主電源子系統(tǒng)，傳感器子系統(tǒng)和人機界面子系統(tǒng)。 六：熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計
熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計的前提是對被控對象和控制通道物理特性的掌握，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行定性的分析，隨之就可以針對控制要素進(jìn)行概念設(shè)計，最后應(yīng)進(jìn)行必要的仿真研究和論證。 1：控制要素
熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括數(shù)學(xué)模型的確定、控制算法的選擇和控制算法的應(yīng)用組合方式，明確了上述內(nèi)容，才可以進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確的設(shè)計， 2： 熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的概念設(shè)計方法
針對熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計中所涉及的控制要素，可以采用以前用過的概念設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，即進(jìn)行概念方案的形態(tài)分析和選擇。
3：熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的仿真研究
各種計算機輔助設(shè)計和仿真軟件提供廠強大的工具平臺，可以方便快捷地設(shè)計出符合要求的自動熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)，也可以通過計算機仿真來驗證所涉 及的理論知識，可以構(gòu)造仿真模型在仿真軟件的環(huán)境廠不斷修改設(shè)計，直到獲得滿意的結(jié)果為止。
七：熱熔膠涂布機設(shè)計方案的評價決策
熱熔膠涂布機設(shè)計方案的評價可從下面幾方面進(jìn)行： （1）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的實用性分析：系統(tǒng)總體設(shè)計方案所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，如產(chǎn)量，容量，質(zhì)量，精度等，與所擬定的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行比較、評價：
（2）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性分析：運用現(xiàn)代分析原理和工具對多個熱熔膠設(shè)計方案進(jìn)行分析、從而選用性價比最優(yōu)的設(shè)計方案。
（3）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的可靠性分析，對各設(shè)計方案的可靠性作出估計、預(yù)測．并由產(chǎn)品的維修費用以及全壽命運行費用作出估計，作為方案修改、凋整及優(yōu)選的依據(jù)。 （4）熱熔膠涂布機柔性、功能擴(kuò)展性再組合性分析。 （5）熱熔膠涂布機系統(tǒng)匹配性分析。系統(tǒng)各組成單元的精度設(shè)計應(yīng)符合系統(tǒng)精度目標(biāo)的要求，若某—組成單元的設(shè)計精度低，則會影響系統(tǒng)精度；設(shè)計精度過高．則會提高生產(chǎn)成
本．各組成單元的性能參數(shù)必須相互協(xié)調(diào)匹配。
（6）熱熔膠涂布機操作性分析。包括各設(shè)計方案可能達(dá)到的產(chǎn)品的自動化程度，是否有良好的人機界面，是否具有圖文顯示、數(shù)據(jù)記錄功能、自治和故障診斷功能．以及操作者的勞動強度，技術(shù)復(fù)雜性等。
（7）熱熔膠涂布機維修性分析，對維修工作的復(fù)雜性、平均修復(fù)時間作出估計。
（8）熱熔膠涂布機安全性分析，各設(shè)計方案必須解決系統(tǒng)運行的安全性和保障操作人員的人身安全：
（9）熱熔膠涂布環(huán)境無害性分析。對各設(shè)計方案系統(tǒng)運行時可能產(chǎn)生的廢氣、廢物、噪聲污染、電磁污染對環(huán)境造成的危害情況等進(jìn)行分折，分析各設(shè)計方案是否已消除了污染或已把持染降到了圍家法規(guī)所識認(rèn)可的范圍內(nèi)。
通過設(shè)計方案的評價可以知道各方案的主要優(yōu)點和存在的問題，從中選擇較優(yōu)的方案，對其不足部分再進(jìn)行修改，進(jìn)一步完善方案，以達(dá)到熱熔膠涂布機整體優(yōu)化的目的，最后確定實施方案。
熱熔膠涂布機產(chǎn)品系統(tǒng)有很多抽象的表達(dá)方法，其中主要的一類方法就是用輸入輸出表示，用輸入和輸出量來表示的主要優(yōu)點有：①輸入和輸出量可以容易地得到；②不必了解或表示內(nèi)部的關(guān)系，因此，用輸入和輸出量來表示系統(tǒng)的方法具有簡單和直觀的特點。所以，在沒有確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)采用輸入和輸出量表示方法來描述熱熔膠涂布機的系統(tǒng)功能。
熱熔膠涂布機系統(tǒng)的功能是由系統(tǒng)的各層共同完成的。但是，在這些層中，物理層是直觀可見的，表現(xiàn)為事件量，圍繞著事件量的變化，必須有能量的參與和信號量的配合。分析系統(tǒng)的三個量是事件量、能量和信號，將這三個量的變化用輸入輸出方法來表示就得到了系統(tǒng)功能模型，產(chǎn)品的功能是在有效的輸入和要求的輸出之間清楚、可再現(xiàn)的關(guān)系的一個描述。以熱熔膠涂布機為例，說明如何建立功能模型，從能量的使用情況來看，輸入能量是電機電能，輸出的能量是熱熔膠涂布機涂布的動能、能量傳輸中產(chǎn)生的熱能、運動中克服摩擦的能耗和聲能，從事件／材料角度來看，作為輸入的控制要求有兩種：一種是內(nèi)置軌跡；另一種是外循軌跡，運行時間，按照這個要求，輸出涂布向前的滾動，從信號來
看，輸入量是軌道偏差量和啟動／制動信號，輸出量是運行時問和運行狀態(tài)。
三：熱熔膠涂布機的一般控制結(jié)構(gòu)
通常的熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)中一般控制結(jié)構(gòu)與其他自動化機器相同，業(yè)已形成了相對穩(wěn)定的模式，知識庫由數(shù)學(xué)過程模型、辨識與估計算法、控制器運行方法和控制性能判據(jù)組成。由于熱熔膠涂布機自動化系統(tǒng)的實時約束、任務(wù)的非線性、有限的執(zhí)行器速度和范圍、魯棒性、算法的明晰性、可維護(hù)性等因素的存在，—些基本的設(shè)計要求限定了算法的執(zhí)行，最為重要的是，機電過程與控制的同步設(shè)計，即系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性質(zhì)，執(zhí)行器的類型和位置，傳感器的類型和位置，均要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計，使全局的控制性能良好，所以在實時條件下只能用簡單的算法或軟件模塊來完成控制任務(wù)，一些熱熔膠涂布機機電一體化系統(tǒng)采用較低層的一般控制結(jié)構(gòu)。
然而，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展提供可以處理更多控制任務(wù)的條件，因而，自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制，帶故障診斷的監(jiān)測，維護(hù)決策、其至于豐富的運動和經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制等控制方法均巳廣泛應(yīng)用，使熱熔膠機電一體化系統(tǒng)能夠以更好的性能來完成更復(fù)雜和更精確的任務(wù)。 四：熱熔膠涂布機的智能控制
智能控制越來越廣泛地應(yīng)用在自動熱熔膠涂布機的控制機構(gòu)上，其主要以模糊邏輯控制理論為基礎(chǔ)。
模糊邏輯控制理論的發(fā)展提供了解決自動控制問題的—種新的數(shù)學(xué)方法，同時以語言形式進(jìn)行控制的模糊控制器確已發(fā)明，模糊邏輯提供了處理不明確的變量和知識的系統(tǒng)框架，具體有如下三種情況：1經(jīng)典控制器的模糊調(diào)節(jié)和適應(yīng)；2模糊質(zhì)量和舒適控制；3特殊工作條件的模糊控制，模糊邏輯控制理論應(yīng)用在熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)上，系統(tǒng)特性只是定性的掌控，自動控制功能不可用方程或布爾代數(shù)來表示。
專家系統(tǒng)是在模糊邏輯控制理論的基礎(chǔ)上建立起來，包括以下內(nèi)容：多層控制功能，知識庫等，知識庫包含定量和定性的知識，定量部分有解析模型、參數(shù)和狀態(tài)估計方法、解析運行算法以及定量最優(yōu)化方法，定性知識是模塊以規(guī)則的形式存儲過去的經(jīng)驗和預(yù)測行為的能力?；谠诰€專家系統(tǒng)的熱熔膠涂布機自動控制具有建模、推理和學(xué)習(xí)功能以及相當(dāng)高程度的自動控制功能，可使其控制器監(jiān)控所有相關(guān)部件，進(jìn)行維護(hù)需要的故障診斷，具有相當(dāng)高的自我修復(fù)，自我檢測的功能。
五：熱熔膠涂布機的系統(tǒng)模型
對于一個實際的熱熔膠涂布機機電系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的實際存在形態(tài)是最為重要的，實際系統(tǒng)是由機械結(jié)構(gòu)和電氣部分組成的，這是物理的存在，因此可看做物理層，要使物理
層具有一定的功能，就要對這些機電部件進(jìn)行控制，這種控制通常是由嵌入于這些物理硬件中的電氣部分軟件實現(xiàn)的，因此形成軟件層，軟件的核心運行規(guī)律是控制算法，因此可看做軟件之上還有一個算法層。對于熱熔膠涂布機每個層次，均可以劃分成多個功能塊，在運行時，每層的狀態(tài)也是隨時間變化的，因此，熱熔膠涂布機系統(tǒng)的模型可以看成是具省分塊和分時特征的多層模型，其中該機物理層一般由7個子系統(tǒng)組成，它們是執(zhí)行元件子系統(tǒng)，驅(qū)動元件子系統(tǒng)，電力電子器件子系統(tǒng)，微控制器子系統(tǒng)，主電源子系統(tǒng)，傳感器子系統(tǒng)和人機界面子系統(tǒng)。 六：熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計
熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計的前提是對被控對象和控制通道物理特性的掌握，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行定性的分析，隨之就可以針對控制要素進(jìn)行概念設(shè)計，最后應(yīng)進(jìn)行必要的仿真研究和論證。 1：控制要素
熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括數(shù)學(xué)模型的確定、控制算法的選擇和控制算法的應(yīng)用組合方式，明確了上述內(nèi)容，才可以進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確的設(shè)計， 2： 熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的概念設(shè)計方法
針對熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)設(shè)計中所涉及的控制要素，可以采用以前用過的概念設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，即進(jìn)行概念方案的形態(tài)分析和選擇。
3：熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)的仿真研究
各種計算機輔助設(shè)計和仿真軟件提供廠強大的工具平臺，可以方便快捷地設(shè)計出符合要求的自動熱熔膠涂布機控制系統(tǒng)，也可以通過計算機仿真來驗證所涉 及的理論知識，可以構(gòu)造仿真模型在仿真軟件的環(huán)境廠不斷修改設(shè)計，直到獲得滿意的結(jié)果為止。
七：熱熔膠涂布機設(shè)計方案的評價決策
熱熔膠涂布機設(shè)計方案的評價可從下面幾方面進(jìn)行： （1）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的實用性分析：系統(tǒng)總體設(shè)計方案所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，如產(chǎn)量，容量，質(zhì)量，精度等，與所擬定的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行比較、評價：
（2）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性分析：運用現(xiàn)代分析原理和工具對多個熱熔膠設(shè)計方案進(jìn)行分析、從而選用性價比最優(yōu)的設(shè)計方案。
（3）熱熔膠涂布機設(shè)計方案的可靠性分析，對各設(shè)計方案的可靠性作出估計、預(yù)測．并由產(chǎn)品的維修費用以及全壽命運行費用作出估計，作為方案修改、凋整及優(yōu)選的依據(jù)。 （4）熱熔膠涂布機柔性、功能擴(kuò)展性再組合性分析。 （5）熱熔膠涂布機系統(tǒng)匹配性分析。系統(tǒng)各組成單元的精度設(shè)計應(yīng)符合系統(tǒng)精度目標(biāo)的要求，若某—組成單元的設(shè)計精度低，則會影響系統(tǒng)精度；設(shè)計精度過高．則會提高生產(chǎn)成
本．各組成單元的性能參數(shù)必須相互協(xié)調(diào)匹配。
（6）熱熔膠涂布機操作性分析。包括各設(shè)計方案可能達(dá)到的產(chǎn)品的自動化程度，是否有良好的人機界面，是否具有圖文顯示、數(shù)據(jù)記錄功能、自治和故障診斷功能．以及操作者的勞動強度，技術(shù)復(fù)雜性等。
（7）熱熔膠涂布機維修性分析，對維修工作的復(fù)雜性、平均修復(fù)時間作出估計。
（8）熱熔膠涂布機安全性分析，各設(shè)計方案必須解決系統(tǒng)運行的安全性和保障操作人員的人身安全：
（9）熱熔膠涂布環(huán)境無害性分析。對各設(shè)計方案系統(tǒng)運行時可能產(chǎn)生的廢氣、廢物、噪聲污染、電磁污染對環(huán)境造成的危害情況等進(jìn)行分折，分析各設(shè)計方案是否已消除了污染或已把持染降到了圍家法規(guī)所識認(rèn)可的范圍內(nèi)。
通過設(shè)計方案的評價可以知道各方案的主要優(yōu)點和存在的問題，從中選擇較優(yōu)的方案，對其不足部分再進(jìn)行修改，進(jìn)一步完善方案，以達(dá)到熱熔膠涂布機整體優(yōu)化的目的，最后確定實施方案。
