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桥梁施工控制系统中现代控制论的发展
日期:2017-1-10 15:36:14 作者:钢结构安全检测 来源:本站原创
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    控制理论是系统理论的一个分支,发展至今已经有100多年的历史。随着工业和科学技术的飞速发展,各个领域中对控制精度、系统稳定性及适应能力的要求不断提高。控制理论已经历了“经典控制理论”与“现代控制理论”的发展阶段,现已进人“大系统理论”和“智能控制理论”的发展阶段。这种阶段性的发展过程是由简单到复杂、由量变到质变的辩证发展过程。

 

    20世纪60年代以前,基于传递函数和频域技术,主要用来处理单输入一单输出的定常线性系统问题的控制理论,我们称之为经典控制理论。

 

    19世纪,为解决汽机离心调速器的控制精度与系统稳定性之间的矛盾,马克斯维尔提出用基本系统的微分方程模型分析反馈系统的数学方法。同时,韦士乃格瑞斯克阐述了调节器的数学理论。进人20世纪,电信工业的发展导致了尼奎斯特(H.Nyquist)频率域分析技术和稳定判据的产生。1948年伊万斯( W. R. Ewans)提出了一种易于工程应用的、求解闭环特征方程根的简单图解法一根轨迹法。这样使形成了一套完整的、基于传递函数、在频域对简单定常线性系统进行分析控制的理论,即可以看出,经典控制论是与当时的生产过程局部自动相适应的,即经典控制理论。

 

    可以看出,经典控制论是与当时的生产过程局部自动相适应的,再加上当时电子计算机技术的发展水平处于初级阶段,它具有明显的手工分析计算的特点。古典控制理论常用的数学工具是微分方程、差分方程、傅里叶变换、拉普拉斯变换与Z变换等。第二个发展阶段为现代控制理论。

 

    现代控制理论通常是指20世纪60年代以后迅速发展起来的控制理论,主要用来解决多输入一多输出系统问题,系统可以是线性或非线性、定常或时变的。

 

    用于桥梁监控的仪器种类繁多,而按照它们的使用情况和功能可以分为:传感器、放大器、显示器、记录器、分析仪器、数据采集仪,或者一个完整的数据采集系统。一般在大型桥梁的监测中,仪器应满足以下使用要求:

 

1)测量仪器不应该影响结构的正常工作,要求仪器自重轻、尺寸小;

 

2)测量仪器要有合适的灵敏度和量程;

 

3)安装使用方便,稳定和重复性较好;

 

4)价廉耐用,可重复使用,安全可靠,维修容易;

 

5)在达到上述要求的前提之下,尽量采用多功能、多用途的仪器,以适应多方面的需求。

 

按照仪器的用途分类如下:

 

测力传感器、位移传感器、应变计、倾角传感器、频率计、测振传感器。

 

    仪器设备可以分为单件式和集成式,单件式仪器是指一个仪器只有一个单一的功能,集成仪器是指把多重功能集成在一起的仪器。在各个类型的仪器中,传感器的主要功能就是感受各种物理量(力、应力、应变),并把它们转换成电信号或者容易处理的信号。放大器的功能就是把从传感器得到的信号进行放大,使信号可以被显示和记录。另外各种各样的仪器都要用到各种类型的传感器。

 

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