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        機(jī)電控制系統(tǒng)的控制方式研究

        2015-04-29 00:00:00朱財(cái)芳
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年27期

        摘 要:機(jī)電控制是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展過程中,現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)的重要技術(shù)手段。隨著科技的發(fā)展,機(jī)電控制系統(tǒng)越來越廣泛應(yīng)用于高精尖科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程中。通過對(duì)機(jī)電控制研究機(jī)電控制系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行研究分析,可以對(duì)當(dāng)前的技術(shù)條件下的機(jī)電控制水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,促進(jìn)我國工業(yè)發(fā)展過程中,先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展水平的提升。

        關(guān)鍵詞:機(jī)電控制;系統(tǒng);控制方式;研究

        自動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中起著越來越重要的作用,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了由簡單的控制到現(xiàn)代化、科技化的控制方式的轉(zhuǎn)變過程。上個(gè)世紀(jì)末期,隨著第三次科技革命的進(jìn)一步發(fā)展,出現(xiàn)了由數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)搬運(yùn)車等組成的統(tǒng)一由中心計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械加工自動(dòng)線—柔性制造系統(tǒng)(FMS),它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化車間和自動(dòng)化工廠的重要組成部分,實(shí)現(xiàn)了機(jī)電控制技術(shù)的飛躍。當(dāng)前的機(jī)電控制系統(tǒng)主要是由控制部分、檢測部分、機(jī)械部分、執(zhí)行部分等四個(gè)主要部分組成。

        1 機(jī)電控制系統(tǒng)的工作原理

        機(jī)電控制系統(tǒng)主要是由控制部分、檢測部分、機(jī)械部分、執(zhí)行部分等四個(gè)主要部分組成。操作人員將產(chǎn)品加工信息輸入到控制計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令,啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件運(yùn)轉(zhuǎn),帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工。測量元件實(shí)時(shí)檢測加工狀態(tài),將信息反饋到計(jì)算機(jī),經(jīng)計(jì)算機(jī)分析、處理后,發(fā)出相應(yīng)的控制指令,實(shí)時(shí)地控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),如此反復(fù)進(jìn)行,自動(dòng)地將工件按輸入的加工信息完成加工。機(jī)電控制技術(shù)是基于機(jī)電一體化系統(tǒng)而生成的一種基礎(chǔ)性控制技術(shù),在其控制活動(dòng)中,機(jī)電控制的主要任務(wù)在于通過采取有效的控制方式,使得被控制對(duì)象的控制值能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際操作過程中,這一目的的實(shí)現(xiàn)就要依靠專業(yè)機(jī)電傳感裝置來實(shí)施其監(jiān)察效能。

        2 機(jī)電控制系統(tǒng)中的基本控制方式

        機(jī)電控制技術(shù)是基于機(jī)電一體化系統(tǒng)而生成的一種基礎(chǔ)性控制技術(shù),該技術(shù)的主要操作任務(wù)在于采取有效的控制方式,使得被控制對(duì)象的控制值能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際操作過程中,這一目的的實(shí)現(xiàn)就要依靠專業(yè)機(jī)電傳感裝置來實(shí)施其監(jiān)察效能。具體來說,機(jī)電控制系統(tǒng)主要包括以下幾種控制方式。

        2.1 開環(huán)式控制方式

        開環(huán)式控制方式主要是基于機(jī)電控制系統(tǒng)的控制通道而實(shí)現(xiàn)的一種控制方式。一般來說,在系統(tǒng)控制過程中,直接參與控制活動(dòng)的信息主要來自于給定值、干擾變量、受控值三條信息通道,而經(jīng)過信息通過的兩支信息則成為系統(tǒng)開展控制活動(dòng)的基本依據(jù)。開環(huán)是控制方式通過在系統(tǒng)的控制裝置和受控對(duì)象之間建立以有機(jī)聯(lián)系,進(jìn)而形成一種順向的作用,使得信息通道內(nèi)的給定值信息與受控值信號(hào)都呈現(xiàn)出單向傳遞的作用方向。而基于開環(huán)式控制方式的控制系統(tǒng)則被稱為外環(huán)控制系統(tǒng),其優(yōu)勢在于通過對(duì)系統(tǒng)的輸出量進(jìn)行有效限制,從而降低了系統(tǒng)遭受負(fù)面影響作用的風(fēng)險(xiǎn)。

        2.2 反饋式控制方式

        反饋式控制方式是機(jī)電控制系統(tǒng)中最為基本、應(yīng)用范圍最廣的一種系統(tǒng)控制模式。在反饋控制系統(tǒng)中,系統(tǒng)中的控制裝置往往容易對(duì)受控對(duì)象施加較為明顯的控制作用,在這種控制過程中起到關(guān)鍵性作用的反饋性信息主要來自于受控對(duì)象的受控值,系統(tǒng)通過對(duì)受控值所出現(xiàn)的偏差進(jìn)行不斷地休整和控制,最終強(qiáng)化對(duì)受控對(duì)象的控制作用。反饋式控制方式與人體活動(dòng)規(guī)律實(shí)際上具有異曲同工之妙,人在進(jìn)行日常行為活動(dòng)時(shí),在完成一些常見舉動(dòng)之機(jī)電控制系統(tǒng)的控制方式分析在機(jī)電控制系統(tǒng)的控制活動(dòng)中,其主要活動(dòng)目的在于采取有效的控制方式,使得被控制對(duì)象的控制值能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際操作過程中,這一目的的實(shí)現(xiàn)就要依靠專業(yè)機(jī)電傳感裝置來實(shí)施其監(jiān)察效能。文章擬通過論述機(jī)電控制系統(tǒng)中的控制方式及其基本要求,將機(jī)電控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置的活動(dòng)落到實(shí)處。

        2.3 復(fù)合式控制方式

        復(fù)合式控制方式是一種較為復(fù)雜的系統(tǒng)控制模式。一般來說,反饋控制裝置只有在系統(tǒng)外部因素受到明顯干擾的情況才能進(jìn)行及時(shí)的信息修正工作,而一旦外部干擾較小或未有影響的情況發(fā)生,反饋控制的方式則無法順利實(shí)現(xiàn),偏差修正工作無法完成。針對(duì)這一問題,復(fù)合式控制方式不僅僅將外部干擾因素納入到可測量的環(huán)境當(dāng)中,而且還將多個(gè)干擾因素的系統(tǒng)補(bǔ)償效果也納入了控制系統(tǒng)當(dāng)中。通過在相應(yīng)裝置中設(shè)置好相應(yīng)的補(bǔ)償裝置,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)擾動(dòng)控制。只有建立了行之有效的反饋控制系統(tǒng),才能針對(duì)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的諸多擾動(dòng)因素所造成的信息偏差情況進(jìn)行及時(shí)地控制和干擾補(bǔ)償。

        3 實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)控制的基本要求

        3.1 對(duì)控制方式的基本要求

        根據(jù)受控主體的不同,機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)際上又可以分為手動(dòng)控制與自動(dòng)控制兩類。其中手動(dòng)控制是通過操作人員自身的判斷和操作來進(jìn)行系統(tǒng)控制,而自動(dòng)控制則是在人員無參與或者少參與的系統(tǒng)操作環(huán)境中,相關(guān)控制設(shè)備器材依據(jù)已設(shè)立好的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)所進(jìn)行自動(dòng)化規(guī)劃處理的運(yùn)行狀態(tài)。而后者是當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的未來發(fā)展方向和重要研究課題。因此,要實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)控制,首要的要求在于不斷推動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)離不開相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新,同時(shí)也離不開相關(guān)技術(shù)人員專業(yè)技能和個(gè)人綜合素質(zhì)的提高。只有基于高水平的自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù),才能使得自動(dòng)化了的機(jī)電控制系統(tǒng)能夠在實(shí)際工作活動(dòng)中處理更多更為復(fù)雜的系統(tǒng)控制任務(wù),才能真正地形成以控制系統(tǒng)為核心的聯(lián)合控制結(jié)構(gòu)。

        3.2 對(duì)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化要求

        由于在機(jī)電控制系統(tǒng)的控制過程中,控制系統(tǒng)的具體組織結(jié)構(gòu)、設(shè)定參數(shù)都需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化地確定,某些典型信息輸入系統(tǒng)之后,其受控值應(yīng)當(dāng)根據(jù)應(yīng)用參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)得到準(zhǔn)確的控制。這就要求在系統(tǒng)組成過程中,受控值的變化控制操作要嚴(yán)格遵循穩(wěn)定性、快速性、精準(zhǔn)性等基本原則。穩(wěn)定性主要指的是機(jī)電控制系統(tǒng)在進(jìn)行正常工作時(shí),需要保障系統(tǒng)的基本穩(wěn)定作用,當(dāng)受控值與期望值的偏差較大時(shí),控制系統(tǒng)能夠?qū)⑹芸刂导皶r(shí)地拉回到標(biāo)磚范圍之內(nèi),并且將其逐漸接近與消除狀態(tài),即經(jīng)過一段時(shí)間后,偏差期望值的受控值能夠迅速地恢復(fù)到初識(shí)期望值水平。

        3.3 對(duì)控制系統(tǒng)的快速性要求

        快速性主要指的是在系統(tǒng)的控制作用下,受控值能夠及時(shí)高速地被控制,并在較短的過渡時(shí)間里得到調(diào)整。精準(zhǔn)性包括兩方面的含義,即受控值的精準(zhǔn)和期望器的精準(zhǔn)。期望值的精準(zhǔn)即指初始期望值的范圍設(shè)定是設(shè)計(jì)人員依據(jù)相關(guān)設(shè)定程度與操作所嚴(yán)格得出的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),而受控值的精準(zhǔn)則指受控值在受到系統(tǒng)控制修正作用時(shí),能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)信息上的準(zhǔn)確修正。針對(duì)數(shù)據(jù)變化的具體原因進(jìn)行相應(yīng)的修正操作,在確保受控值不斷接近期望值的同時(shí),也盡量做一些微觀上的處理和操作,從而將系統(tǒng)控制能力發(fā)揮到最高水平。

        4 結(jié)束語

        具體來說,機(jī)電控制系統(tǒng)主要包括開環(huán)式控制方式、反饋式控制方式、復(fù)合式控制方式等多種方式。而言實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)控制,就要求相關(guān)部門和技術(shù)人員不斷推動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)程,要求在系統(tǒng)組成過程中,受控值的變化控制操作要嚴(yán)格遵循穩(wěn)定性、快速性、精準(zhǔn)性等基本原則。只有針對(duì)具體的機(jī)電控制方式提出相應(yīng)的控制要求和設(shè)計(jì)規(guī)劃,才能真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展,才能為相關(guān)企業(yè)部門帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn)

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