夏文娟

（山東勞動職業(yè)技術(shù)學院，山東 濟南 250000）

機電控制系統(tǒng)通過特制的機電傳感裝置對各機電設施的運行過程實施監(jiān)督和控制操作，該系統(tǒng)之中的控制裝置負責分析與比較的工作，并且由專門的執(zhí)行裝置來完成系統(tǒng)中的執(zhí)行環(huán)節(jié)。機電控制系統(tǒng)的控制方法并不是單一的，可以是兩種方式的結(jié)合，各種方式都具有自己的特點與優(yōu)勢，文章就此進行了探討。

1 機電控制的含義與基本要求

機電控制技術(shù)是控制機電整體化運作與產(chǎn)品制造程序的一項重要技術(shù)，有機結(jié)合有關機電技術(shù)的操作就是機電一體化的概念。機電控制系統(tǒng)最主要的特征就是精準、高速和穩(wěn)定，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是保證其穩(wěn)定運行的基礎，系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行還能夠逐漸減少產(chǎn)生的偏差。

2 機電控制系統(tǒng)的控制方式

2.1 按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式

目前的機電控制系統(tǒng)中得到最廣泛應用的就是按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式，被控量是需要在反饋控制系統(tǒng)中被控制的量，給定值和被控量之間的差值是需要測量的。系統(tǒng)在控制時以偏差為依據(jù)，被控量與給定值相偏離時，系統(tǒng)會對產(chǎn)生的偏差不斷修正，所以這種閉環(huán)控制方式是按偏差調(diào)節(jié)的，應用反饋控制原理來控制被控對象，調(diào)節(jié)被控對象和控制裝置間的關聯(lián)。因為返回的被控量會和給定值相互對比，所以在反饋通道與前向通道間控制信號需要不斷的循環(huán)完成閉路傳送，這個閉合回路就是我們所說的反饋控制或閉環(huán)控制。反饋得到的信號減去給定值，也就是以偏差為依據(jù)實施控制，就是負反饋，相反則是正反饋。利用偏差并采用負反饋實施的控制操作就稱為反饋控制，當被控量與期望值相偏離而產(chǎn)生偏差時，無論原因是什么，都一定會出現(xiàn)相對應的控制作用使該偏差被消除或減小，被控制量也會逐漸趨向期望值。

按偏差調(diào)節(jié)的機電控制方式在傳遞信號與結(jié)構(gòu)聯(lián)系方面的重要標志就是負反饋閉合回路，該控制方式有較高精度，當被控量與給定值相偏離時，無論是由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)改變，還是受到干擾作用，系統(tǒng)都會自動糾正偏差。反饋控制方式若是由反饋方式組成的，那么其被控量有能力對任何內(nèi)、外擾動的影響起到抑制作用，控制精度較高。然而這種系統(tǒng)需要使用很多元器件，其復雜的線路導致在分析與設計系統(tǒng)性能時有一定難度，若沒有良好匹配參數(shù)，被控量就會發(fā)生大幅度擺動，嚴重時會影響系統(tǒng)的正常運行。但是在機電控制系統(tǒng)中閉環(huán)控制作為基本控制方式之一，其地位仍然十分重要，廣泛應用于工程項目中。

2.2 開環(huán)控制方式

開環(huán)控制方式包括兩種，第一種是按給定值操縱的，對被控量、被控制對象和控制裝置間的關聯(lián)進行控制，對給定值加以測量。系統(tǒng)的輸入量直接產(chǎn)生控制作用，當輸入量被給定時，與其相對應的輸出量就會產(chǎn)生，校準的精度與所用元件決定了控制精度。按給定值操縱的開環(huán)控制方式具有抗擾動性差、難以保證控制精度、不具有糾偏能力、控制較簡單等特點，被控量在系統(tǒng)工作過程中特性參數(shù)改變或受到外部干擾時都會被直接影響，從而與給定值發(fā)生偏差，同時系統(tǒng)也不能對偏差進行自動修正。但該方式具有成本低、方便調(diào)整、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，所以當擾動影響不大或者對精度無過高要求時也是具有實用價值的。尤其當外部干擾不強，而且系統(tǒng)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，此類控制方式應用十分廣泛。該系統(tǒng)的驅(qū)動元件是步進電動機，使數(shù)字脈沖變換呈角度位移是其工作原理的實質(zhì)，它是用驅(qū)動裝置來完成定位的，而不是檢測元件位置。步進電動機接收外部給出的指令脈沖后，其頻率決定了運動的角速度，外部輸入的定值是由其=外部給定指令代表的，這個定值決定了步進電動機轉(zhuǎn)動的速度與角度，所以該開環(huán)控制系統(tǒng)是按給定值操縱的，但精度較低。

另一種開環(huán)控制方式是按干擾控制的，對擾動量進行測量，形成的補償作用使輸出量受到擾動的影響得以抵消或減小，對被控量進行控制，對使系統(tǒng)正常運行被破壞的干擾量加以測量，該控制方式也被叫作前饋控制或順饋控制，依次測量、計算干擾量，并執(zhí)行至被控對象，在被控對象與控制裝置之間信號進行單向傳遞，由于這種策略方式需要對干擾進行測量，所以僅補償可測量的干擾，系統(tǒng)不能控制由于內(nèi)部參數(shù)改變而影響的控制量或不可測量的干擾，而且在原理上仍然限制控制精度。這種開環(huán)控制方式是按干擾補償控制的，其信息直接來自于擾動，被控量也因此被改變，該方式具有良好的抗擾動性與較高的控制精度，然而適用范圍較窄，只在可測量擾動的場合適用。

2.3 復合控制方式

復合控制顧名思義就是有機結(jié)合閉環(huán)控制與開環(huán)控制兩種方式，其基礎是閉環(huán)控制回路，將一個順饋通路附加其中，用于擾動或輸入信號，使系統(tǒng)的控制精度提高。出現(xiàn)外部擾動的影響后反饋控制才可以開始修正，沒有出現(xiàn)外部擾動影響時是無法修正的。與按偏差控制的方式相比按擾動控制涉及到的技術(shù)水平較簡單，但只在可測量擾動的場合適用。每個擾動因素的補償都需要一個補償裝置完成，而且無法補償其余擾動。所以有機結(jié)合按擾動控制與按偏差控制的控制方式的比較合理的，能夠通過合適的補償裝置對主要擾動實施按擾動控制，并形成按偏差控制的反饋控制系統(tǒng)，使其他擾動導致的偏差得以消。上述控制方式結(jié)合了按擾動控制與按偏差控制，就是復合控制方式。該方式在補償系統(tǒng)主要擾動的基礎上就能更容易的設計反饋控制系統(tǒng)，得到更好的控制效果。順饋通路在復合控制系統(tǒng)中類似于開環(huán)控制，所以需要具有較高穩(wěn)定性的補償裝置參數(shù)。

3 結(jié)語

總而言之，有關人員需要掌握機電控制的含義、基本要求與機電控制系統(tǒng)的控制方式等，從而深入了解設計該系統(tǒng)的原因、要求和過程。在時代進步的大背景下，我國的各項技術(shù)都取得了很大的發(fā)展，各企業(yè)必須不斷更新技術(shù)種類，提高技術(shù)水平，科學、合理的選擇控制方式，使機電控制系統(tǒng)有效監(jiān)督機電運行，獲得更多的企業(yè)效益與經(jīng)濟效益。

［1］黃偉力.黃偉建機械設備故障診斷技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].礦山機械,2012(12)：35-36.

［2］張延波.光機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].化學工程與裝備,2013(01)：12-13.

［3］劉福祿.機電一體化技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展[J].重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院學報,2011(03)：48-49.