彭菲

（湖南省長沙市雅禮中學(xué) 410007）

機(jī)械自動控制技術(shù)的發(fā)展與革新

彭菲

（湖南省長沙市雅禮中學(xué) 410007）

機(jī)械自動控制技術(shù)對于工業(yè)的發(fā)展起著決定性作用，隨著社會生產(chǎn)水平的提高，對機(jī)械自動化控制技術(shù)也提出了更高的要求，為了滿足生產(chǎn)需求，大量新型機(jī)械自動控制技術(shù)研究出來。本文主要針對機(jī)械自動控制技術(shù)的發(fā)展與革新進(jìn)行分析。

機(jī)械自動控制技術(shù)；研究進(jìn)展；分析

伴隨著科技工業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械自動化生產(chǎn)逐步取代人工生產(chǎn)，在多個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。利用機(jī)械自動化控制技術(shù)，可以提高產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，同時對于保障人身安全、改善勞動環(huán)境、降低勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率以及節(jié)約材料和削減成本具有重要意義。本文通過整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，介紹當(dāng)前機(jī)械自動控制技術(shù)的研究進(jìn)展，探討其發(fā)展方向。

當(dāng)前，隨著社會生產(chǎn)水平的提高，對機(jī)械自動化控制技術(shù)也提出了更高的要求，為了滿足需求，科研人員也在不斷的積極研發(fā)和試驗新的控制技術(shù)。下文重點(diǎn)介紹全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、可編程計算控制器技術(shù)以及運(yùn)動控制卡技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用。

1 全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)

數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)由于調(diào)試和使用簡單，并且符合當(dāng)今數(shù)字化控制模式的潮流已經(jīng)廣泛應(yīng)用于定位精度或者相應(yīng)要求比較高的機(jī)電產(chǎn)品中。這種系統(tǒng)的驅(qū)動器采用先進(jìn)的數(shù)字信號處理器，通過對光電編碼器的位置采樣，構(gòu)成位置與速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，利用處理器的高速運(yùn)算能力，自動完成整個系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)。利用驅(qū)動器自帶的快速傅里葉變換功能，消除機(jī)械共振。

隨著對控制精度的要求越來越高，通常采用的是半閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)，已經(jīng)難以滿足相關(guān)的需求了。經(jīng)過科研工作者的努力，研制出全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)。目前國外最先進(jìn)的全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)將位置反饋元件安裝到終端機(jī)械運(yùn)動部件上作為位置環(huán)，電機(jī)編碼器作為速度環(huán)，用以消除機(jī)械傳動存在的間隙，補(bǔ)償機(jī)械傳動部件的制造誤差，獲得很高的定位精度。目前這種伺服系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于自動化設(shè)備的改造和研制中，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)

傳統(tǒng)機(jī)床系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動，受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，相關(guān)性能無法實現(xiàn)大的突破，科研人員將更多的精力投入到直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的研發(fā)當(dāng)中。直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)取消了從電機(jī)到工作臺之間的所有機(jī)械中間傳動環(huán)節(jié)，將機(jī)床傳動鏈長度縮短為零，這種“零傳動”達(dá)到了旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動技術(shù)無法達(dá)到的性能。比如：相應(yīng)速度快、精度高、動剛度高、速度快、行程長度無限延伸、噪音低等。

直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)目前已經(jīng)在機(jī)床行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。比如Ingersoll公司生產(chǎn)的HVM600臥式加工中心，用來生產(chǎn)氣缸蓋，其生產(chǎn)效率和非直線電機(jī)驅(qū)動的加工中心相比提高了90%，大大提高了生產(chǎn)效率。

3 可編程計算機(jī)控制器技術(shù)

世界上第一臺可編程控制器（PLC）誕生于20世紀(jì)60年代的美國，經(jīng)過五十多年的發(fā)展，結(jié)合電子計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)成功升級至新一代的可編程計算機(jī)控制器（PCC）。與傳統(tǒng)的PLC相比，PCC最大的優(yōu)點(diǎn)在于多線程的操作系統(tǒng)以及豐富的應(yīng)用軟件。

PCC可以方便地根據(jù)項目各部分不同的功能需求，分別編制出控制程序模塊，這些模塊在獨(dú)立運(yùn)行的同時還能關(guān)聯(lián)彼此的數(shù)據(jù)，這些模塊經(jīng)過編制和調(diào)試以后，可以打包下載到PCC的CPU中，在操作系統(tǒng)的管理下并行運(yùn)行，從而實現(xiàn)整個項目的控制要求。PCC在工業(yè)控制中具有強(qiáng)大的功能優(yōu)勢，代表了未來的發(fā)展潮流，雖然目前應(yīng)用技術(shù)尚未成熟，但凸顯出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 運(yùn)動控制卡技術(shù)

運(yùn)動控制卡指基于工業(yè)PC機(jī)，用于各種運(yùn)動控制場合的尚未控制單元之中。運(yùn)動控制卡一般采用專業(yè)芯片或者高速DSP作為運(yùn)動控制核心，通常用于控制步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。運(yùn)動控制卡一般和PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)，并配有開放的函數(shù)庫，方便用戶在DOS或者WINDOWS系統(tǒng)平臺上根據(jù)所需進(jìn)行自主開發(fā)控制系統(tǒng)。正是由于這種開放性，使得運(yùn)動控制卡能夠廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械自動控制技術(shù)設(shè)備。目前在國外運(yùn)動控制卡技術(shù)非常流行，運(yùn)動控制卡也形成了獨(dú)立的行業(yè)，誕生了許多經(jīng)典的產(chǎn)品。我國運(yùn)動控制卡技術(shù)發(fā)展較遲，目前與美國公司的產(chǎn)品仍存有較大的差距。

機(jī)械自動化控制技術(shù)在未來朝高精度、高速度、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)，對于提升整個國家的制造業(yè)水平和工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程意義重大。我國在這方面起步較晚，與國外先進(jìn)水平存在較大的差距，早期機(jī)械制造自動化系統(tǒng)采用的是簡單生產(chǎn)線模式，進(jìn)入到20世紀(jì)60年代，在電子計算機(jī)的普及下，加工中心、數(shù)控機(jī)床、計算機(jī)輔助制造、計算機(jī)輔助設(shè)計、自動化倉庫等得到了迅速的發(fā)展，大量柔性制造系統(tǒng)研制而出，但是，由于機(jī)械自動化程度偏低，很多工藝都是借鑒國外發(fā)達(dá)國家研究而來，技術(shù)水平有限。這需要相關(guān)科研工作者在結(jié)合國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加大研發(fā)力度，讓我國的機(jī)械自動化控制技術(shù)可以得到進(jìn)一步發(fā)展。

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2016-10-18