楊萬宏

[摘要]隨著科學(xué)技術(shù)分飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，當(dāng)前人們逐漸對機(jī)電行業(yè)的發(fā)展重視起來。本文針對電機(jī)控制中執(zhí)行機(jī)構(gòu)元件選型以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能元件設(shè)計(jì)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能元件閥位等進(jìn)行分析，并提出解決與執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能元件速度控制原理相關(guān)的解決辦法，希望為實(shí)現(xiàn)我國機(jī)電一體化的進(jìn)程與發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 電機(jī)控制 相關(guān)討論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代先進(jìn)生產(chǎn)加工技術(shù)的不斷完善，相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要性不言而喻，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)控制系統(tǒng)工作中起著至關(guān)重要的作用。但是當(dāng)前我國國產(chǎn)大流量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無論是在相關(guān)控制手段上還是在機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上都出現(xiàn)明顯落后和偏多的情況，同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜且其可靠性能也相對較低。本文針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展的相關(guān)缺陷和不足，對如何采用機(jī)電一體化技術(shù)將閥門和控制器進(jìn)行有機(jī)融合進(jìn)行深度探究。

一、機(jī)電一體化發(fā)展歷程與現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展趨勢

1.從始初的數(shù)控機(jī)床逐漸演變?yōu)槲㈦娮蛹夹g(shù)機(jī)電一體化并在基礎(chǔ)上沿用了可編程控制器，同時(shí)電力電子的出現(xiàn)也會機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。還需要強(qiáng)調(diào)的是，現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)主要是由激光技術(shù)和信息技術(shù)以及相應(yīng)的模糊技術(shù)共同構(gòu)成，其無論是在運(yùn)轉(zhuǎn)效率上還是在工作質(zhì)量上都有著較大進(jìn)步。

2.微控制器在生產(chǎn)數(shù)字化機(jī)電產(chǎn)品中起著重要作用，數(shù)控機(jī)床施工和機(jī)器人施工都是數(shù)字化機(jī)電一體生產(chǎn)中的重要表現(xiàn)形式，與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)以及集成制造技術(shù)都是數(shù)字化機(jī)電一體應(yīng)用中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)一般具有軟件可靠性、軟件可維護(hù)性和軟件自行診斷性以及軟件高可靠性等。新型數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上使遠(yuǎn)程操作遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程修復(fù)成為可能。

智能化就是要求在進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中其產(chǎn)品又有一定的智能特性，并使相關(guān)產(chǎn)品能夠獨(dú)立進(jìn)行邏輯思考和自主決策。CNC中的人機(jī)對話功能就是機(jī)電產(chǎn)品智能化的一種重要表現(xiàn)形式，其會在設(shè)置智能工藝數(shù)據(jù)庫的同時(shí)使產(chǎn)品使用和產(chǎn)品操作以及產(chǎn)品維護(hù)帶來較大便利。需要強(qiáng)調(diào)的是，模糊控制技術(shù)、灰色理論技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和小波理論技術(shù)以及混沌分岔技術(shù)都是機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化的幾種體現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了有力基礎(chǔ)。

因?yàn)樯a(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的商家和種類相對較多，那么在進(jìn)行研制機(jī)械接口和研制動(dòng)力接口以及開發(fā)環(huán)境接口的過程中就會產(chǎn)生一定的困難，具有集減速變頻調(diào)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元以及需要進(jìn)行視覺信息處理和圖像信息識別等工作就是其中廠商研制開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品中的典型實(shí)例。

二、硬件控制與相關(guān)工作原理分析

1.機(jī)電一體化智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為智能控制部分以及智能執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分兩種，而我們通常所說的控制部分主要包括單片機(jī)、IPM逆變器、輸入輸出通道和整流模塊以及報(bào)警電路等，而智能執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分主要是由三相何報(bào)電機(jī)結(jié)構(gòu)以及位置傳感器結(jié)構(gòu)二者共同構(gòu)成。

2.被檢測逆變模塊中的電壓位置信號以及三相輸出電流會被相關(guān)程序轉(zhuǎn)換，并在此過程中傳送相應(yīng)單片機(jī)上。而單片機(jī)則是用過8255控制PWM波發(fā)生器的，通過其中的光電耦合被逆變模塊IPM所應(yīng)用，這樣就在一定程度上實(shí)現(xiàn)了閥位控制工作以及電機(jī)變頻調(diào)速工作等。需要注意的是，在逆變模塊進(jìn)行正常工作的過程中，380V電源調(diào)整模式會將其所需直流電壓信號進(jìn)行全橋整流。

3.雙環(huán)控制技術(shù)是進(jìn)行機(jī)電一體化電機(jī)控制工作中的主要技術(shù)，其內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別為速度環(huán)和位置環(huán)。我們需要了解的是，速度環(huán)的主要工作任務(wù)是將基礎(chǔ)速度與設(shè)定速度進(jìn)行相互比較，之后通過對PWM波發(fā)生器的載波頻率的變換實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此時(shí)的速度調(diào)節(jié)器是以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法為主要計(jì)算手段的。而外環(huán)中的相應(yīng)速度設(shè)定則主要是根據(jù)其當(dāng)前所處位置來完成并在此基礎(chǔ)上形成內(nèi)環(huán)設(shè)定值的。因?yàn)榱髁块y減速和流量閥勻速以及流量閥加速是其機(jī)構(gòu)運(yùn)行中的三個(gè)主要運(yùn)行階段，此時(shí)每個(gè)階段中的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行加速度以及特定位置特定運(yùn)行的頻率也有所不同，速度給定發(fā)生器的主要工作原理就是當(dāng)實(shí)際閥位與相關(guān)給定閥位不等時(shí)，其會以恒定加速度為主要加速手段，此時(shí)的減速點(diǎn)會根據(jù)相關(guān)閥位值和閥位給定值以及當(dāng)前速度這三者的大小來進(jìn)行計(jì)算并得出具體數(shù)值。

4.閥門柔性開關(guān)以及閥位極限位置判定是我們在執(zhí)行機(jī)構(gòu)是所要考慮的兩項(xiàng)主要技術(shù)因素，閥門柔性開關(guān)的主要功能是當(dāng)閥門開關(guān)的過程中保證閥門不受損傷，正確的做法是，我們應(yīng)該運(yùn)用微處理器對變頻器輸出電壓和變頻器輸出電流進(jìn)行相對精準(zhǔn)的計(jì)算，并在計(jì)算的過程中得出輸出力矩，在得出力矩信息后自動(dòng)調(diào)節(jié)速度以防止閥門撞擊。閥門全開位置以及閥門全關(guān)位置就是閥門的極限位置，傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中閥位監(jiān)測在監(jiān)測的過程中容易出現(xiàn)閥門松動(dòng)，我們應(yīng)該運(yùn)用單片機(jī)將兩次監(jiān)測信號進(jìn)行具體對比，并在確認(rèn)已達(dá)到正確閥門極限位置的同時(shí)切斷異步供電電源。

結(jié)束語：綜上所訴，機(jī)電一體化中的電機(jī)控制是當(dāng)下我們要亟待解決的問題，正確的做法是要根據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀作為分析基礎(chǔ)，之后進(jìn)行對新型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)合理方案進(jìn)行較為科學(xué)的制定。本文針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展的相關(guān)缺陷和不足，對如何采用機(jī)電一體化技術(shù)將閥門和控制器進(jìn)行有機(jī)融合進(jìn)行深度探究，希望為我國機(jī)電行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。