葉明 李明昊

摘 要：機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)具有非常重要的作用，能夠?yàn)樯鐣?huì)生產(chǎn)提供最直接的動(dòng)力支持。如今在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展成為最重要的趨勢(shì)和方向，時(shí)下運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已然成為機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化的前沿方向。本文重點(diǎn)探討運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用及相關(guān)情況。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化；運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)；運(yùn)用研究

構(gòu)成一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的領(lǐng)域和行業(yè)多種多樣，其中機(jī)械行業(yè)無疑是一個(gè)國家硬實(shí)力構(gòu)成的重要領(lǐng)域，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展水平在一定程度上能夠代表一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。也正因如此，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展始終隨著新技術(shù)的發(fā)展不斷革新，尤其運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用將機(jī)械工業(yè)的自動(dòng)化領(lǐng)域推向新的發(fā)展節(jié)點(diǎn)。

1全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是動(dòng)態(tài)電子產(chǎn)品中最常見的一種技術(shù)，其特點(diǎn)是定位精度高、動(dòng)態(tài)強(qiáng)度高。隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷革新發(fā)展，全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)也在日新月異發(fā)生著改變和進(jìn)步，尤其與數(shù)字技術(shù)的融合出現(xiàn)了數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是伴隨著我國機(jī)電產(chǎn)品的出現(xiàn)而誕生的，符合現(xiàn)階段機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用便捷，調(diào)試成本低效率高。驅(qū)動(dòng)器在系統(tǒng)的應(yīng)用中是極為重要的，驅(qū)動(dòng)器使用的是數(shù)字信號(hào)，在采樣的過程中，能夠充分的保證采樣過程的準(zhǔn)確性。閉環(huán)系統(tǒng)是在電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間，是整個(gè)系統(tǒng)中十分重要的組成部分，閉環(huán)系統(tǒng)是整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，對(duì)于控制系統(tǒng)是極為重要的，這一系統(tǒng)主要就是利用數(shù)字信號(hào)來進(jìn)行快速而又簡單的計(jì)算的，除了上述的這些功能之外，閉環(huán)系統(tǒng)也能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的負(fù)載變化和增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要進(jìn)行改變，使得整個(gè)系統(tǒng)變得更加的靈敏，有著較好的效果。

傳統(tǒng)的閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)使用的是半閉環(huán)控制的方式，半閉環(huán)控制方式能夠使編碼器有著速度環(huán)的基本特征，除此之外，也有著位置環(huán)的作用，這也是半閉環(huán)控制方式的優(yōu)點(diǎn)之一，但是隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，這一控制方法的缺陷也在逐漸的暴露，也就是說，如果傳動(dòng)鏈出現(xiàn)了問題，那么是沒有任何的辦法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，無法對(duì)傳動(dòng)鏈誤差進(jìn)行降低處理，這樣就能夠在一定程度上降低了這一系統(tǒng)的控制能力，相關(guān)的工作人員經(jīng)過了長期的研究就在這一系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部位安裝了檢測(cè)組件，這一檢測(cè)組件需要滿足精度要求，在這樣的情況下全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)

計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)從本質(zhì)上來說就是一種可編程控制器，但是傳統(tǒng)的控制器存在著功能極其單一的缺點(diǎn)，無法滿足工程機(jī)械化的基本要求，在經(jīng)過了相關(guān)人員的研究之后，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出了一種可編程計(jì)算機(jī)控制器，可編程計(jì)算機(jī)控制器在機(jī)械生產(chǎn)制造的過程中被普遍的應(yīng)用，這種控制器有著功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，和大型的計(jì)算機(jī)是十分相似的，能夠在一定的時(shí)間內(nèi)，將多項(xiàng)任務(wù)同時(shí)完成，并且將軟件進(jìn)行了相關(guān)的優(yōu)化，多樣化的設(shè)計(jì)是可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)的過程中變得越來越重要。傳統(tǒng)的可編程控制器主要是利用監(jiān)控程序和時(shí)鐘掃面來進(jìn)行邏輯運(yùn)算的，這種邏輯運(yùn)算會(huì)產(chǎn)生極大的問題，那就是控制速度與應(yīng)用程序有著一定的聯(lián)系，應(yīng)用程序的大小會(huì)對(duì)控制速度產(chǎn)生一定的影響，這樣就無法滿足實(shí)時(shí)性的基本要求。而計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)就能夠解決傳統(tǒng)的可編程控制器存在的缺陷，通過相關(guān)的運(yùn)行平臺(tái)，在運(yùn)行平臺(tái)上就能夠執(zhí)行相關(guān)的程序，這一技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的過程中已經(jīng)體現(xiàn)了極大的優(yōu)勢(shì)，將分布式工業(yè)控制技術(shù)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)相融合，這樣就能夠有效的提高整個(gè)程序的運(yùn)行效率，使得計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)在機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化的過程中展現(xiàn)出強(qiáng)大的潛力。

3直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用，在最近幾年來已經(jīng)被相關(guān)的行業(yè)所重視，尤其是在工業(yè)機(jī)械化比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)使用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，相對(duì)于純銅額旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)來說，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)跨越了中間環(huán)節(jié)，將整個(gè)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長度進(jìn)行了縮小，這一數(shù)值基本接近零。正是因?yàn)檫@種“零傳動(dòng)”的方式，給機(jī)床帶來了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無法達(dá)到的性能和優(yōu)勢(shì)。這些性能和優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：快速響應(yīng)。由于伺服系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間較長的機(jī)械傳動(dòng)建，使得整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度大大提高，變得快速直接；高精度。直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了由絲扛等機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和誤差，減少了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)之后所可能帶來的跟蹤誤差，運(yùn)用直線定位檢測(cè)反饋控制，大大提高了機(jī)床的定位精度；高傳動(dòng)剛度。由于直接驅(qū)動(dòng)避免了氣動(dòng)、變速和換向時(shí)因?yàn)橹虚g傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙所造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，提高了傳動(dòng)剛度；行程長度不受限制。在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī)，可以無限制地延長其行程長度，具有過去間接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)；噪音低。由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所要求的排放的噪音具有一定的指標(biāo)，而直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦，同時(shí)其導(dǎo)軌又可以采用滾動(dòng)式或者磁懸浮式，因而大大降低了運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的噪音；高效率。無中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗，大大提高了傳動(dòng)效率。

4運(yùn)動(dòng)控制卡

運(yùn)動(dòng)控制卡是一種上位控制單元，主要運(yùn)用于工業(yè)電子計(jì)算機(jī)和各種運(yùn)動(dòng)控制場合上。之所以運(yùn)動(dòng)控制卡能夠出現(xiàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性和開放性的需求。運(yùn)動(dòng)控制卡可以自行調(diào)節(jié)，來達(dá)到上述要求；其次，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制模塊硬件平臺(tái)的需求。當(dāng)前，各種工業(yè)設(shè)備、國防裝備制造與操作、醫(yī)療智能設(shè)備在進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)研制和改造過程中急需運(yùn)動(dòng)控制模塊硬件平臺(tái)，而運(yùn)動(dòng)控制卡則能滿足上述要求；第三，發(fā)揮電子計(jì)算機(jī)功能的需求。電子計(jì)算機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用，要求配備相應(yīng)的控制卡來提高電子計(jì)算機(jī)的性能和功能。

5結(jié)論

綜上所述，可知運(yùn)動(dòng)控制新技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中應(yīng)用比較廣泛，但是比較常見的控制技術(shù)即為上述幾種，這幾種運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用可以體現(xiàn)出我國機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，但是需要引起注意的是，我國的運(yùn)動(dòng)控制新技術(shù)發(fā)展水平并不高，尤其是有些技術(shù)還有待提高，發(fā)達(dá)國家的研究經(jīng)驗(yàn)值得借鑒，有些機(jī)械制造企業(yè)也應(yīng)該與高校進(jìn)行合作進(jìn)行自主研發(fā)，節(jié)省引進(jìn)成本與時(shí)間。

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