淺談機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的基本要素和功能分析

1、    淺談機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的基本要素和功能分析    李永紅摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電傳動控制系統(tǒng)也在逐漸的完善起來。機(jī)電傳動控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用在人們的日常生活中，人們對于其功能的研究也在不斷地深入。本文基于對機(jī)電傳動控制系統(tǒng)構(gòu)成的基本要素進(jìn)行分析，以探索其功能在人們生活中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：機(jī)電傳動控制系統(tǒng)；基本要素；功能分析引言社會生產(chǎn)力的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)電傳動的控制技術(shù)在一次又一次的探索中，不斷的實(shí)現(xiàn)了新的飛躍。機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步的方便了人們的生活，提高了社會工作的效率。1機(jī)電傳動控制系統(tǒng)概述1.1機(jī)電控制系

2、統(tǒng)的發(fā)展機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷經(jīng)了很長的一段時間，但就機(jī)電傳動來說它的發(fā)展就經(jīng)歷了三個階段。首先是成組拖動，即一臺電動機(jī)通過對一根天軸的拖動，通過天軸來帶動皮帶輪和皮帶分別拖動個生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣的拖動方式一般生產(chǎn)效率較低，在勞動條件較差的基礎(chǔ)上，電機(jī)發(fā)生故障的幾率偏高，對于整個機(jī)械的運(yùn)行來說是十分不利的；然后是單電機(jī)拖動，所謂的單電機(jī)拖動就是直接通過一臺電動機(jī)進(jìn)行拖動，雖然較成組拖動來說有了一定的進(jìn)步，但一臺機(jī)械生產(chǎn)的過程是十分復(fù)雜的，機(jī)械傳動時許多的構(gòu)件也會隨之進(jìn)行傳動，因此單電機(jī)拖動也是具有一定的缺點(diǎn)的；最后是多電機(jī)拖動，多電機(jī)拖動就是一臺運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)械，它的每一個構(gòu)件都有一臺專門電

3、動機(jī)進(jìn)行拖動。如：刨床的刨臺、垂直刀架、側(cè)刀架等部件，都分別由一臺單獨(dú)的電動機(jī)進(jìn)行控制。這樣的拖動方式，大大的簡化了生產(chǎn)機(jī)械傳動的流程，并且控制靈活，對于進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的自動化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)電傳動系統(tǒng)在許多方面上都與其他的控制系統(tǒng)不同，它主要有機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、傳感器與檢測裝置、動力源、信息處理與控制裝置五部分構(gòu)成，每個部分都有精細(xì)的分工，在集體的協(xié)作之下共同的完成機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。1.2機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的分類按照機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的組成原理來進(jìn)行分類，大致可以分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)兩種。1.2.1開環(huán)控制系統(tǒng)在開環(huán)控制系統(tǒng)中輸入的控制信號值不變，僅是在擾動的作用下輸出量

4、都會偏離給定值。在一個機(jī)電系統(tǒng)的開環(huán)控制中，它的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械主要有傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在這個運(yùn)行系統(tǒng)中晶閘管變流器由供電機(jī)進(jìn)行控制，在電網(wǎng)電壓受到其他系統(tǒng)的干擾時，將會進(jìn)一步的致使系統(tǒng)輸出之偏離給定值，此時系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性都由變流器和工作機(jī)械的特性決定。1.2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的運(yùn)行一般使用測速發(fā)電機(jī)，位置傳感器等檢測裝置來進(jìn)行系統(tǒng)輸出量的測量。并將輸出的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成可以被執(zhí)行的電信號，即使輸出量的反饋超過給出的輸入值時，控制器都可以根據(jù)偏差的信號進(jìn)一步的進(jìn)行信號的控制，并將其傳遞到變流器上，保證整個系統(tǒng)的輸出量符合預(yù)期的需要。2機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的基本要素2.1機(jī)械裝置機(jī)械裝置也被

5、稱為結(jié)構(gòu)功能裝置，由許多的機(jī)械零件組成，每個機(jī)械零件都擔(dān)負(fù)著自己的責(zé)任。一般的機(jī)械裝置的傳遞運(yùn)動都是由齒輪、鏈輪、帶輪及其附件的運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)成的。兩個零件互相接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動，也就構(gòu)成了裝置構(gòu)件的運(yùn)動副，通過若干個運(yùn)動副運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)一步的帶動整個裝置的傳遞運(yùn)動。從系統(tǒng)動力學(xué)來看，傳動鏈越短越容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最佳的狀態(tài)。運(yùn)動副在運(yùn)行中，由于間隙非線性的存在會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且傳動件本身的轉(zhuǎn)動慣性也會對系統(tǒng)的整體運(yùn)行產(chǎn)生影響，減弱系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在數(shù)控機(jī)床的半閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上研究人員們還提出了“軸對軸轉(zhuǎn)動”的理論，如：對于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床來說軸就是轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，軸對軸就是轉(zhuǎn)子與其他裝置的電主軸進(jìn)行

6、連接從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的傳動控制。若是在機(jī)械的裝備中，在進(jìn)行執(zhí)行與驅(qū)動之間聯(lián)系時要更加注重匹配的問題，在保留有一定的轉(zhuǎn)動件的基礎(chǔ)上將傳動件進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，力求傳動裝置的小巧。2.2執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置即進(jìn)行驅(qū)動與各個裝置之間能量轉(zhuǎn)化的裝置，其一般包括以電氣壓為動力的各種元件及裝置。若是采用電壓作為動力則主要的應(yīng)用裝置有直流電動機(jī)、比例電磁鐵以及電磁泵等一系列設(shè)備；若以氣壓作為動力則主要是氣動馬達(dá)的使用，當(dāng)然還有部分裝備是通過油壓等液壓來提供動力的，如：液壓缸等裝置。在一般的電機(jī)傳動控制中執(zhí)行裝置的選擇時，一般要考慮執(zhí)行裝置與機(jī)械裝置之間的協(xié)調(diào)與匹配。保證整個電動機(jī)在進(jìn)行傳動運(yùn)作時，都順利進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)

7、機(jī)電傳動控制的有效性，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下已經(jīng)研制出了電動機(jī)傳動控制的專業(yè)芯片，相信在未來的使用中，新的科技成果會帶給人們不一樣的驚喜。2.3傳感器與檢測裝置傳感器就是為整個電機(jī)運(yùn)行提供信息的部件，對于檢測電機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時所必須要控制的各種數(shù)據(jù)量。大多數(shù)的信息是通過數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行傳遞的，傳感器將數(shù)據(jù)信息逐漸轉(zhuǎn)化為電信號，通過電信號對整個電機(jī)傳動進(jìn)行控制。當(dāng)前傳感器的發(fā)展更加的趨向于數(shù)字化、智能化。因此在對于傳感器的研發(fā)與選用時，要充分的考慮傳感器與其它要素之間的協(xié)調(diào)匹配，以實(shí)現(xiàn)整個電機(jī)傳動控制系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)。2.4動力源動力源作為對電機(jī)的運(yùn)行起驅(qū)動作用的能量來源，通常包括電源、氣壓源和液

8、壓源。對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的一般是電源作為主要的能量源，極少會用到氣壓源和液壓源。但并非是所有的機(jī)械設(shè)備都只使用電能作為主要的能源，因此在對于動力源進(jìn)行選擇時還是要根據(jù)電動機(jī)的具體用途進(jìn)行分析，選擇適當(dāng)?shù)膭恿υ磥戆l(fā)揮更好的運(yùn)轉(zhuǎn)功能。2.5信息處理與控制裝置信息處理與控制是整個電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，電動機(jī)的傳動控制都是在具體的信息指導(dǎo)之下進(jìn)行的。系統(tǒng)的各個部件都是在信息的不斷輸出中實(shí)現(xiàn)控制器的協(xié)調(diào)與匹配，以保證整個電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)處在一個最佳的狀態(tài)。在當(dāng)前使用最多的機(jī)電一體機(jī)中，機(jī)電傳動系統(tǒng)中的控制成本占比是最高的，尤其是伴隨著信息技術(shù)的注入。計(jì)算機(jī)越來越多的應(yīng)用到電機(jī)的傳動控制當(dāng)中?？刂蒲b置是依附于控制器

9、件而使用的，伴隨著控制器件的發(fā)展，控制裝置也在不斷的發(fā)展當(dāng)中。當(dāng)前功率器件與放大器件處于不斷的更新中，機(jī)電傳動裝置也在不斷的進(jìn)行革新。機(jī)電傳動控制系統(tǒng)從原來的斷續(xù)控制發(fā)展到現(xiàn)在的連續(xù)控制歷經(jīng)了很長一段時間的實(shí)踐，連續(xù)控制系統(tǒng)本身是可以對工作對象隨時進(jìn)行狀態(tài)的檢查并及時的做出判斷，對產(chǎn)生偏差的工作對象進(jìn)行調(diào)整。3機(jī)電傳動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法在當(dāng)前機(jī)電一體機(jī)的使用中，關(guān)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，有以下幾個方案：3.1取代設(shè)計(jì)法取代設(shè)計(jì)即機(jī)電互補(bǔ)，利用專業(yè)的電子設(shè)備取代傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，將整個電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡化以實(shí)現(xiàn)更好的功能。將電子計(jì)算機(jī)及其軟件應(yīng)用到機(jī)械的內(nèi)部控制中去，大大的減少了控制模塊的質(zhì)量和體積。將其

10、進(jìn)行進(jìn)一步的柔性化，方便遠(yuǎn)程控制器嵌入到機(jī)械結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，提高整個電動機(jī)的傳動效率，實(shí)現(xiàn)傳動機(jī)的更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。3.2融合設(shè)計(jì)法所謂的融合設(shè)計(jì)法，就是將機(jī)電一體化設(shè)備中的某些部件設(shè)計(jì)成為只針對專門產(chǎn)品使用的設(shè)備。這種設(shè)計(jì)方案是在充分考慮設(shè)備構(gòu)建的成本，在經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)備的更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。在大型機(jī)電不斷發(fā)展的今天，將所有設(shè)備融為一體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，更適合于機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展。3.3整體設(shè)計(jì)法站在整個電機(jī)運(yùn)行的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，將工藝的優(yōu)化作為主線，在科學(xué)的理論指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的最佳目標(biāo)。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)法涉及到諸多的方面，在當(dāng)前的運(yùn)行中具有一定的難度。但隨著科研的不斷深入，再多的困難都會變成發(fā)展的機(jī)遇。進(jìn)一步的促進(jìn)電機(jī)傳動控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，以更好的實(shí)現(xiàn)社會生產(chǎn)力的提高。4結(jié)語在數(shù)字技術(shù)不斷向前發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用，將數(shù)字控制又推向了一個新的高峰。因此電機(jī)傳動控制系統(tǒng)也要根據(jù)時代發(fā)展的需要，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。綜上所述，電機(jī)傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展