關于機械自動化控制系統問題分析

趙起超/大唐呼倫貝爾能源開發有限公司

關于機械自動化控制系統問題分析

趙起超/大唐呼倫貝爾能源開發有限公司

機械自動化是今后機械發展的方向，我國機械自動化的發展應該結合本國的國情，發展現代機械自動化技術，實現機械自動化是—個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的發展過程。當機械的操作采用自動控制器控制后，生產方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統）自動化、數字控制自動化、計算機控制自動化。在消化、吸收、融會、貫通國際上有用的自動化技術理論的基礎上，要努力做到從我國機械制造業的實際情況出發，發展創新，形成有國情特征的發展自動化技術理論和學說。文章分析了機械自動化控制系統，以及相關問題。

機械；自動化；控制系統；問題

一、關于自動控制和機械自動控制系統的概念

自動控制的概念是相當于人工控制而言的，是指在人們不直接參與的情況下，利用相關的控制裝置或者設備制定相關規律和條例來對被控制對象或者某個被控制過程的運行進項全面的控制和掌握。機械自動控制系統顧名思義是一種以機械為控制對象的控制系統，就是將自動控制系統應用融合到現代機械系統中，從而構成“機電一體化自動控制系統”機構建二、機械自動化控制系統。

二、應當注意的幾個問題

1.建立機械自動化控制系統的數學模型。建立機械自動化控制系統的數學模型是進行控制理論分析的基礎，而何為機械自動化控制系統的數學模型？從學術上來說就是運用數學表達式來對機械自動化控制系統輸入、輸出變量以及其它各個變量之間的關系進行描述，只有在在了解其相互關系的基礎之上才能有針對性的對機械自動化控制系統進行合理的設計，從而達到理想的效果。下面我將通過一個十分典型的關于機械系統的數學模型的構建的例子來詳細闡述運用微積分方程式構建機械自動化控制系統數學模型的基本方法。

上圖是一個由質塊（質量為Mkg）、物種彈簧（剛度為K（N/m））和阻力器（阻尼系數為B（N.s/m））組成的在鉛垂方向的機械平移系統，我們可以由此建立一個以外力f（t）作為輸入量和質塊位移x（t）作為輸出量的運動微分方程。即取質塊原來不動時的位置作為運動的坐標原點，在外力f（t）的作用下，質塊開始在X軸運動，x（t）便是質塊運動的位移坐標，在正方向上，x（t）的運行軌跡便如圖（a）所示。然后我們取質塊為分離體，運用達朗貝爾原理便可以畫出相關的力平衡示意圖———圖（b），我們便可以由力平衡關系得出數學系統運動微積分方程式：Mx（t）+Bx（t）+kx（t）=f（t）。該方程式的輸入量為外力f（t）、輸出量為質塊位移x（t）、質塊的慣性力為Mx（t）、阻尼器作用與質塊的阻尼力為Bx（t）（阻尼力是阻尼元件內部由黏性摩擦表面間的相對運動引起的阻力，其大小與黏性阻尼系數B和相對運動速度二者成正比，方向與相對運動速度方向相反。阻尼系數B是阻尼力與相對運動速度之間的比例系數，其單位是N.s/m。）、彈簧作用力為kx（t）。在上述例子中，我們可以從圖（b）中得出，當選取質塊靜平衡位置為運動坐標原點時，阻尼器內阻尼力大小為Bx（t），方向正好與相對運動速度x（t）相反，即質塊重力和彈簧靜變形作用力分量二者的大小相等、方向相反，彼此正好平衡抵消。

2.分析機械自動化控制系統的穩定性。控制系統的穩定性簡單的來說是指在干擾其穩定性，使其偏離平衡狀態的因素消失之后，系統自動恢復到平衡狀態的能力。機械自動化控制系統應用到實際操作中首先要重視的問題就是該系統的穩定性，只有系統的穩定性得到充分的保障，才能是生產活動有序安全的進行。因而，分析控制系統的穩定性是研究控制理論、設計控制系統的重要方面。當控制系統內部的各個變量在時間導航的變化為零時，我們稱之為系統的平衡狀態，但是平衡狀態是一種理想狀態，只有在系統處于靜止狀態時才能真正實現，而運行中的控制系統必然會受到各種因素的干擾（物理上稱之為擾動作用），導致平衡狀態一定程度的偏離，但不會停止，繼續進行受擾運動，當擾動消失后，系統會處于受擾自由運動的狀態中，而按照受擾自由運動的變現形式不同，我們將系統的狀態分為三種：穩定狀態、不穩定狀態和臨界穩定狀態。

3.校正機械自動化控制系統的性能。校正機械自動化控制系統的性能是指依據控制系統相關的性能指標和原件參數值，來有針對性的尋求相關矯正方案對其進行滿足，通過調

整結構參數或者加入新原件來對參數值進行合的校正，使校正后的系統能夠滿足實際需求。目前使用較為廣泛的系統校正方式有三種———串聯校正、并聯校正和順饋校正。串聯校正是一種將校正裝置串聯在系統前向通路中的校正方式；并聯校正是一種將校正裝置并聯置于主反饋回路內部形成局部反饋校正回路的校正方式；順饋校正是指在主反饋回路之外，在給定信號與主反饋信號引出點之前順著前向通路方向引入校正裝置，形成另一開環控制通路的校正方式。

三、結束語

機械自動化是我國目前機械專業發展的大方向和主流趨勢，可以大大的推進我國經濟社會的發展，但是我們不可以盲目的進行機械自動化生產，要充分結合我國具體的經濟和技術等方面的國情，對機械自動化控制系統進行探究，使我國機械自動化朝著穩定安全的方向發展。

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