機電控制系統的控制方式分析

夏文娟

（山東勞動職業技術學院，山東 濟南 250000）

機電控制系統通過特制的機電傳感裝置對各機電設施的運行過程實施監督和控制操作，該系統之中的控制裝置負責分析與比較的工作，并且由專門的執行裝置來完成系統中的執行環節。機電控制系統的控制方法并不是單一的，可以是兩種方式的結合，各種方式都具有自己的特點與優勢，文章就此進行了探討。

1 機電控制的含義與基本要求

機電控制技術是控制機電整體化運作與產品制造程序的一項重要技術，有機結合有關機電技術的操作就是機電一體化的概念。機電控制系統最主要的特征就是精準、高速和穩定，系統的穩定性是保證其穩定運行的基礎，系統長時間穩定運行還能夠逐漸減少產生的偏差。

2 機電控制系統的控制方式

2.1 按偏差調節的閉環控制方式

目前的機電控制系統中得到最廣泛應用的就是按偏差調節的閉環控制方式，被控量是需要在反饋控制系統中被控制的量，給定值和被控量之間的差值是需要測量的。系統在控制時以偏差為依據，被控量與給定值相偏離時，系統會對產生的偏差不斷修正，所以這種閉環控制方式是按偏差調節的，應用反饋控制原理來控制被控對象，調節被控對象和控制裝置間的關聯。因為返回的被控量會和給定值相互對比，所以在反饋通道與前向通道間控制信號需要不斷的循環完成閉路傳送，這個閉合回路就是我們所說的反饋控制或閉環控制。反饋得到的信號減去給定值，也就是以偏差為依據實施控制，就是負反饋，相反則是正反饋。利用偏差并采用負反饋實施的控制操作就稱為反饋控制，當被控量與期望值相偏離而產生偏差時，無論原因是什么，都一定會出現相對應的控制作用使該偏差被消除或減小，被控制量也會逐漸趨向期望值。

按偏差調節的機電控制方式在傳遞信號與結構聯系方面的重要標志就是負反饋閉合回路，該控制方式有較高精度，當被控量與給定值相偏離時，無論是由于系統結構的參數改變，還是受到干擾作用，系統都會自動糾正偏差。反饋控制方式若是由反饋方式組成的，那么其被控量有能力對任何內、外擾動的影響起到抑制作用，控制精度較高。然而這種系統需要使用很多元器件，其復雜的線路導致在分析與設計系統性能時有一定難度，若沒有良好匹配參數，被控量就會發生大幅度擺動，嚴重時會影響系統的正常運行。但是在機電控制系統中閉環控制作為基本控制方式之一，其地位仍然十分重要，廣泛應用于工程項目中。

2.2 開環控制方式

開環控制方式包括兩種，第一種是按給定值操縱的，對被控量、被控制對象和控制裝置間的關聯進行控制，對給定值加以測量。系統的輸入量直接產生控制作用，當輸入量被給定時，與其相對應的輸出量就會產生，校準的精度與所用元件決定了控制精度。按給定值操縱的開環控制方式具有抗擾動性差、難以保證控制精度、不具有糾偏能力、控制較簡單等特點，被控量在系統工作過程中特性參數改變或受到外部干擾時都會被直接影響，從而與給定值發生偏差，同時系統也不能對偏差進行自動修正。但該方式具有成本低、方便調整、結構簡單等優點，所以當擾動影響不大或者對精度無過高要求時也是具有實用價值的。尤其當外部干擾不強，而且系統具有穩定的結構參數時，此類控制方式應用十分廣泛。該系統的驅動元件是步進電動機，使數字脈沖變換呈角度位移是其工作原理的實質，它是用驅動裝置來完成定位的，而不是檢測元件位置。步進電動機接收外部給出的指令脈沖后，其頻率決定了運動的角速度，外部輸入的定值是由其=外部給定指令代表的，這個定值決定了步進電動機轉動的速度與角度，所以該開環控制系統是按給定值操縱的，但精度較低。

另一種開環控制方式是按干擾控制的，對擾動量進行測量，形成的補償作用使輸出量受到擾動的影響得以抵消或減小，對被控量進行控制，對使系統正常運行被破壞的干擾量加以測量，該控制方式也被叫作前饋控制或順饋控制，依次測量、計算干擾量，并執行至被控對象，在被控對象與控制裝置之間信號進行單向傳遞，由于這種策略方式需要對干擾進行測量，所以僅補償可測量的干擾，系統不能控制由于內部參數改變而影響的控制量或不可測量的干擾，而且在原理上仍然限制控制精度。這種開環控制方式是按干擾補償控制的，其信息直接來自于擾動，被控量也因此被改變，該方式具有良好的抗擾動性與較高的控制精度，然而適用范圍較窄，只在可測量擾動的場合適用。

2.3 復合控制方式

復合控制顧名思義就是有機結合閉環控制與開環控制兩種方式，其基礎是閉環控制回路，將一個順饋通路附加其中，用于擾動或輸入信號，使系統的控制精度提高。出現外部擾動的影響后反饋控制才可以開始修正，沒有出現外部擾動影響時是無法修正的。與按偏差控制的方式相比按擾動控制涉及到的技術水平較簡單，但只在可測量擾動的場合適用。每個擾動因素的補償都需要一個補償裝置完成，而且無法補償其余擾動。所以有機結合按擾動控制與按偏差控制的控制方式的比較合理的，能夠通過合適的補償裝置對主要擾動實施按擾動控制，并形成按偏差控制的反饋控制系統，使其他擾動導致的偏差得以消。上述控制方式結合了按擾動控制與按偏差控制，就是復合控制方式。該方式在補償系統主要擾動的基礎上就能更容易的設計反饋控制系統，得到更好的控制效果。順饋通路在復合控制系統中類似于開環控制，所以需要具有較高穩定性的補償裝置參數。

3 結語

總而言之，有關人員需要掌握機電控制的含義、基本要求與機電控制系統的控制方式等，從而深入了解設計該系統的原因、要求和過程。在時代進步的大背景下，我國的各項技術都取得了很大的發展，各企業必須不斷更新技術種類，提高技術水平，科學、合理的選擇控制方式，使機電控制系統有效監督機電運行，獲得更多的企業效益與經濟效益。

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