淺談機電控制系統(tǒng)的控制方式

武威職業(yè)學(xué)院 黨仕梅

淺談機電控制系統(tǒng)的控制方式

武威職業(yè)學(xué)院 黨仕梅

作為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用的重要技術(shù)，機電控制技術(shù)是實現(xiàn)機電一體化、智能化的核心技術(shù)，特別是在高精尖技術(shù)的發(fā)展中，機電控制系統(tǒng)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，作用愈顯重要。本文介紹了機電控制系統(tǒng)中常見的幾種控制方式及各自的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景，以此加深對機電控制系統(tǒng)的認識和理解。

機電控制；控制方式；自動化控制

機電控制系統(tǒng)通過特制的機電傳感裝置，對機電設(shè)施的運行狀態(tài)和過程進行監(jiān)督和控制，其中的控制裝置負責(zé)對系統(tǒng)的過程或狀態(tài)進行分析與比較，專門的執(zhí)行裝置來完成系統(tǒng)中的執(zhí)行環(huán)節(jié)。機電控制系統(tǒng)的控制方法并不單一，其可以是兩種方式的結(jié)合，而各種方式都具有自己的特點，文章就此進行一些探討。

1　機電控制的含義

機電控制技術(shù)是將電子技術(shù)和機械相關(guān)方面的技術(shù)有機結(jié)合而成的一項綜合技術(shù)，主要可分為控制技術(shù)與機電技術(shù)兩個部分，涉及到自動控制、傳感檢測、流體轉(zhuǎn)動等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。機電控制技術(shù)的目的主要是開發(fā)和優(yōu)化控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)的控制能力和管理能力實現(xiàn)最大化，達到更高的工作效率和效果。

2　機電控制系統(tǒng)的控制方式

1）反饋控制方式

反饋控制是機電控制系統(tǒng)中最基本的一種控制方式，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)控制方式。一個完整反饋型控制系統(tǒng)的工作原理是：在控制系統(tǒng)中，控制裝置對受控對象施加控制作用，完成相應(yīng)控制操作的反饋信息則來自于受控對象的受控值，控制裝置收到反饋的受控值后，通過不斷地修正受控值的偏差直至為零，從而實現(xiàn)對受控對象的基本控制。通俗地說，每個人自身就是一個反饋控制系統(tǒng)，人的一切活動都體現(xiàn)著這樣的反饋控制原理，如人可以通過手拿筆寫字，汽車司機利用方向盤操縱汽車在馬路上行駛等這些生活中很常見的動作中都體現(xiàn)著反饋控制原理，在完成這些似簡單和普通的動作時，人都會通過信息判斷與信息反饋，不斷修正偏差值直至偏差為零，完成相應(yīng)的動作。機電控制系統(tǒng)的反饋控制實質(zhì)也是一個按偏差進行控制的過程。

2） 開環(huán)式控制方式。

開環(huán)控制方式分為兩種，第一種是按給定值操縱的，其對被控量、被控對象和控制裝置間的關(guān)聯(lián)進行控制，對給定值加以測量。系統(tǒng)的輸入量直接產(chǎn)生控制作用，當(dāng)輸入量被給定時，就會產(chǎn)生與其相對應(yīng)的輸出量，控制精度由校準(zhǔn)的精度和所用元件決定。這種控制方式控制較簡單，但抗擾動性差、難以保證控制精度，又不具有糾偏能力，當(dāng)被控量在工作過程中特性參數(shù)改變或受到外部干擾時都會被直接影響，從而與給定值發(fā)生偏差，系統(tǒng)也不能對偏差進行自動修正。然而該方式具有結(jié)構(gòu)簡單、方便調(diào)整、成本低等優(yōu)點，當(dāng)擾動影響不大或者對精度要求不高時具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值。

另一種開環(huán)控制方式也叫作前饋控制或順饋控制，是按干擾控制的，其對擾動量進行測量，形成的補償作用使輸出量受到擾動的影響得以減小或抵消，對被控量進行控制、對破壞系統(tǒng)正常運行的干擾量加以測量，依次測量、計算干擾量，并執(zhí)行至被控對象，在被控對象與控制裝置之間進行信號的單向傳遞，由于這種策略方式需要對干擾進行測量，所以僅可補償可測量的干擾，而不能控制不可測量的干擾或由于內(nèi)部參數(shù)改變而影響的控制量。這種控制方式具有良好的抗擾動性與較高的控制精度，但適用范圍較窄，只適用于可測量擾動的場合。

3）復(fù)合式控制方式

復(fù)合控制就是將反饋控制方式與開環(huán)控制方式進行有機結(jié)合，反饋控制作為其基礎(chǔ)。由于反饋控制方式需要在收到外部因素干擾之后才能進行相應(yīng)地修正工作，而在外部干擾未出現(xiàn)影響之前則不能進行相應(yīng)地修正工作。因此，有機結(jié)合按擾動控制與按偏差控制的控制方式是比較合理的，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(tǒng)，使其他擾動導(dǎo)致的偏差得以消除。復(fù)合控制方式僅適用于干擾因素可測量的環(huán)境，而擁有一個補償裝置的控制系統(tǒng)也只能補償單個干擾因素，除此以外的干擾都不能起到有效的補償作用。在補償系統(tǒng)主要擾動的基礎(chǔ)上，復(fù)合控制方式可以更容易的設(shè)計反饋控制系統(tǒng)，也能得到更佳的控制效果。

機電控制系統(tǒng)根據(jù)受控主體的不同又可以分為手動控制與自動控制兩種。手動控制是通過人的信息判斷和具體操作實現(xiàn)控制過程。而自動控制是在無人在崗或沒有直接參與的情況下，通過利用外置設(shè)備或裝置（如計算機等）使被控機械或設(shè)備在生產(chǎn)過程中按設(shè)定的參數(shù)自動且有規(guī)律的運行。實際應(yīng)用中，無論是手動控制還是自動控制，在已知機電控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和設(shè)定參數(shù)后，在被輸入某一種信號后系統(tǒng)受控值的變化需遵循一些基本的要求，歸納起來主要有三個，即穩(wěn)定性、快速性和精準(zhǔn)性。穩(wěn)定性是保證機電控制系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)條件，系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行還能夠逐漸減少產(chǎn)生的偏差。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時受控值在大幅偏離期望值后，一個穩(wěn)定的機電控制系統(tǒng)在經(jīng)過一定過渡時間便會快速恢復(fù)到原來的預(yù)期狀態(tài)。相反，一個不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其受控值的變化只會隨著運行時間的增長而不斷發(fā)散，以致最終無法實現(xiàn)預(yù)定的控制任務(wù)。

伴隨著數(shù)控技術(shù)與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機電控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了一個新的階段，即計算機數(shù)字控制。計算機數(shù)字控制通過計算機輔助設(shè)計（如AutoCAD軟件）與計算機輔助制造（如CAM軟件）共同協(xié)作，形成一個將產(chǎn)品的設(shè)計與制造一體化的系統(tǒng)，通過從產(chǎn)品的設(shè)計構(gòu)思階段到完成產(chǎn)品的設(shè)計和制造的全過程進行全方位的自動化控制來提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3　結(jié)束語

綜上所述，本文闡述了機電控制系統(tǒng)的含義和基本要求，主要介紹了機電控制系統(tǒng)中常用的幾種控制方式。具體來說，機電控制系統(tǒng)控制方式主要包括反饋式控制方式、開環(huán)式控制方式、復(fù)合式控制方式等。要實現(xiàn)機電控制系統(tǒng)的有效控制，要求在系統(tǒng)組成過程中，受控值的變化控制操作要嚴(yán)格遵循穩(wěn)定性、快速性、精準(zhǔn)性等基本原則，更要求行業(yè)和技術(shù)人員在實踐中不斷推動機電控制系統(tǒng)自動化的進程，真正實現(xiàn)機電控制系統(tǒng)的創(chuàng)新與發(fā)展，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

［1］劉志強.機電控制系統(tǒng)的控制方式分析［J］.煤炭技術(shù)，2009（08）.

［2］劉福祿.機電一體化技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展［J］.重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009（03）.