機械自動控制技術的發展與革新

彭菲

（湖南省長沙市雅禮中學 410007）

機械自動控制技術的發展與革新

彭菲

（湖南省長沙市雅禮中學 410007）

機械自動控制技術對于工業的發展起著決定性作用，隨著社會生產水平的提高，對機械自動化控制技術也提出了更高的要求，為了滿足生產需求，大量新型機械自動控制技術研究出來。本文主要針對機械自動控制技術的發展與革新進行分析。

機械自動控制技術；研究進展；分析

伴隨著科技工業的不斷發展，機械自動化生產逐步取代人工生產，在多個產業領域得到了廣泛的應用。利用機械自動化控制技術，可以提高產品的品質和產量，同時對于保障人身安全、改善勞動環境、降低勞動強度、提高生產效率以及節約材料和削減成本具有重要意義。本文通過整理相關文獻資料，介紹當前機械自動控制技術的研究進展，探討其發展方向。

當前，隨著社會生產水平的提高，對機械自動化控制技術也提出了更高的要求，為了滿足需求，科研人員也在不斷的積極研發和試驗新的控制技術。下文重點介紹全閉環交流伺服驅動技術、直線電機驅動技術、可編程計算控制器技術以及運動控制卡技術的特點與應用。

1 全閉環交流伺服驅動技術

數字式交流伺服系統由于調試和使用簡單，并且符合當今數字化控制模式的潮流已經廣泛應用于定位精度或者相應要求比較高的機電產品中。這種系統的驅動器采用先進的數字信號處理器，通過對光電編碼器的位置采樣，構成位置與速度的閉環控制系統，利用處理器的高速運算能力，自動完成整個系統的增益調節。利用驅動器自帶的快速傅里葉變換功能，消除機械共振。

隨著對控制精度的要求越來越高，通常采用的是半閉環交流伺服驅動技術，已經難以滿足相關的需求了。經過科研工作者的努力，研制出全閉環交流伺服系統。目前國外最先進的全閉環交流伺服系統將位置反饋元件安裝到終端機械運動部件上作為位置環，電機編碼器作為速度環，用以消除機械傳動存在的間隙，補償機械傳動部件的制造誤差，獲得很高的定位精度。目前這種伺服系統已經應用于自動化設備的改造和研制中，具有廣泛的應用前景。

2 直線電機驅動技術

傳統機床系統采用旋轉電機驅動，受機械結構的限制，相關性能無法實現大的突破，科研人員將更多的精力投入到直線電機驅動技術的研發當中。直線電機驅動技術取消了從電機到工作臺之間的所有機械中間傳動環節，將機床傳動鏈長度縮短為零，這種“零傳動”達到了旋轉電機驅動技術無法達到的性能。比如：相應速度快、精度高、動剛度高、速度快、行程長度無限延伸、噪音低等。

直線電機驅動技術目前已經在機床行業得到廣泛應用。比如Ingersoll公司生產的HVM600臥式加工中心，用來生產氣缸蓋，其生產效率和非直線電機驅動的加工中心相比提高了90%，大大提高了生產效率。

3 可編程計算機控制器技術

世界上第一臺可編程控制器（PLC）誕生于20世紀60年代的美國，經過五十多年的發展，結合電子計算機技術和微電子技術的發展，目前已經成功升級至新一代的可編程計算機控制器（PCC）。與傳統的PLC相比，PCC最大的優點在于多線程的操作系統以及豐富的應用軟件。

PCC可以方便地根據項目各部分不同的功能需求，分別編制出控制程序模塊，這些模塊在獨立運行的同時還能關聯彼此的數據，這些模塊經過編制和調試以后，可以打包下載到PCC的CPU中，在操作系統的管理下并行運行，從而實現整個項目的控制要求。PCC在工業控制中具有強大的功能優勢，代表了未來的發展潮流，雖然目前應用技術尚未成熟，但凸顯出強勁的發展潛力。

4 運動控制卡技術

運動控制卡指基于工業PC機，用于各種運動控制場合的尚未控制單元之中。運動控制卡一般采用專業芯片或者高速DSP作為運動控制核心，通常用于控制步進電機或者伺服電機。運動控制卡一般和PC機構成主從式控制結構，并配有開放的函數庫，方便用戶在DOS或者WINDOWS系統平臺上根據所需進行自主開發控制系統。正是由于這種開放性，使得運動控制卡能夠廣泛應用于各種機械自動控制技術設備。目前在國外運動控制卡技術非常流行，運動控制卡也形成了獨立的行業，誕生了許多經典的產品。我國運動控制卡技術發展較遲，目前與美國公司的產品仍存有較大的差距。

機械自動化控制技術在未來朝高精度、高速度、智能化、網絡化的方向發展，其在工業生產領域中具有廣闊的應用前景，是數控機床的關鍵技術，對于提升整個國家的制造業水平和工業現代化進程意義重大。我國在這方面起步較晚，與國外先進水平存在較大的差距，早期機械制造自動化系統采用的是簡單生產線模式，進入到20世紀60年代，在電子計算機的普及下，加工中心、數控機床、計算機輔助制造、計算機輔助設計、自動化倉庫等得到了迅速的發展，大量柔性制造系統研制而出，但是，由于機械自動化程度偏低，很多工藝都是借鑒國外發達國家研究而來，技術水平有限。這需要相關科研工作者在結合國外先進技術的基礎上，加大研發力度，讓我國的機械自動化控制技術可以得到進一步發展。

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