淺談機電傳動控制系統的基本要素和功能分析

李永紅

摘 要：隨著科學技術的發展，機電傳動控制系統也在逐漸的完善起來。機電傳動控制系統廣泛的應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。本文基于對機電傳動控制系統構成的基本要素進行分析，以探索其功能在人們生活中的應用。

關鍵詞：機電傳動控制系統；基本要素；功能分析

引言

社會生產力的發展促進了機電傳動控制系統的發展，機電傳動的控制技術在一次又一次的探索中，不斷的實現了新的飛躍。機電傳動控制系統的不斷發展，進一步的方便了人們的生活，提高了社會工作的效率。

1機電傳動控制系統概述

1.1機電控制系統的發展

機電傳動控制系統的發展歷經了很長的一段時間，但就機電傳動來說它的發展就經歷了三個階段。首先是成組拖動，即一臺電動機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機械進行運轉。這樣的拖動方式一般生產效率較低，在勞動條件較差的基礎上，電機發生故障的幾率偏高，對于整個機械的運行來說是十分不利的；然后是單電機拖動，所謂的單電機拖動就是直接通過一臺電動機進行拖動，雖然較成組拖動來說有了一定的進步，但一臺機械生產的過程是十分復雜的，機械傳動時許多的構件也會隨之進行傳動，因此單電機拖動也是具有一定的缺點的；最后是多電機拖動，多電機拖動就是一臺運轉中的機械，它的每一個構件都有一臺專門電動機進行拖動。如：刨床的刨臺、垂直刀架、側刀架等部件，都分別由一臺單獨的電動機進行控制。這樣的拖動方式，大大的簡化了生產機械傳動的流程，并且控制靈活，對于進一步的實現生產機械的自動化提供了堅實的基礎。

機電傳動系統在許多方面上都與其他的控制系統不同，它主要有機械裝置、執行裝置、傳感器與檢測裝置、動力源、信息處理與控制裝置五部分構成，每個部分都有精細的分工，在集體的協作之下共同的完成機電傳動控制系統的有序運轉。

1.2機電傳動控制系統的分類

按照機電傳動控制系統的組成原理來進行分類，大致可以分為開環系統和閉環系統兩種。

1.2.1開環控制系統

在開環控制系統中輸入的控制信號值不變，僅是在擾動的作用下輸出量都會偏離給定值。在一個機電系統的開環控制中，它的運轉機械主要有傳動機構和執行機構。在這個運行系統中晶閘管變流器由供電機進行控制，在電網電壓受到其他系統的干擾時，將會進一步的致使系統輸出之偏離給定值，此時系統的動態和靜態特性都由變流器和工作機械的特性決定。

1.2.2閉環控制系統

閉環控制系統的運行一般使用測速發電機，位置傳感器等檢測裝置來進行系統輸出量的測量。并將輸出的數據信息轉換成可以被執行的電信號，即使輸出量的反饋超過給出的輸入值時，控制器都可以根據偏差的信號進一步的進行信號的控制，并將其傳遞到變流器上，保證整個系統的輸出量符合預期的需要。

2機電傳動控制系統的基本要素

2.1機械裝置

機械裝置也被稱為結構功能裝置，由許多的機械零件組成，每個機械零件都擔負著自己的責任。一般的機械裝置的傳遞運動都是由齒輪、鏈輪、帶輪及其附件的運轉構成的。兩個零件互相接觸并產生相對運動，也就構成了裝置構件的運動副，通過若干個運動副運轉進一步的帶動整個裝置的傳遞運動。

從系統動力學來看，傳動鏈越短越容易實現機電控制系統運行達到最佳的狀態。運動副在運行中，由于間隙非線性的存在會影響到系統的穩定性，并且傳動件本身的轉動慣性也會對系統的整體運行產生影響，減弱系統的穩定性。在數控機床的半閉環控制的基礎上研究人員們還提出了“軸對軸轉動”的理論，如：對于電機運轉機床來說軸就是轉動的轉子，軸對軸就是轉子與其他裝置的電主軸進行連接從而實現電機的傳動控制。若是在機械的裝備中，在進行執行與驅動之間聯系時要更加注重匹配的問題，在保留有一定的轉動件的基礎上將傳動件進行進一步的改進，力求傳動裝置的小巧。

2.2執行裝置

執行裝置即進行驅動與各個裝置之間能量轉化的裝置，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用裝置有直流電動機、比例電磁鐵以及電磁泵等一系列設備；若以氣壓作為動力則主要是氣動馬達的使用，當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。在一般的電機傳動控制中執行裝置的選擇時，一般要考慮執行裝置與機械裝置之間的協調與匹配。保證整個電動機在進行傳動運作時，都順利進行。

為了實現機電傳動控制的有效性，在現代科學技術的推動下已經研制出了電動機傳動控制的專業芯片，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運行提供信息的部件，對于檢測電機系統在進行運轉時所必須要控制的各種數據量。大多數的信息是通過數據的方式進行傳遞的，傳感器將數據信息逐漸轉化為電信號，通過電信號對整個電機傳動進行控制。

當前傳感器的發展更加的趨向于數字化、智能化。因此在對于傳感器的研發與選用時，要充分的考慮傳感器與其它要素之間的協調匹配，以實現整個電機傳動控制系統的最優目標。

2.4動力源

動力源作為對電機的運行起驅動作用的能量來源，通常包括電源、氣壓源和液壓源。對電動機進行驅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。但并非是所有的機械設備都只使用電能作為主要的能源，因此在對于動力源進行選擇時還是要根據電動機的具體用途進行分析，選擇適當的動力源來發揮更好的運轉功能。

2.5信息處理與控制裝置

信息處理與控制是整個電動機運轉的核心，電動機的傳動控制都是在具體的信息指導之下進行的。系統的各個部件都是在信息的不斷輸出中實現控制器的協調與匹配，以保證整個電動機的運轉處在一個最佳的狀態。在當前使用最多的機電一體機中，機電傳動系統中的控制成本占比是最高的，尤其是伴隨著信息技術的注入。計算機越來越多的應用到電機的傳動控制當中。

控制裝置是依附于控制器件而使用的，伴隨著控制器件的發展，控制裝置也在不斷的發展當中。當前功率器件與放大器件處于不斷的更新中，機電傳動裝置也在不斷的進行革新。機電傳動控制系統從原來的斷續控制發展到現在的連續控制歷經了很長一段時間的實踐，連續控制系統本身是可以對工作對象隨時進行狀態的檢查并及時的做出判斷，對產生偏差的工作對象進行調整。

3機電傳動控制系統設計的方法

在當前機電一體機的使用中，關于實現系統的最優控制，有以下幾個方案：

3.1取代設計法

取代設計即機電互補，利用專業的電子設備取代傳統的機械產品，將整個電機的結構簡化以實現更好的功能。

將電子計算機及其軟件應用到機械的內部控制中去，大大的減少了控制模塊的質量和體積。將其進行進一步的柔性化，方便遠程控制器嵌入到機械結構的內部，提高整個電動機的傳動效率，實現傳動機的更好的運轉。

3.2融合設計法

所謂的融合設計法，就是將機電一體化設備中的某些部件設計成為只針對專門產品使用的設備。這種設計方案是在充分考慮設備構建的成本，在經濟的基礎上實現機電一體化設備的更好的運轉。在大型機電不斷發展的今天，將所有設備融為一體的產品設計，更適合于機電一體化的進一步發展。

3.3整體設計法

站在整個電機運行的角度進行設計，將工藝的優化作為主線，在科學的理論指導下，實現整體系統的最佳目標。系統的整體設計法涉及到諸多的方面，在當前的運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展的機遇。進一步的促進電機傳動控制系統的不斷發展，以更好的實現社會生產力的提高。

4結語

在數字技術不斷向前發展的今天，計算機技術的廣泛使用，將數字控制又推向了一個新的高峰。因此電機傳動控制系統也要根據時代發展的需要，進一步的實現更好的發展。綜上所述，電機傳動控制系統的發展對于社會生產力水平的提高和促進國民經濟進一步發展都產生了重要的作用。

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