自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械中的應(yīng)用

文/任翔

1 自動(dòng)控制技術(shù)的主要控制方式

自動(dòng)控制技術(shù)是指借助具有控制功能的自動(dòng)化裝置或是系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，這是一項(xiàng)較為先進(jìn)的技術(shù)，自問(wèn)世以來(lái)便獲得快速發(fā)展，現(xiàn)已在多個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要控制方式有兩種，一種是開(kāi)環(huán)控制，另一種是閉環(huán)控制。

1.1 開(kāi)環(huán)控制

這種控制方式又被稱之為程序控制，是根據(jù)預(yù)先編制好的程序，利用信號(hào)傳送控制指令，從而對(duì)被控對(duì)象的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行控制。按照信號(hào)產(chǎn)生條件的不同，可將開(kāi)環(huán)控制分為以下幾種類型：條件控制、次序控制、時(shí)限控制。PLC（可編程邏輯控制器）是開(kāi)環(huán)控制的代表，它以微電子技術(shù)為核心，在工業(yè)控制領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于部分復(fù)雜程度較高或是運(yùn)行過(guò)程較為繁瑣的系統(tǒng)，則需要通過(guò)多種類型的程序進(jìn)行控制。

1.2 閉環(huán)控制

這種控制方式又被稱之為反饋控制，其控制原理與人的目的性具有非常相似之處。常規(guī)的閉環(huán)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器、控制裝置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中傳感器的作用類似于人的感覺(jué)器官，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的狀態(tài)信息進(jìn)行檢測(cè)，并將這部分信息轉(zhuǎn)換為可進(jìn)行傳送的物理信號(hào)，發(fā)給控制裝置，當(dāng)控制裝置接收到傳感器發(fā)出的信息后，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)控制信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制。閉環(huán)控制的種類較多，如模糊控制、智能控制、自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制以及專家控制等等。

2 自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械中的應(yīng)用

機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱，是一種能夠幫助人們降低工作難度、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省工作時(shí)間的裝置。機(jī)械是生產(chǎn)與服務(wù)的五大要素之一，其種類較多，比較常見(jiàn)的有農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等等。下面重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在各類機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，可將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)中。

2.1.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，自動(dòng)控制技術(shù)具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

（1）能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，自動(dòng)控制技術(shù)主要是以電氣控制為主，通過(guò)信號(hào)傳輸來(lái)達(dá)到控制效果。由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。

（2）可提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體性能。自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，通常采用的是I/O 信號(hào)，由此可使農(nóng)業(yè)機(jī)械的內(nèi)部電路與外部環(huán)境之間被隔離開(kāi)，通過(guò)濾波裝置，能夠?qū)Ω蓴_進(jìn)行有效抑制，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體性能得到進(jìn)一步提升。

（3）可實(shí)現(xiàn)故障自診斷。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械需要在地里田間作業(yè)，受到環(huán)境因素的影響，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，而自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械故障自診斷。當(dāng)故障問(wèn)題發(fā)生時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械中的自動(dòng)控制裝置或是系統(tǒng)，會(huì)在第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行診斷，通過(guò)自我修復(fù)的方式對(duì)故障進(jìn)行處理，對(duì)于無(wú)法處理的故障問(wèn)題，機(jī)械會(huì)發(fā)出報(bào)警提示，由此確保運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.1.2 具體應(yīng)用

目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一些傳統(tǒng)的機(jī)械無(wú)法滿足現(xiàn)代化作業(yè)的需要，為有效解決這一問(wèn)題，可對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，以此來(lái)提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的各方面性能，從而使其達(dá)到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。如，大型聯(lián)合收割機(jī)，這是在傳統(tǒng)收割機(jī)的基礎(chǔ)上引入自動(dòng)控制技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)便可使機(jī)械自動(dòng)完成收割、晾曬、脫粒等作業(yè)，由此使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率獲得大幅度提升。在該農(nóng)業(yè)機(jī)械中，應(yīng)用的自動(dòng)控制技術(shù)為視覺(jué)技術(shù)，可對(duì)作業(yè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，通過(guò)遠(yuǎn)程控制中心發(fā)出的指令，可操控收割機(jī)自動(dòng)完成相關(guān)作業(yè)。

2.2 自動(dòng)控制技術(shù)在紡織機(jī)械中應(yīng)用

我國(guó)是一個(gè)紡織大國(guó)，每年需要出口大量的紡織品，為提高紡織品的產(chǎn)量，可將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于紡織機(jī)械當(dāng)中。目前，在紡織機(jī)械中得到應(yīng)用的自動(dòng)控制技術(shù)主要有以下幾種：

2.2.1 PLC 技術(shù)

PLC 是具有可編程功能的電子系統(tǒng)，編輯好的程序可以直接存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器當(dāng)中，紡織機(jī)械可以按照相應(yīng)的代碼指令，自動(dòng)完成生產(chǎn)任務(wù)。在紡織機(jī)械中，PLC 技術(shù)主要用于清花機(jī)和并紗機(jī)上，由此使得機(jī)械設(shè)備的工作效率獲得大幅度提升。

2.2.2 交流伺服

伺服是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，在紡織機(jī)械中，交流伺服技術(shù)常被用于梳棉機(jī)、粗紗機(jī)和并條機(jī)等設(shè)備當(dāng)中，通過(guò)交流伺服技術(shù)的運(yùn)用，可以使上述紡織機(jī)械的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性獲得大幅度提升，并且機(jī)械的反應(yīng)速度也將變得更快，能夠滿足紡織品的生產(chǎn)需要。

2.3 自動(dòng)控制技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

我國(guó)既是產(chǎn)煤大國(guó)，也是用煤大國(guó)，為提高煤炭的總產(chǎn)量，可在煤礦機(jī)械中對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用。在煤礦采掘機(jī)械中，遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，該系統(tǒng)能夠?qū)Σ擅簷C(jī)、刮板輸送機(jī)等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

2.3.1 在采煤機(jī)中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)在采煤機(jī)中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)定位和視頻跟蹤，通過(guò)遠(yuǎn)程操控中心，可以對(duì)采煤機(jī)的啟停及運(yùn)行速度進(jìn)行自動(dòng)控制，由此使得采煤機(jī)能夠在作業(yè)面按照預(yù)先設(shè)定好的程序自動(dòng)調(diào)高和加減速，不但使采煤效率大幅度提升，而且還能防止安全事故的發(fā)生。

2.3.2 在刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用

刮板輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中不可或缺的重要機(jī)械設(shè)備之一，通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)控制，大幅度提升了刮板輸送機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著科技的快速發(fā)展，使得自動(dòng)控制技術(shù)日趨完善，該技術(shù)以其自身所具備的各種優(yōu)勢(shì)，在諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，能夠使機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性和可靠性獲得大幅度提升，由此可使相關(guān)的生產(chǎn)效率顯著提高。