機械自動化中的運動控制技術應用

韓戰義

摘? 要：21世紀是電子信息的時代，傳統的產業在其推動下得到飛速的發展，各個產業得到了新的升級。機械自動化的技術不再是粗狂的，而是轉為小且精，逐漸向高新技術轉型。運動控制技術一直是機械工業中很重要的一部分，也是促進工業進步的重要領域之一，計算機、人工智能、電子技術等的融入，使得運動控制技術得到了發展，比較成熟的技術有全閉環交流伺服驅動技術、計算機控制技術、直線電機驅動技術等。本文通過對這些技術進行解析，在其應用給出一些選擇性建議。

關鍵詞：機械自動化? 運動控制技術? 驅動技術? 應用

中圖分類號：TF325.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0001-03

Abstract： 21st century is the era of electronic information， the traditional industry has been promoted by the rapid development of various industries have been upgraded. The technology of mechanical automation is no longer crude and crazy， but small and refined， and gradually transformed to high and new technology. Motion control technology has always been a very important part of the mechanical industry， and also one of the important fields to promote industrial progress. The integration of computer， artificial intelligence， electronic technology， etc. has made the motion control technology developed. The relatively mature technologies include full closed-loop AC servo drive technology， computer control technology， linear motor drive technology， etc. This paper analyzes these technologies and gives some selective suggestions in their application.

Key Words： Mechanical automation; Motion control technology; Driving technology; Application

全球貿易化的同時，高新技術產業向傳統產業發起沖鋒的號角，在此背景下傳統的機械自動化運動控制技術涅槃重鑄，得到了發展的同時，還發展出幾個方向，這是技術革新帶來的全新局面，產業結構發生變化，信息技術飛速發展，引領了機械自動化發展的更新浪潮。

1? 機械自動化技術發展

1.1 機械自動化技術

現代化產業鏈條中，機械自動化程度的高低是工作效率提高與否的重要衡量指標，使用機械自動化替代人工勞動力，進而形成提高效率。在生產中，減少意外情況發生，大大降低人工的事故成本和風險。大量而重復的工作內容是機械自動化技術解決的第一個難題，也是主要的問題，隨之與現代信息技術的結合，從機械化變為智能信息化。而其發展依舊是依托人類的程序設定，無法進行創新，這也是未來難以突破的技術瓶頸。運動控制技術是機械自動化技術中對人類影響非常大的，很多與生活息息相關的物品都是依托其制造出來的。

1.2 運動控制技術

運動控制技術是通過即時管理和控制機械運動部件的位置和速度，使得機械按照設定好的運動軌跡完成工作任務的技術。截止目前比較成熟的、普遍的運動控制技術是全閉環交流伺服驅動技術、計算機控制技術、直線電機驅動技術。傳統的控制器是可以獨立運行的控制器，不需要處理器和操作系統的輔助，隨著人類的發展需要傳統的控制器已經不能滿足人類的發展和生產需求，幾種技術的應用也普及開來。

1.3 存在的問題

首先，我國機械化工業發展起步較晚，與發達水平相差甚遠，無論在技術上還是配套設備上都不能在國際競爭中占有一席之地。技術人才在學習的過程中缺乏實踐動手能力，也缺乏實踐的環境，導致缺乏創新能力和運行應用經驗;無論是教育體系還是企業沒有建立健康的人才培養機制，人才銜接不上，想上進的沒有學習渠道等。

其次，設備更新換代太快，尤其是進口設備需要專門人員系統的學習之后才能操作，遇到故障問題只能依靠廠方解決，配套設備跟不上，導致設備使用頻率降低。

2? 運動控制技術的應用

2.1 全閉環交流伺服驅動技術應用

此項技術是比較高級的，其應用是為了解決精準定位和工作過程中出現問題能夠及時發現并解決問題的能力。電機和驅動之間通過數字信號處理即時掌控位置和速度的閉環控制系統，我們稱之為全閉環交流伺服驅動技術，其優點是高速的運算能力和精準的控制能力。從而使得整個伺服系統的效率最大化，運用跟蹤即時掌握系統的運行情況，并通過運算來改變當前運行情況，進而避免運行負載過重導致的不良消耗。目前該項技術精度一直是在改進過程中，其先進程度的評價標準就是精度的高低，要提高精度就需要安裝高精度的電子部件，這也是區分半閉環控制的主要地方。其控制核心主要是位置和速度，所以其發展是圍繞這兩個關鍵點來進行的，通過提高位置和控制速度的精度來改善系統運行的效率，這種技術也是未來比較常用的技術。

2.2 直線電機驅動技術應用

該技術是將中間的傳動環節省略掉，這個環節傳統意義是創造某一個環節的工作時間，隨著科學技術的不斷發展，工作效率不斷的提高，在短時間內工作程序能夠完成，這樣可以將傳動的環節去掉。減少了生產過程中的噪音和摩擦損耗，直接將電機驅動技術效率最大化，降低了操作的誤差，提高了精度。直線電機驅動設計階段主要方向為良好的性能和經濟適用性，且驅動系統結構簡潔、慣性影響較小、噪音小、速度快，最終達到高精度的目的。其原理是把電能直接轉換成直線運動的機械能，且不需要傳動環節的驅動部件，傳統的回轉變成直線型，有效地克服了傳動鏈帶來的缺陷，提高了工作效率。其性能的適用性已經得到證明，很多的國家和企業的首選，也是現在的發展主要方向之一。

2.3 可編程計算機控制器技術應用

此項技術發展歷程比較長久，尤其與電子信息技術相結合之后發展速度很快，其主要是解決了控制器的即時性問題，很大程度上將多種不同的工作任務操作通過計算機編程的方法進行精準控制。可編程控制器匯聚計算機技術、自動控制技術、通信技術，形成一個性能較高、使用編程語言操作的系統。其利用編程語言來提高運行的精度，利用計算機的運算能力將整個工作過程簡化，這是人類智慧的重要體現所在。運用計算機的運算能力對各個工作動作加以控制，其精度和誤差相較傳統的提高很多，其設計是基于工業環境的作業背景，多數采用編制的程序儲存器，進而控制整個工作的動作。這不僅與電子計算機的發展息息相關，也離不開其他硬件和軟件的支持，整個系統的配套升級才是控制器技術的關鍵。

3? 未來的發展方向

3.1 大環境的影響

我國工業機械化程度已經是全球前列，各行各業都在進行機械化轉型，已經向智能化邁進在國家大環境帶動下，企業的發展突飛猛進。運動控制技術有了成長的溫床，相關專業人才逐漸從科班出來，并能夠在企業環境下成長。運動控制技術在機械自動化中越來越重要，其技術發展主要是從以上3個應用方向進行。隨著未來的科學技術發展，更精密、更加高效率的運動控制技術會應運而生。

3.2 技術創新是前進的源動力

設備再先進、再精密也是出自人的設計，也離不開人的操控等，運動控制技術的發展及應用必須依賴技術人才。機械化實現信息化轉向智能化，未來還可能有更加高端的一個層次出來，這些都是依托人的發展和進步。進步的最直接方式是創新，尤其是技術領域，創新是保持技術領先的必要手段。運動控制技術也是如此，需要不斷地推陳出新，在提高效率和精密度的同時，提升整個配套的能力。

4? 結語

機械自動化中的運動控制技術依托科學的不斷進步，一直引領社會發展的腳步，而運動控制技術的應用方面從不斷提高精度的出發點一直進步，提高技術水平的同時也提高了競爭能力，從生產效率和生產質量兩個方面改變了傳統的機械工業。社會在不斷進步，科學不斷發展，運動控制技術無論向哪個方向發展，都離不開提高精度的宗旨，都需要更加專業的人才來推進，在此前提下運動控制技術的應用發展會更進一步。運動控制技術的應用選擇要結合其特點適合哪種技術，以及周邊的配套是否能滿足要求，這樣科學地選擇出匹配的技術，才能達到效率最大化的目的。

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