潘樹(shù)峰

摘要：機(jī)電控制系統(tǒng)包括很多部分，這些部分相互協(xié)調(diào)，共同完成控制工作。例如，傳感器裝置負(fù)責(zé)觀察、控制部分用于負(fù)責(zé)比較、執(zhí)行裝置負(fù)責(zé)控制執(zhí)行。機(jī)電控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，因此，加強(qiáng)機(jī)電控制系統(tǒng)控制方式研究，對(duì)工作生產(chǎn)具有重要促進(jìn)意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng)；控制方式；分析

前 言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，極大的提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。機(jī)電控制系統(tǒng)的作用在于通過(guò)傳感器對(duì)被控象的控制量進(jìn)行控制使之與目標(biāo)值相等，使被控對(duì)象按照設(shè)定的狀態(tài)運(yùn)行，以保證生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

一、機(jī)電控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)控制

機(jī)電控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制由依據(jù)給定指進(jìn)行的開(kāi)環(huán)控制、按干擾補(bǔ)償進(jìn)行的開(kāi)環(huán)控制之分，下面分別介紹這兩種開(kāi)環(huán)控制方式。

1.依據(jù)給定值的開(kāi)環(huán)控制

該種控制方式對(duì)給定值進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量的控制。工作原理為：機(jī)電控制系統(tǒng)首先對(duì)給定值進(jìn)行分析計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果作用于被控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量的控制與操作。工作過(guò)程中控制的準(zhǔn)確度主要受校準(zhǔn)與原件精度影響。該種控制方式雖具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但其具有較差的抗擾動(dòng)能力，且沒(méi)有糾偏功能，因此工作過(guò)程中很容易受到特征參數(shù)變化或外部因素的干擾，導(dǎo)致被控制量偏離給定值，無(wú)法保證控制精度。如將其運(yùn)用在外界干擾較小或?qū)刂凭纫蟛桓叩那闆r下，憑借其使用成本低、便于調(diào)整、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能發(fā)揮較好的使用價(jià)值，尤其當(dāng)外部干擾較弱，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定時(shí)宜采用該種控制方式。

2.按干擾補(bǔ)償進(jìn)行的控制

該種控制方式在測(cè)量擾動(dòng)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，有效避免擾動(dòng)量給輸出量造成的不良影響。工作過(guò)程中系統(tǒng)測(cè)量給系統(tǒng)造成影響的干擾量，進(jìn)行分析計(jì)算補(bǔ)償后實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制量的控制，因此該種控制方式又稱前饋控制、順饋控制?？刂菩盘?hào)在控制裝置與被控對(duì)象之間進(jìn)行單項(xiàng)傳遞，完成整個(gè)控制操作。

該種控制系統(tǒng)的工作原理為：首先系統(tǒng)對(duì)影響系統(tǒng)正常工作的干擾量進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算分析補(bǔ)償后通過(guò)執(zhí)行裝置作用于被控對(duì)象，進(jìn)而對(duì)被控量進(jìn)行控制。由此不難發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)只能對(duì)可測(cè)量的干擾量進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)于那些無(wú)法測(cè)量的系統(tǒng)參數(shù)變化系統(tǒng)自身則無(wú)能為力。所以系統(tǒng)控制精度多少受到工作原理的影響。例如，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降，而且下降與電樞電流之間有著密切的關(guān)系，如采取有效方法測(cè)量出負(fù)載導(dǎo)引起的電流變化量，并依據(jù)大小添加一個(gè)控制作用，對(duì)造成的轉(zhuǎn)速下降進(jìn)行補(bǔ)償，形成按干擾補(bǔ)償進(jìn)行的控制系統(tǒng)。按干擾補(bǔ)償進(jìn)行的控制因其直接通過(guò)擾動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量的控制，因此具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)性，而且能達(dá)到較高的精度，因此，比較適合應(yīng)用在可測(cè)量擾動(dòng)量的條件下。

二、調(diào)節(jié)偏差的閉環(huán)控制

在機(jī)電控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)偏差的閉環(huán)控制方式，是應(yīng)用最為廣泛的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)對(duì)給定值與被控量之間的偏差進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)兩者間的偏差對(duì)被控量進(jìn)行控制，即，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)給定值與被控量間存在偏差，就會(huì)自動(dòng)、不間斷的進(jìn)行糾正，以達(dá)到控制被控對(duì)象的目的，由此可知該控制方式依據(jù)的是反饋控制原理。

該種控制系統(tǒng)工作時(shí)因需對(duì)比給定值與被控量，因此控制信號(hào)需要在反饋與前向通道中進(jìn)行往復(fù)的傳輸，形成一個(gè)閉合回路，即為反饋或閉環(huán)控制。當(dāng)將反饋信號(hào)減去給定值而進(jìn)行的控制，為負(fù)反饋，反之為正反饋。反饋控制有一個(gè)比較突出的特點(diǎn)，不管受何種因素影響，只要到被控制量與給定值發(fā)生偏差，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)，消除或減小產(chǎn)生的偏差，使被控制量接近給定值。

負(fù)反饋閉合回路是依據(jù)偏差實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，在信號(hào)傳送與結(jié)構(gòu)聯(lián)系的顯著標(biāo)志。該種控制方式可達(dá)到較高的控制精度，其并不考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)改變，還是受干擾影響，只要被控變量與給定值不一致，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行糾正。不過(guò)該種控制系統(tǒng)涉及較多元件，而且具有復(fù)雜的線路，尤其在設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)性能時(shí)，如不能很好的匹配相關(guān)參數(shù)，會(huì)增加被控對(duì)象的擺動(dòng)程度，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。但作為機(jī)電控制系統(tǒng)中最為基本且重要的控制方式-閉環(huán)控制，在實(shí)際生產(chǎn)中仍具有較高的應(yīng)用率。

三、復(fù)合控制方式

本質(zhì)上而言復(fù)合控制方式是閉環(huán)與開(kāi)環(huán)控制的結(jié)合，即為進(jìn)一步提高控制精度，使之更好的滿足生產(chǎn)要求，將一個(gè)順饋通路或輸入信號(hào)添加到閉環(huán)控制回路上。反饋控制的正常工作需要外部出現(xiàn)擾動(dòng)影響，否則不會(huì)對(duì)其進(jìn)行修正。依據(jù)擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的控制與依據(jù)偏差進(jìn)行控制相比，雖較為簡(jiǎn)單，但無(wú)法在不可測(cè)量擾動(dòng)的情況下應(yīng)用，而且一個(gè)補(bǔ)償裝置只能對(duì)一個(gè)擾動(dòng)因素進(jìn)行補(bǔ)償，而無(wú)法補(bǔ)償其余擾動(dòng)。針對(duì)上述控制方式存在的缺陷，應(yīng)將依據(jù)擾動(dòng)進(jìn)行的控制與依據(jù)偏差進(jìn)行的控制進(jìn)行結(jié)合，使用補(bǔ)償裝置對(duì)主要擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，并且還能依據(jù)偏差進(jìn)行控制，從而將其與擾動(dòng)引起的偏差加以消除。

同時(shí)，控制系統(tǒng)的主要擾動(dòng)問(wèn)題已被解決，設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)的難度就會(huì)大大降低，而且還能獲得良好的控制效果。另外，考慮到該種控制方式中的順饋通路類似于開(kāi)環(huán)控制，因此，其對(duì)補(bǔ)償裝置參數(shù)穩(wěn)定性具有較高要求。除此之外，依據(jù)控制主體可將機(jī)電控制系統(tǒng)分為自動(dòng)與手動(dòng)之分，其中自動(dòng)控制指在沒(méi)有人直接參與的狀況下，借助專門的裝置實(shí)現(xiàn)的控制，而手動(dòng)控制則需要人為的進(jìn)行分析、判斷、操作等。當(dāng)前科技發(fā)展水平迅速，實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)的自動(dòng)化是未來(lái)發(fā)展的重要目標(biāo)，例如利用數(shù)控機(jī)床加工、生產(chǎn)機(jī)械工件時(shí)，一方面需要保證加工生產(chǎn)質(zhì)量，另一方面還需滿足數(shù)量要求，這就需要使用對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化控制。因此，為進(jìn)一步提高機(jī)電控制系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)效率，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化控制方面的研究，縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)上的差距，提高機(jī)電控制系統(tǒng)控制水平。

四、結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電控制系統(tǒng)在我國(guó)的很多生產(chǎn)領(lǐng)域都有所運(yùn)用，一定程度上提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。為此，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)在不斷總結(jié)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國(guó)家的交流與合作，探索出新的生產(chǎn)技術(shù)，以提高機(jī)電控制系統(tǒng)性能，使機(jī)電控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中充分發(fā)揮工作性能，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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