田喜 新疆廣播電視臺技術制作中心

隨著各種舞臺演出活動的增加，舞臺機械系統(tǒng)的作用更加明顯，尤其是近年來應用較為廣泛的升降舞臺，已經(jīng)成了整個表演體系中不可缺少的組成部分。當代使用較為頻繁的升降舞臺機械種類繁多，整個升降舞臺運行的過程當中，需要各部件密切配合，所以運行形式較多，邏輯關系極其復雜，因此，對安全性的要求也就比較高。近年來頻繁發(fā)生的升降臺突然下落事件為我們敲響了警鐘，也為機械的安全性與可靠性提出了更高的要求。

一、電機同步控制技術

我國在舞臺機械方面的發(fā)展起步的比較晚，與國外一些發(fā)達國家相比，我國舞臺機械技術甚至比較落后，尤其是與國內的PLC 控制系統(tǒng)相比較而言，國外的軸控制系統(tǒng)安全性更加明顯。這可能是因為系統(tǒng)不同，其應用的可靠性方面也存在了一些差異。近年來被廣泛應用于升降舞臺中的技術主要有電機同步控制技術。由于一般的升降舞臺系統(tǒng)中包括了無數(shù)塊臺面系統(tǒng)，為了保證演出的效果達到最優(yōu)化，就需要將升降舞臺系統(tǒng)進行同步控制，也就是將升降臺進行同步控制，但是由于升降臺極易受到負載變化、機械間隙、電機自身參數(shù)等多個因素的影響，導致升降臺同步控制難度較高。實際上舞臺升降臺系統(tǒng)的同步控制也就是對多個電機進行同步控制，比如目前比較常用的并聯(lián)控制、串聯(lián)主從控制、交叉耦合控制、電子虛擬總軸控制、偏差耦合控制等多種控制方式，如果對多個電機進行并聯(lián)控制，其中的某一臺電機出現(xiàn)故障后，其他電機會隨之產生同步偏差，導致同步控制性能降低；如果升降舞臺系統(tǒng)中采用了串聯(lián)組成控制方式對各個電機的運行情況進行控制，則極有可能發(fā)生電擊波不同步情況，導致控制效果不佳；也有研究人員采用了交叉耦合控制方式，一般對于雙軸同步電機的控制，此種控制方式則能夠取得較好的效果，但是如果一個升降舞臺系統(tǒng)中出現(xiàn)了兩臺甚至兩臺以上的電機，此種控制方式極易出現(xiàn)控制混亂情況，導致控制效果降低，升降舞臺系統(tǒng)的安全性得不到保障；電子虛擬總軸控制方式當電機系統(tǒng)中負責發(fā)生變化時，極易出現(xiàn)軸間偏離現(xiàn)象；偏差耦合控制方式其同步控制性能較好，目前應用的也最為廣泛，但是如果系統(tǒng)運行過程中采用了不同的補償方式時，其控制效果也會出現(xiàn)差異。

二、預測控制技術

預測控制技術來源于工業(yè)行業(yè)，其有效的結合了工業(yè)實際需求，目前，預測控制算法得到了不斷的改進，這是因為采用了多步預測、滾動優(yōu)化、反饋矯正等控制策略，控制效果較好，由于此種技術建模比較方便，動態(tài)性能較佳，并且對模型的精度要求比較低，跟蹤性能較好，在各個領域得到了廣泛的應用。雖然預測控制技術的應用取得了較好的效果，但是與常規(guī)的 PID 控制算法相比較而言，模型預測控制算法比較復雜，加上計算量比較大，用時比較久，準確率得不到保障，尤其對于一些準確率要求比較嚴格的控制系統(tǒng)中，此種模型預測控制算法應用效果較低，難以達到預期效果。較常用于對慢變過程的控制。近年來，所產生的第3 代模型預測控制算法，在上述優(yōu)勢的基礎上，各控制輸入更加有規(guī)律，在線計算量明顯減少，逐漸將其應用在了對控制算法快速性要求較高的升降舞臺機械控制中。

三、故障診斷與容錯控制技術

近年來，故障診斷與容錯控制技術被廣泛的應用在了對升降舞臺機械控制中，此種控制技術有效的實現(xiàn)了升降舞臺機械的閉環(huán)控制，編碼器是故障診斷與容錯控制技術中必不可少的一部分，其也屬于傳感器的一種，如果整個系統(tǒng)中編碼器出現(xiàn)故障，則也就不能準確的反饋速度信號和位置信號，導致其控制性能降低。故障診斷與容錯控制技術的應用，能夠對編碼器所出現(xiàn)的故障進行快速、準確的檢測，再通過可靠的容錯控制，能夠在很大程度上提高升降舞臺機械控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。有研究人員在升降舞臺系統(tǒng)中應用了故障診斷與容錯控制技術，主要采用了組合網(wǎng)絡，組合網(wǎng)絡中包括了主神經(jīng)網(wǎng)絡（主要負責對傳感器故障的檢測）和子神經(jīng)網(wǎng)絡（主要負責傳感器故障的定位以及功能的恢復），通過此種組合網(wǎng)絡實現(xiàn)了對傳感器故障的診斷及容錯控制，互相配合使用，有效的保證了升降舞臺機械控制的安全性。因此，我們發(fā)現(xiàn)，在升降舞臺機械控制系統(tǒng)中采用故障診斷與容錯控制技術，編碼器是其中極其重要的傳感器。升降舞臺需要相關的設備進行連續(xù)的運行，當舞臺機械出現(xiàn)危險運行信號時，相關的設備就會立即停止運行。相關人員要將故障診斷與容錯控制有效的應用在舞臺機械控制系統(tǒng)中，及時發(fā)現(xiàn)故障并隔離，提高舞臺機械控制系統(tǒng)的安全性，保證升降舞臺的安全運行。

總之，隨著我國先進的控制技術的不斷更新及優(yōu)化，也為我國升降舞臺控制系統(tǒng)提供了新的方向，工作人員應在不改變現(xiàn)有硬件結構的基礎上，采用較優(yōu)的舞臺機械控制系統(tǒng)，進一步提高升降舞臺機械系統(tǒng)的安全性和可靠性，為舞臺演出做好安全保障。