机电控制系统的控制方式分析

夏文娟

（山东劳动职业技术学院，山东 济南 250000）

机电控制系统通过特制的机电传感装置对各机电设施的运行过程实施监督和控制操作，该系统之中的控制装置负责分析与比较的工作，并且由专门的执行装置来完成系统中的执行环节。机电控制系统的控制方法并不是单一的，可以是两种方式的结合，各种方式都具有自己的特点与优势，文章就此进行了探讨。

1 机电控制的含义与基本要求

机电控制技术是控制机电整体化运作与产品制造程序的一项重要技术，有机结合有关机电技术的操作就是机电一体化的概念。机电控制系统最主要的特征就是精准、高速和稳定，系统的稳定性是保证其稳定运行的基础，系统长时间稳定运行还能够逐渐减少产生的偏差。

2 机电控制系统的控制方式

2.1 按偏差调节的闭环控制方式

目前的机电控制系统中得到最广泛应用的就是按偏差调节的闭环控制方式，被控量是需要在反馈控制系统中被控制的量，给定值和被控量之间的差值是需要测量的。系统在控制时以偏差为依据，被控量与给定值相偏离时，系统会对产生的偏差不断修正，所以这种闭环控制方式是按偏差调节的，应用反馈控制原理来控制被控对象，调节被控对象和控制装置间的关联。因为返回的被控量会和给定值相互对比，所以在反馈通道与前向通道间控制信号需要不断的循环完成闭路传送，这个闭合回路就是我们所说的反馈控制或闭环控制。反馈得到的信号减去给定值，也就是以偏差为依据实施控制，就是负反馈，相反则是正反馈。利用偏差并采用负反馈实施的控制操作就称为反馈控制，当被控量与期望值相偏离而产生偏差时，无论原因是什么，都一定会出现相对应的控制作用使该偏差被消除或减小，被控制量也会逐渐趋向期望值。

按偏差调节的机电控制方式在传递信号与结构联系方面的重要标志就是负反馈闭合回路，该控制方式有较高精度，当被控量与给定值相偏离时，无论是由于系统结构的参数改变，还是受到干扰作用，系统都会自动纠正偏差。反馈控制方式若是由反馈方式组成的，那么其被控量有能力对任何内、外扰动的影响起到抑制作用，控制精度较高。然而这种系统需要使用很多元器件，其复杂的线路导致在分析与设计系统性能时有一定难度，若没有良好匹配参数，被控量就会发生大幅度摆动，严重时会影响系统的正常运行。但是在机电控制系统中闭环控制作为基本控制方式之一，其地位仍然十分重要，广泛应用于工程项目中。

2.2 开环控制方式

开环控制方式包括两种，第一种是按给定值操纵的，对被控量、被控制对象和控制装置间的关联进行控制，对给定值加以测量。系统的输入量直接产生控制作用，当输入量被给定时，与其相对应的输出量就会产生，校准的精度与所用元件决定了控制精度。按给定值操纵的开环控制方式具有抗扰动性差、难以保证控制精度、不具有纠偏能力、控制较简单等特点，被控量在系统工作过程中特性参数改变或受到外部干扰时都会被直接影响，从而与给定值发生偏差，同时系统也不能对偏差进行自动修正。但该方式具有成本低、方便调整、结构简单等优点，所以当扰动影响不大或者对精度无过高要求时也是具有实用价值的。尤其当外部干扰不强，而且系统具有稳定的结构参数时，此类控制方式应用十分广泛。该系统的驱动元件是步进电动机，使数字脉冲变换呈角度位移是其工作原理的实质，它是用驱动装置来完成定位的，而不是检测元件位置。步进电动机接收外部给出的指令脉冲后，其频率决定了运动的角速度，外部输入的定值是由其=外部给定指令代表的，这个定值决定了步进电动机转动的速度与角度，所以该开环控制系统是按给定值操纵的，但精度较低。

另一种开环控制方式是按干扰控制的，对扰动量进行测量，形成的补偿作用使输出量受到扰动的影响得以抵消或减小，对被控量进行控制，对使系统正常运行被破坏的干扰量加以测量，该控制方式也被叫作前馈控制或顺馈控制，依次测量、计算干扰量，并执行至被控对象，在被控对象与控制装置之间信号进行单向传递，由于这种策略方式需要对干扰进行测量，所以仅补偿可测量的干扰，系统不能控制由于内部参数改变而影响的控制量或不可测量的干扰，而且在原理上仍然限制控制精度。这种开环控制方式是按干扰补偿控制的，其信息直接来自于扰动，被控量也因此被改变，该方式具有良好的抗扰动性与较高的控制精度，然而适用范围较窄，只在可测量扰动的场合适用。

2.3 复合控制方式

复合控制顾名思义就是有机结合闭环控制与开环控制两种方式，其基础是闭环控制回路，将一个顺馈通路附加其中，用于扰动或输入信号，使系统的控制精度提高。出现外部扰动的影响后反馈控制才可以开始修正，没有出现外部扰动影响时是无法修正的。与按偏差控制的方式相比按扰动控制涉及到的技术水平较简单，但只在可测量扰动的场合适用。每个扰动因素的补偿都需要一个补偿装置完成，而且无法补偿其余扰动。所以有机结合按扰动控制与按偏差控制的控制方式的比较合理的，能够通过合适的补偿装置对主要扰动实施按扰动控制，并形成按偏差控制的反馈控制系统，使其他扰动导致的偏差得以消。上述控制方式结合了按扰动控制与按偏差控制，就是复合控制方式。该方式在补偿系统主要扰动的基础上就能更容易的设计反馈控制系统，得到更好的控制效果。顺馈通路在复合控制系统中类似于开环控制，所以需要具有较高稳定性的补偿装置参数。

3 结语

总而言之，有关人员需要掌握机电控制的含义、基本要求与机电控制系统的控制方式等，从而深入了解设计该系统的原因、要求和过程。在时代进步的大背景下，我国的各项技术都取得了很大的发展，各企业必须不断更新技术种类，提高技术水平，科学、合理的选择控制方式，使机电控制系统有效监督机电运行，获得更多的企业效益与经济效益。

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