浅谈机电传动控制系统的基本要素和功能分析

2017-10-21李永红

工业设计 2017年5期

关键词：功能分析基本要素

李永红

摘要：随着科学技术的发展，机电传动控制系统也在逐渐的完善起来。机电传动控制系统广泛的应用在人们的日常生活中，人们对于其功能的研究也在不断地深入。本文基于对机电传动控制系统构成的基本要素进行分析，以探索其功能在人们生活中的应用。

关键词：机电传动控制系统；基本要素；功能分析

引言

社会生产力的发展促进了机电传动控制系统的发展，机电传动的控制技术在一次又一次的探索中，不断的实现了新的飞跃。机电传动控制系统的不断发展，进一步的方便了人们的生活，提高了社会工作的效率。

1机电传动控制系统概述

1.1机电控制系统的发展

机电传动控制系统的发展历经了很长的一段时间，但就机电传动来说它的发展就经历了三个阶段。首先是成组拖动，即一台电动机通过对一根天轴的拖动，通过天轴来带动皮带轮和皮带分别拖动个生产机械进行运转。这样的拖动方式一般生产效率较低，在劳动条件较差的基础上，电机发生故障的几率偏高，对于整个机械的运行来说是十分不利的；然后是单电机拖动，所谓的单电机拖动就是直接通过一台电动机进行拖动，虽然较成组拖动来说有了一定的进步，但一台机械生产的过程是十分复杂的，机械传动时许多的构件也会随之进行传动，因此单电机拖动也是具有一定的缺点的；最后是多电机拖动，多电机拖动就是一台运转中的机械，它的每一个构件都有一台专门电动机进行拖动。如：刨床的刨台、垂直刀架、侧刀架等部件，都分别由一台单独的电动机进行控制。这样的拖动方式，大大的简化了生产机械传动的流程，并且控制灵活，对于进一步的实现生产机械的自动化提供了坚实的基础。

机电传动系统在许多方面上都与其他的控制系统不同，它主要有机械装置、执行装置、传感器与检测装置、动力源、信息处理与控制装置五部分构成，每个部分都有精细的分工，在集体的协作之下共同的完成机电传动控制系统的有序运转。

1.2机电传动控制系统的分类

按照机电传动控制系统的组成原理来进行分类，大致可以分为开环系统和闭环系统两种。

1.2.1开环控制系统

在开环控制系统中输入的控制信号值不变，仅是在扰动的作用下输出量都会偏离给定值。在一个机电系统的开环控制中，它的运转机械主要有传动机构和执行机构。在这个运行系统中晶闸管变流器由供电机进行控制，在电网电压受到其他系统的干扰时，将会进一步的致使系统输出之偏离给定值，此时系统的动态和静态特性都由变流器和工作机械的特性决定。

1.2.2闭环控制系统

闭环控制系统的运行一般使用测速发电机，位置传感器等检测装置来进行系统输出量的测量。并将输出的数据信息转换成可以被执行的电信号，即使输出量的反馈超过给出的输入值时，控制器都可以根据偏差的信号进一步的进行信号的控制，并将其传递到变流器上，保证整个系统的输出量符合预期的需要。

2机电传动控制系统的基本要素

2.1机械装置

机械装置也被称为结构功能装置，由许多的机械零件组成，每个机械零件都担负着自己的责任。一般的机械装置的传递运动都是由齿轮、链轮、带轮及其附件的运转构成的。两个零件互相接触并产生相对运动，也就构成了装置构件的运动副，通过若干个运动副运转进一步的带动整个装置的传递运动。

从系统动力学来看，传动链越短越容易实现机电控制系统运行达到最佳的状态。运动副在运行中，由于间隙非线性的存在会影响到系统的稳定性，并且传动件本身的转动惯性也会对系统的整体运行产生影响，减弱系统的稳定性。在数控机床的半闭环控制的基础上研究人员们还提出了“轴对轴转动”的理论，如：对于电机运转机床来说轴就是转动的转子，轴对轴就是转子与其他装置的电主轴进行连接从而实现电机的传动控制。若是在机械的装备中，在进行执行与驱动之间联系时要更加注重匹配的问题，在保留有一定的转动件的基础上将传动件进行进一步的改进，力求传动装置的小巧。

2.2执行装置

执行装置即进行驱动与各个装置之间能量转化的装置，其一般包括以电气压为动力的各种元件及装置。若是采用电压作为动力则主要的应用装置有直流电动机、比例电磁铁以及电磁泵等一系列设备；若以气压作为动力则主要是气动马达的使用，当然还有部分装备是通过油压等液压来提供动力的，如：液压缸等装置。在一般的电机传动控制中执行装置的选择时，一般要考虑执行装置与机械装置之间的协调与匹配。保证整个电动机在进行传动运作时，都顺利进行。

为了实现机电传动控制的有效性，在现代科学技术的推动下已经研制出了电动机传动控制的专业芯片，相信在未来的使用中，新的科技成果会带给人们不一样的惊喜。

2.3传感器与检测装置

传感器就是为整个电机运行提供信息的部件，对于检测电机系统在进行运转时所必须要控制的各种数据量。大多数的信息是通过数据的方式进行传递的，传感器将数据信息逐渐转化为电信号，通过电信号对整个电机传动进行控制。

当前传感器的发展更加的趋向于数字化、智能化。因此在对于传感器的研发与选用时，要充分的考虑传感器与其它要素之间的协调匹配，以实现整个电机传动控制系统的最優目标。

2.4动力源

动力源作为对电机的运行起驱动作用的能量来源，通常包括电源、气压源和液压源。对电动机进行驱动的一般是电源作为主要的能量源，极少会用到气压源和液压源。但并非是所有的机械设备都只使用电能作为主要的能源，因此在对于动力源进行选择时还是要根据电动机的具体用途进行分析，选择适当的动力源来发挥更好的运转功能。

2.5信息处理与控制装置

信息处理与控制是整个电动机运转的核心，電动机的传动控制都是在具体的信息指导之下进行的。系统的各个部件都是在信息的不断输出中实现控制器的协调与匹配，以保证整个电动机的运转处在一个最佳的状态。在当前使用最多的机电一体机中，机电传动系统中的控制成本占比是最高的，尤其是伴随着信息技术的注入。计算机越来越多的应用到电机的传动控制当中。

控制装置是依附于控制器件而使用的，伴随着控制器件的发展，控制装置也在不断的发展当中。当前功率器件与放大器件处于不断的更新中，机电传动装置也在不断的进行革新。机电传动控制系统从原来的断续控制发展到现在的连续控制历经了很长一段时间的实践，连续控制系统本身是可以对工作对象随时进行状态的检查并及时的做出判断，对产生偏差的工作对象进行调整。

3机电传动控制系统设计的方法

在当前机电一体机的使用中，关于实现系统的最优控制，有以下幾个方案：

3.1取代设计法

取代设计即机电互补，利用专业的电子设备取代传统的机械产品，将整个电机的结构简化以实现更好的功能。

将电子计算机及其软件应用到机械的内部控制中去，大大的减少了控制模块的质量和体积。将其进行进一步的柔性化，方便远程控制器嵌入到机械结构的内部，提高整个电动机的传动效率，实现传动机的更好的运转。

3.2融合设计法

所谓的融合设计法，就是将机电一体化设备中的某些部件设计成为只针对专门产品使用的设备。这种设计方案是在充分考虑设备构建的成本，在经济的基础上实现机电一体化设备的更好的运转。在大型机电不断发展的今天，将所有设备融为一体的产品设计，更适合于机电一体化的进一步发展。

3.3整体设计法

站在整个电机运行的角度进行设计，将工艺的优化作为主线，在科学的理论指导下，实现整体系统的最佳目标。系统的整体设计法涉及到诸多的方面，在当前的运行中具有一定的难度。但随着科研的不断深入，再多的困难都会变成发展的机遇。进一步的促进电机传动控制系统的不断发展，以更好的实现社会生产力的提高。

4结语

在数字技术不断向前发展的今天，计算机技术的广泛使用，将数字控制又推向了一个新的高峰。因此电机传动控制系统也要根据时代发展的需要，进一步的实现更好的发展。综上所述，电机传动控制系统的发展对于社会生产力水平的提高和促进国民经济进一步发展都产生了重要的作用。

参考文献：