机电设备自动化控制

摘 要：近几年计算机控制技术得到了长足的发展,相应的机电自动控制技术的应用也越来越广泛.机电设备采用自动化的控制手段,不仅可以提高控制精度,而且自动化的普及与应用大大节约了人力成本,因此其应用范围将会不断的拓展.本文就谈谈机电设备自动化控制.

关 键 词：机电设备；自动控制

一、自动控制技术的原理与作用

所谓的自动化控制是指基于无人参与的条件下,通过控制装置促使机器、设备或者生产过程自动的根据预先设定的方式运行,通过整套系统将控制器、控制对象等部件组合起来,完成特定的任务.电子计算机技术不断发展,自动控制技术的应用领域也越来越广.在自动控制系统中,控制装置如何调节、控制受控对象,由工作时的反馈信息来决定,这种自动控制系统即为反馈控制系统.利用反馈信息对输入量与输出量的偏差进行调节,使得控制对象处于有效范围而完成任务.反馈控制系统根据职能不同,其包括测量元件、给定元件、放大元件、执行元件、比较元件以及校正元件等几个部分,其中受控对象即为测量元件,给定元件则是给出对应受控量的输入量；比较元件的主要作用是将实测量与给定元件的输出量作经较,获取偏差值；执行元件则起到推动受控对象的作用；校正元件起到补偿作用,对系统进行调整.根据控制方式不同,自动控制系统可以分为三种,即反馈控制、开环控制以及复合控制；根据元件类型不同,可以分为机械系统、电气系统、机电系统以及液压系统与气压系统等.只有排除环境以及元件性能误差的干扰,才能基于稳定性、准确性的角度对系统整体精度加以衡量,从而保证通过自动控制系统的受控量与期望量相等.

二、机电自动控制中的电动机控制技术

机电传动控制系统是由直流传动与交流传动控制系统组合而成的,其中直流电动机包括定转子、电刷、端盖、通风冷却系统等,其原理是以电磁力定律为基础的,促使N极线圈中有效电流保持一个不变的方向,S极圈同样保持一样方向不变的电流,参照左手定律促使线圈中两个有效边受到方向一致的电磁力,促使电枢转动.实际生产过程中,电动机的选择要参照实际的工艺需求以及所用的机械特征,比如普通的切削机床采用硬特性电动机,而一些电动车或者重型吊车等则采用软性电动机.尽管电动机的机械特性是固定的,但是可以人为的改变电动机的电枢电压、励磁电流、外加阻抗等,使其原来的机械特性发生改变,从而满足更高安全性与稳定性的要求.要实现电动机的自动控制,调速装置是其中的关键,所谓调速就是人为的改变装置的电气参数,既保持了输出负载转矩不发生变化,又可以得到不同的转速.调速的方法很多,有改变磁通调速、改变电枢电压调速、外加串联电阻调速等.自动控制电动机转动的系统,就是电气电力控制电动机带动生产机械运动的系统.交流电动机的传动与控制系统则采用交流电动机作为传动动力源,一般有同步和异步电动机2种,而交流调速系统主要是针对异步电动机的,与直流电动机相比,它具有调速性能优良、节约能源、减少维护成本等优点,交流异步电动机还具有变频调速功能,具备了宽调速范围、高稳定性精度、快速动态响应、高工作效率等特点.因此,交、直流电动机在日常生产中运用广泛,从大型的建筑吊机,到公共场合的电梯和传动带、电瓶车,小型的有DVD碟机、照相机等家用电器,还有在我们单位使用的污水处理泵、潜水泵、消防控制系统及空调控制等设备,都无一不是触及这一领域的技术,由此可见其重要性和应用的普及性.

为了使电动机按要求的转速工作,以达到完成任务的目标,一般在生产中采用带负反馈的闭环控制系统来控制.就是把系统的输出量通过检测装置,反馈回系统的输入端进行比较,得到的偏差量通过系统的调节装置产生控制信号,对偏差进行纠正,来改善输出量直至符合要求,所以提高系统的控制精确度是关键的技术.因此在设计选用时,要确定机电自动控制系统的使用方案,根据不同的要求、不同的场合选用合适的控制系统方案.另外,还要考虑到设备的机械结构对电气性能的影响问题,如机械设备之间的摩擦、间隙、弹性变形等对电气控制系统性能的影响,要把因此而产生的误差考虑进去,使机电控制更加稳定.

三、微机计算机控制技术在机电自动控制中的应用

目前,计算机技术、电子技术、信息技术已经紧密地结合起来,有微机控制技术、可编程（PLC）控制技术、单片机控制技术等,其广泛应用于自动化、智能化等机电设备中.一般在闭环控制系统中,把给定量与被控制的比较器和装置用计算机来代替其工作,即用计算机作控制系统,对被控制对象的参数,如温度、压力、流量等进行采样检测,并通过数据传输通道,将采样到的模拟量转变为数据量,以便在计算机中进行运算和分析,再把结果通过数据通道转变回模拟量去控制被控制对象,以此达到预期的目的.而通过计算机就能完成复杂的比较、判断、运算、综合等功能,且简单、快捷、准确,计算机则成为整个自动控制系统的核心指挥部.在使用、维护及修改方面更加清晰、简便、直观.

计算机控制系统包括主机、接口电路及电气设备,其中单片微型计算机在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、计数器、定时器、串行通信口、A/D转换器等微型部件,完成整个控制系统的功能,具有价廉、可靠、多功能、体积小等优点,已广泛应用于各种小型的控制系统中,被称为微型控制器.在控制中,计算机监督控制系统（SCC系统）,是由计算机测量出被控对象的参数,按照一定的数学模型,计算出最佳的给定值,通过模拟调节器控制整个过程,从而使工作过程处于最好的状态,它还可以进行顺序控制、集中控制、分级控制和最优控制.而智能控制又是计算机控制中的佼佼者,智能化控制使计算机具有人脑的部分思维功能,解决一些人们难以解决或至今还无法解决的问题.如智能机器人和神经网络系统,其中智能机器人是为机器人配备各种感知能力、推理能力、思维能力等,使机器人用计算机作控制中心,机电合体进行各种功能操作,使机器人能行走、说话,还能感知环境变化,代替人类完成有害环境或恶劣环境下的危险工作等.神经网络系统是模拟人脑细胞结构和信息传递方式来研制智能计算机,相信在不久的将来,这一领域的构思和研究就会成为现实.