淺談力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)

張豪

摘 要：隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器的自動(dòng)化逐漸取代了大量的人力工作方式，而成為一個(gè)全新的、具有很高潛力的領(lǐng)域，其相對(duì)于人工的工作方式有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，本研究對(duì)于當(dāng)下的力傳動(dòng)（主要為電力傳動(dòng)）與自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，論述了其優(yōu)缺點(diǎn)與發(fā)展前景，完善了其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及對(duì)減少能耗比的方式進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：力傳動(dòng)；自動(dòng)控制；系統(tǒng)

前言

自動(dòng)控制系統(tǒng)一般使用各種計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)于傳動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制，具備很大的優(yōu)勢(shì)，但在力傳動(dòng)的過(guò)程中存在著能量浪費(fèi)問(wèn)題，因此對(duì)于如何優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)、完善自動(dòng)控制的方法需要進(jìn)行大量探究，以完善出一個(gè)能夠提高各方面工業(yè)效率的對(duì)策。

1 力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)概述

力的傳動(dòng)包括電力傳動(dòng)、液力傳動(dòng)等，液力傳動(dòng)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)的換擋系統(tǒng)的控制，而電力傳動(dòng)則廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域，比如飛行器制導(dǎo)、機(jī)器人控制、現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)生產(chǎn)流水線和工業(yè)過(guò)程控制方面。電力傳動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)指的是，在無(wú)人直接參與操作的情況下，由計(jì)算機(jī)設(shè)備的控制而自動(dòng)完成整個(gè)電力傳動(dòng)的過(guò)程。自動(dòng)控制系統(tǒng)宏觀上分為開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行控制，對(duì)于輸入量與輸出量不進(jìn)行比較，而對(duì)于每個(gè)輸入量都根據(jù)校準(zhǔn)值，由不同的時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制，因此對(duì)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，必須事先進(jìn)行精確無(wú)誤的校準(zhǔn)工作。閉環(huán)控制系統(tǒng)就是反饋系統(tǒng)，一般為正反饋與負(fù)反饋，控制器對(duì)比輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的差值，超過(guò)預(yù)期誤差，則進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)減少信號(hào)量的誤差[1]。

1.2 力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的暫存缺點(diǎn)

目前的電力傳動(dòng)存在了能量傳遞損失比重過(guò)高的問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各領(lǐng)域的平均設(shè)備能量損失比在40%左右，大部分器械的傳動(dòng)效率只有不到60%，因此我國(guó)在能源傳遞領(lǐng)域的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。目前很多非自動(dòng)控制的電力傳動(dòng)系統(tǒng)需要大量的人力物力財(cái)力來(lái)維持工作與保證維護(hù)，工作人員需要快速對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工作情況進(jìn)行快速反應(yīng)與操作，合理與規(guī)范的對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，這工作人員的專業(yè)技能與工作熟練度以及人力資源配置管理能力的要求很高。同時(shí)在很多工作領(lǐng)域，人工操作面臨著更多的危險(xiǎn)，經(jīng)常有著工廠安全事故的發(fā)生，那么對(duì)于工作人員的安全行為規(guī)范就有著很高的要求。而采用高效的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)控制則不會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題，節(jié)省大量人力資源，提升行業(yè)的整體效率。而目前很多自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化工作也并不到位，既耗散了能源也降低了自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)有的性能，那么對(duì)于控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整是十分必要的。

1.3 力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展前景

電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)是隨著日益增長(zhǎng)的需求和不斷向前發(fā)展與完善的科學(xué)技術(shù)水平而出現(xiàn)的，對(duì)于電力傳動(dòng)系統(tǒng)的改革有著深遠(yuǎn)的影響。力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)不斷發(fā)展而產(chǎn)生的影響是對(duì)于高水平的控制方法的實(shí)現(xiàn)和完善。主要發(fā)展方向是各個(gè)工廠的的機(jī)器制造流水線，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用下，不需要工作人員的控制與干預(yù)，即可自動(dòng)的加工成成品以供使用，緩解了基層專業(yè)控制管理工人的壓力。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在溫室大棚中，需要自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)溫度、養(yǎng)分、濕度、光照等環(huán)境條件，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的反饋算法集成的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)大棚內(nèi)的各種人為可以干預(yù)的環(huán)境進(jìn)行控制，還有在飼養(yǎng)時(shí)的自動(dòng)投放飼料，自動(dòng)對(duì)庫(kù)存進(jìn)行管理。在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域也有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，在這方面研究的是人體內(nèi)部的各個(gè)系統(tǒng)的平衡與控制，比如呼吸系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)的系統(tǒng)等方面，采取正反饋或者負(fù)反饋等調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)在自動(dòng)控制方面可以將人工智能進(jìn)行嵌入開(kāi)發(fā)，集成了各種反饋調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制機(jī)制的人工智能，將會(huì)有很強(qiáng)的執(zhí)行任務(wù)的能力，對(duì)于周?chē)h(huán)境等具備更強(qiáng)的適應(yīng)性，這樣機(jī)器人將會(huì)在更多領(lǐng)域?qū)嵭衅湓静豢梢酝瓿傻娜蝿?wù)，減輕了相關(guān)危險(xiǎn)工作的工人生命安全負(fù)擔(dān)。此外自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于化工、鋼鐵等工藝制造方面也有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

2 完善與優(yōu)化力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1 優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

目前的電力控制系統(tǒng)主要包含三類(lèi)系統(tǒng)，最平幅頻系統(tǒng)、雙零點(diǎn)2型系統(tǒng)、3型系統(tǒng)三種系統(tǒng)，針對(duì)不同的反饋控制系統(tǒng)則采用不同的反饋計(jì)算公式與方法。針對(duì)最平幅頻系統(tǒng)的采用開(kāi)環(huán)反饋的計(jì)算方法，計(jì)算出該反饋系統(tǒng)與設(shè)備的固定參數(shù)與修正值，即可比較輕松的實(shí)現(xiàn)對(duì)最平幅頻系統(tǒng)的穩(wěn)定與準(zhǔn)確性的矯正與維護(hù)，對(duì)于此類(lèi)系統(tǒng)的校正方法為，當(dāng)階數(shù)為1或其奇數(shù)階無(wú)差以及其中的可變參數(shù)大于或者等于階次減1的時(shí)候，進(jìn)行校正。針對(duì)雙零點(diǎn)2型系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)通常采用單一變量法并且不斷遞推來(lái)確定各個(gè)參數(shù)，得到K、T1、T2這三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，這種方法十分的簡(jiǎn)單便捷。確定K、T1、T2這三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系時(shí)，通常的依據(jù)是“Mrmin”準(zhǔn)則，同時(shí)還要根據(jù)“tsmin”準(zhǔn)則來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的抗干擾性能。而針對(duì)3型系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法則與雙零點(diǎn)2型系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法類(lèi)似，采用同種方法來(lái)確定各個(gè)參數(shù)的值，使用同樣的準(zhǔn)則來(lái)測(cè)試性能，最終對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 嘗試智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)

由于傳動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，隨著其傳動(dòng)工作的不斷進(jìn)行，其相關(guān)參數(shù)也會(huì)不斷改變，自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于這種誤差無(wú)法進(jìn)行修正，日積月累就會(huì)導(dǎo)致更大的偏差。而智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)要優(yōu)于自動(dòng)控制系統(tǒng)，相比較而言，自動(dòng)控制系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)參數(shù)與時(shí)間控制參數(shù)仍然需要人工進(jìn)行計(jì)算校正，但是智能化控制系統(tǒng)采用了全新的思維模式而打破了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維模式，其主要實(shí)現(xiàn)方法是利用人工智能的手段，對(duì)人的思維進(jìn)行模擬，利用了當(dāng)下計(jì)算機(jī)科學(xué)方面最新穎的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的技術(shù)。其中包括了模糊算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等方面，模糊算法的實(shí)現(xiàn)可以是將其集成在模糊運(yùn)算控制器上，遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以集成在相應(yīng)的控制器上，或者將所有智能化的系統(tǒng)集成于一種硬件設(shè)備上。這種智能化控制系統(tǒng)能夠妥善解決參數(shù)難以方便修正的問(wèn)題，機(jī)器進(jìn)行自身的不斷學(xué)習(xí)改進(jìn)而進(jìn)行參數(shù)修正，能夠極大的提升工作效率，利于相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。

2.3 減少能量損失比重

飛速增長(zhǎng)的能源消耗和所面臨的能源枯竭的威脅促使人們努力采取新的節(jié)能措施，對(duì)能源進(jìn)行有效的管理。目前在能量傳動(dòng)方面仍有很大比重的能量被損失掉了，因此完善相關(guān)設(shè)備水平，建立相關(guān)控制體系是十分必要的?？梢圆捎镁o湊型的變流器，此方法需要對(duì)控制器件的高度集成與冷卻方式的提升。不僅縮小了設(shè)備尺寸規(guī)模，也不會(huì)發(fā)散非必要的發(fā)熱量，降低了設(shè)備電力傳動(dòng)之間的能量損耗，減少了能量損失的比重，提高了傳遞效率。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與完善、嘗試智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)、對(duì)于設(shè)備的散熱、尺寸、耦合度進(jìn)行改進(jìn)，可以提高傳動(dòng)自動(dòng)控制水平，但隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)于低損耗能量傳動(dòng)的需求也需要不斷的提升，對(duì)于電力傳動(dòng)的自動(dòng)控制方面的發(fā)展也需要不斷的探索。

參考文獻(xiàn)

[1]張英杰.關(guān)于電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性問(wèn)題的分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016（09）.

[2]王凱，李傳影.電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)功能及發(fā)展趨勢(shì)探討[J].黑龍江科技信息，2015（35）.