芻議運動控制新技術(shù)在機械自動化中的應用

【摘 ?要】隨著計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品層出不窮，各類機械領(lǐng)域、工業(yè)機器人、智能機器人等產(chǎn)品每年都有新的進展，特別是運動控制技術(shù)在機械自動化中的應用，使傳統(tǒng)機械工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。但是機械自動化需要掌握實際的經(jīng)驗，熟練的在機械自動化中采用運動控制新技術(shù)，從而強有力的推動工業(yè)領(lǐng)域的革新。

【關(guān)鍵詞】運動控制新技術(shù);機械自動化;應用

引言

在新時代下，高新技術(shù)融入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)必將會引起一場革命。在新技術(shù)革命浪潮的沖擊中，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)品與生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都會發(fā)生歷史性的轉(zhuǎn)折。相應地，在機電一體化技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，作為關(guān)鍵元素的運動控制技術(shù)，也得到了前所未有的發(fā)展。一些運動控制新技術(shù)應用到機械自動化中，成為我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)前進路上重要的試金石?？梢?，以機械自動化為媒介，對運動控制新技術(shù)的運用予以分析是非常必要的。

1運動控制技術(shù)概述

隨著數(shù)控技術(shù)、工廠自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，運動控制技術(shù)應運而生，通過實時管理和控制機械運動部件的位置和速度等，使機械設(shè)備按照既定的運動參數(shù)，完成運動任務。運動控制器的早期形態(tài)其實是可獨立運行的專用控制器，可獨立完成運動控制功能、人機交互功能、工藝技術(shù)要求的其他功能。大部分運動控制器是根據(jù)企業(yè)需要進行相關(guān)功能的設(shè)計，利用RS232方式或DNC方式傳輸?shù)娇刂破鲝亩瓿杉榷▌幼?。缺點是企業(yè)無法改動既定設(shè)計，不能通過重組組織自己的運動控制系統(tǒng)。

2機械自動化技術(shù)優(yōu)點

從某種意義上說，在機械領(lǐng)域中，機械自動化的高效應用已成為其重要發(fā)展方向。相應地，機械自動化技術(shù)主要具有這些方面的優(yōu)點。首先，機械自動化技術(shù)可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量。主要是因為機械自動化系統(tǒng)的應用能夠以對應的設(shè)計為紐帶，不受操作者的影響，完成預定動作。其次，機械自動化技術(shù)的應用在提高機械安全性的同時，也使它具有一定的可靠性。以此，減少了生產(chǎn)過程中機械故障的發(fā)生，使工業(yè)生產(chǎn)處于有序運行之中。用這樣的方式，可以避免再生產(chǎn)中出現(xiàn)機械故障的發(fā)生，令其產(chǎn)業(yè)有順序的操作生產(chǎn)。與此相互對應，另一方面的機械產(chǎn)品，主要因為的是產(chǎn)量，保護功能措施和相互的監(jiān)督，報警的辨析。更重要的是，在生產(chǎn)操作流程里，假如出現(xiàn)意外情況，機械自動化產(chǎn)品能夠在時間上來進行解決。最后，機械自動化技術(shù)的應用減少了人力勞動量，使大量勞動力從繁重的體力勞動中解放出來。同時，生產(chǎn)效率卻得到了極大的提高。此外，機械自動化技術(shù)能夠應用于很多方面。因而，使以往的但技術(shù)與功能局面得以打破，使整個生產(chǎn)出于有序的系統(tǒng)化運行之中。很顯然，除了上面這些，還有一些其它方面的優(yōu)點。比如機械自動化產(chǎn)品能夠隨時進行維護和調(diào)整，便于對它的管理。

3運動控制技術(shù)在機械自動化技術(shù)中的應用分析

在發(fā)達國家，機電一體化的各種新型技術(shù)不斷出現(xiàn)，運動控制技術(shù)作為重要的一個部分也不斷的在革新，機械自動化中出現(xiàn)了多種技術(shù)的運動控制，下面將對幾種運動控制新技術(shù)展開分析。

3.1可編程計算機控制器技術(shù)的應用

對于傳統(tǒng)的可編程控制器來說，主要是以單任務的監(jiān)控程序為主。在此基礎(chǔ)上，進行對應的刷新。因此，在機械自動化系統(tǒng)運行的過程中，需要以應用程序為依托，決定可編程控制器的控制速度。以至于不能滿足I/O通道的要求。而運動控制新技術(shù)中可編程計算機控制器的應用可以使這些問題得到很好地解決。在控制器下，操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定應用程序的運行周期，和程序的長度沒有任何關(guān)聯(lián)。進而，使其中的應用程序的實時控制得以實現(xiàn)。同時，該控制器能夠采用分時多任務的機制，形成對應的軟件運行平臺。此外，這種可編程計算機控制器技術(shù)主要應用于工業(yè)控制中，具有很好的發(fā)展前景。

3.2全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)的應用

數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的應用可以使精準度進一步提高，更符合數(shù)字化控制模式的潮流，采用數(shù)字信號處理器（DSP）的數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)以半閉環(huán)的控制方式為主，通過對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅(qū)動器和電機之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動完成系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，通常數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)中伺服電機上的編碼器即作為速度環(huán)也作為位置環(huán)，系統(tǒng)采用的是半閉環(huán)的控制方式，傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償，通過在最終運動部分安裝光柵尺、光電編碼器等高精度檢測元件實現(xiàn)全閉環(huán)控制。傳統(tǒng)全閉環(huán)控制系統(tǒng)位置環(huán)由上位控制器來控制，最新的全閉環(huán)控制系統(tǒng)電機上的編碼器反饋作為速度環(huán)，最后一級機械運動部件上的位置反饋元件上安裝伺服驅(qū)動器直接采樣作為位置環(huán)，實現(xiàn)全閉環(huán)位置控制功能。

3.3直線電機驅(qū)動技術(shù)的應用

機床行業(yè)運用直線驅(qū)動技術(shù)最多，特別是在西歐這些具有發(fā)達工業(yè)的國家，直線驅(qū)動技術(shù)比較受青睞。在機床行業(yè)中直線驅(qū)動技術(shù)主要是對機床的進給流程做出簡化。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式相比性能指標有很大提升。例如，通過取消絲杠等響應時間常數(shù)較大的機械傳動件，不但提升了整個系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，還降低了運動過程中因傳動系統(tǒng)滯后所導致的誤差概率，提高了機床定位的精度。由于取消了部件間的機械摩擦，電機在運動過程中噪音大大降低，傳動效率得到提高，基于這些優(yōu)勢，直線傳動電機在運動控制行業(yè)的發(fā)展越來越好。

4結(jié)語

總之，機械自動化的運動控制中新技術(shù)在機械自動化的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，減少了機械設(shè)備故障的發(fā)生，降低企業(yè)成本的同時，提升了企業(yè)經(jīng)濟效益。運動控制技術(shù)在機械自動化過程當中的應用，體現(xiàn)了兩者融合的實用性，體現(xiàn)了運動控制技術(shù)生命力的強大，在激烈的市場競爭中運動控制技術(shù)的應用使企業(yè)形成自身的競爭優(yōu)勢，促使機械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機電一體化技術(shù)革命。應的，企業(yè)如果想在競爭如此大的今天站穩(wěn)腳步，對運動控制新技術(shù)的使用以及深入研究都是必須的。

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作者簡介：

徐雙雙（1986.1-），女，遼寧沈陽人，東北石油大學控制理論與控制工程碩士，研究方向：控制理論與控制工程。

（作者單位：沈陽和研科技有限公司）