關(guān)于機械自動化控制系統(tǒng)問題分析

趙起超/大唐呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司

關(guān)于機械自動化控制系統(tǒng)問題分析

趙起超/大唐呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司

機械自動化是今后機械發(fā)展的方向，我國機械自動化的發(fā)展應(yīng)該結(jié)合本國的國情，發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)，實現(xiàn)機械自動化是—個由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當(dāng)機械的操作采用自動控制器控制后，生產(chǎn)方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統(tǒng)）自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化。在消化、吸收、融會、貫通國際上有用的自動化技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，要努力做到從我國機械制造業(yè)的實際情況出發(fā)，發(fā)展創(chuàng)新，形成有國情特征的發(fā)展自動化技術(shù)理論和學(xué)說。文章分析了機械自動化控制系統(tǒng)，以及相關(guān)問題。

機械；自動化；控制系統(tǒng)；問題

一、關(guān)于自動控制和機械自動控制系統(tǒng)的概念

自動控制的概念是相當(dāng)于人工控制而言的，是指在人們不直接參與的情況下，利用相關(guān)的控制裝置或者設(shè)備制定相關(guān)規(guī)律和條例來對被控制對象或者某個被控制過程的運行進項全面的控制和掌握。機械自動控制系統(tǒng)顧名思義是一種以機械為控制對象的控制系統(tǒng)，就是將自動控制系統(tǒng)應(yīng)用融合到現(xiàn)代機械系統(tǒng)中，從而構(gòu)成“機電一體化自動控制系統(tǒng)”機構(gòu)建二、機械自動化控制系統(tǒng)。

二、應(yīng)當(dāng)注意的幾個問題

1.建立機械自動化控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。建立機械自動化控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是進行控制理論分析的基礎(chǔ)，而何為機械自動化控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型？從學(xué)術(shù)上來說就是運用數(shù)學(xué)表達式來對機械自動化控制系統(tǒng)輸入、輸出變量以及其它各個變量之間的關(guān)系進行描述，只有在在了解其相互關(guān)系的基礎(chǔ)之上才能有針對性的對機械自動化控制系統(tǒng)進行合理的設(shè)計，從而達到理想的效果。下面我將通過一個十分典型的關(guān)于機械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建的例子來詳細(xì)闡述運用微積分方程式構(gòu)建機械自動化控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本方法。

上圖是一個由質(zhì)塊（質(zhì)量為Mkg）、物種彈簧（剛度為K（N/m））和阻力器（阻尼系數(shù)為B（N.s/m））組成的在鉛垂方向的機械平移系統(tǒng)，我們可以由此建立一個以外力f（t）作為輸入量和質(zhì)塊位移x（t）作為輸出量的運動微分方程。即取質(zhì)塊原來不動時的位置作為運動的坐標(biāo)原點，在外力f（t）的作用下，質(zhì)塊開始在X軸運動，x（t）便是質(zhì)塊運動的位移坐標(biāo)，在正方向上，x（t）的運行軌跡便如圖（a）所示。然后我們?nèi)≠|(zhì)塊為分離體，運用達朗貝爾原理便可以畫出相關(guān)的力平衡示意圖———圖（b），我們便可以由力平衡關(guān)系得出數(shù)學(xué)系統(tǒng)運動微積分方程式：Mx（t）+Bx（t）+kx（t）=f（t）。該方程式的輸入量為外力f（t）、輸出量為質(zhì)塊位移x（t）、質(zhì)塊的慣性力為Mx（t）、阻尼器作用與質(zhì)塊的阻尼力為Bx（t）（阻尼力是阻尼元件內(nèi)部由黏性摩擦表面間的相對運動引起的阻力，其大小與黏性阻尼系數(shù)B和相對運動速度二者成正比，方向與相對運動速度方向相反。阻尼系數(shù)B是阻尼力與相對運動速度之間的比例系數(shù)，其單位是N.s/m。）、彈簧作用力為kx（t）。在上述例子中，我們可以從圖（b）中得出，當(dāng)選取質(zhì)塊靜平衡位置為運動坐標(biāo)原點時，阻尼器內(nèi)阻尼力大小為Bx（t），方向正好與相對運動速度x（t）相反，即質(zhì)塊重力和彈簧靜變形作用力分量二者的大小相等、方向相反，彼此正好平衡抵消。

2.分析機械自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性簡單的來說是指在干擾其穩(wěn)定性，使其偏離平衡狀態(tài)的因素消失之后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到平衡狀態(tài)的能力。機械自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用到實際操作中首先要重視的問題就是該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，只有系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到充分的保障，才能是生產(chǎn)活動有序安全的進行。因而，分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是研究控制理論、設(shè)計控制系統(tǒng)的重要方面。當(dāng)控制系統(tǒng)內(nèi)部的各個變量在時間導(dǎo)航的變化為零時，我們稱之為系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，但是平衡狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，只有在系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時才能真正實現(xiàn)，而運行中的控制系統(tǒng)必然會受到各種因素的干擾（物理上稱之為擾動作用），導(dǎo)致平衡狀態(tài)一定程度的偏離，但不會停止，繼續(xù)進行受擾運動，當(dāng)擾動消失后，系統(tǒng)會處于受擾自由運動的狀態(tài)中，而按照受擾自由運動的變現(xiàn)形式不同，我們將系統(tǒng)的狀態(tài)分為三種：穩(wěn)定狀態(tài)、不穩(wěn)定狀態(tài)和臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

3.校正機械自動化控制系統(tǒng)的性能。校正機械自動化控制系統(tǒng)的性能是指依據(jù)控制系統(tǒng)相關(guān)的性能指標(biāo)和原件參數(shù)值，來有針對性的尋求相關(guān)矯正方案對其進行滿足，通過調(diào)

整結(jié)構(gòu)參數(shù)或者加入新原件來對參數(shù)值進行合的校正，使校正后的系統(tǒng)能夠滿足實際需求。目前使用較為廣泛的系統(tǒng)校正方式有三種———串聯(lián)校正、并聯(lián)校正和順饋校正。串聯(lián)校正是一種將校正裝置串聯(lián)在系統(tǒng)前向通路中的校正方式；并聯(lián)校正是一種將校正裝置并聯(lián)置于主反饋回路內(nèi)部形成局部反饋校正回路的校正方式；順饋校正是指在主反饋回路之外，在給定信號與主反饋信號引出點之前順著前向通路方向引入校正裝置，形成另一開環(huán)控制通路的校正方式。

三、結(jié)束語

機械自動化是我國目前機械專業(yè)發(fā)展的大方向和主流趨勢，可以大大的推進我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，但是我們不可以盲目的進行機械自動化生產(chǎn)，要充分結(jié)合我國具體的經(jīng)濟和技術(shù)等方面的國情，對機械自動化控制系統(tǒng)進行探究，使我國機械自動化朝著穩(wěn)定安全的方向發(fā)展。

[1]裴韶光.機械自動化技術(shù)發(fā)展中的幾個要點.企業(yè)導(dǎo)報，2010（2）.

[2]韓致信，袁朗，姚運萍.機械自動控制工程北京：科學(xué)出版社.2004.

[3]韓松巖.機械自動化發(fā)展技術(shù)的探討中小企業(yè)管理與科技，2007（12）.

[4]柳洪義，原所先.機械工程控制基礎(chǔ)沈陽：東北大學(xué)出版社1999.

[5]喬固.機械自動化控制系統(tǒng)淺談科技風(fēng)，2010（7）.