淺析機(jī)電自動控制技術(shù)的應(yīng)用研究

武洲

摘要：本文介紹機(jī)電自動控制技術(shù)原理與作用，分析了機(jī)電自動控制技術(shù)在中央空調(diào)螺桿機(jī)組中的使用、及微機(jī)計算機(jī)控制技術(shù)，利用涼茶生產(chǎn)案例探討機(jī)電自動控制技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電;自動控制;應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0079-01

0 引言

現(xiàn)如今，各國紛紛意識到自動化控制技術(shù)將會成為一個國家的重要標(biāo)志，并將其作為重點(diǎn)項目審視。很多國家都有將自動化控制技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)甚至是國防、醫(yī)藥、生物等各個領(lǐng)域。從其特點(diǎn)和發(fā)展趨勢來看，今后的機(jī)電自動控制技術(shù)將會朝向智能化、微型化前進(jìn)。

1 機(jī)電自動控制技術(shù)原理與作用

所謂的自動控制如同字面意思一樣，就是在沒有人參與情況下，通過外加裝置與設(shè)備，這里通常指的是控制器和控制裝置讓機(jī)械設(shè)備自動化生產(chǎn)，保障其生產(chǎn)參數(shù)、工作狀態(tài)，也就是控制量能夠有規(guī)律、有計劃地運(yùn)行。自動控制的理論基于自動控制規(guī)律和相關(guān)科學(xué)技術(shù)。為了完成對各種復(fù)雜設(shè)備的操控，需要先將控制器和被控制對象用統(tǒng)一方式連接，構(gòu)成有機(jī)整體形成自控系統(tǒng)。自控系統(tǒng)被控對象輸出量有著明確的指標(biāo)，要在特定時間段內(nèi)保持恒定值?？刂圃O(shè)備當(dāng)中有著人工輸入的數(shù)據(jù)，控制設(shè)備頂替了人工操作，能夠完成人工操作參數(shù)的輸入和輸出，并負(fù)責(zé)著被控制設(shè)備的操作，屬于反饋控制系統(tǒng)。

2 中央空調(diào)螺桿機(jī)組中的機(jī)電自動控制

通過理論數(shù)據(jù)的支持完成了實(shí)驗探索，改進(jìn)PID控制模式，整合出模糊算法自適應(yīng)系統(tǒng)。隨后將該系統(tǒng)應(yīng)用在中央空調(diào)自動化控制。從實(shí)際案例中的275kW螺桿式冷熱水機(jī)組實(shí)驗結(jié)果反饋的數(shù)據(jù)得出，這種模糊算法自適應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠極大的提升機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量與能力。

2.1 螺桿冷熱水機(jī)組

本次分析對象是一臺擁有275kW容量的螺桿冷熱水機(jī)組，所用壓縮機(jī)為緊湊型雙螺桿壓縮機(jī)，設(shè)備自帶能量調(diào)節(jié)功能，可以進(jìn)行無段式調(diào)節(jié)，制冷量為50%至100%。

2.2 PID調(diào)節(jié)器數(shù)學(xué)模型

這里所說的PID調(diào)節(jié)器很多時候又稱比例積分微分調(diào)節(jié)器，總共包括微分、積分、比例三個作用。其特征方程為y=Kc（e+edt+TD）[1]。這個公式里面的TD表示的是微分時間，TI是積分時間，KC是比例系數(shù)。三者共同構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器的功能。三者的作用為，比例作用主要就是根據(jù)偏差量情況調(diào)整自己的調(diào)節(jié)量，擁有快速抑制干擾能力，是整個系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)部分。積分能夠完成偏差量調(diào)節(jié)，完成靜差問題的控制。積分根據(jù)偏差量變化速率調(diào)節(jié)量，有著縮短調(diào)解時間、超前調(diào)節(jié)作用。該調(diào)解器能夠充分匹配自身的條件，完成系統(tǒng)匹配、調(diào)節(jié)的過渡。

2.3 模糊控制算法

參照過往經(jīng)驗?zāi)：惴軌虻贸龊芏喾N規(guī)律，并制定控制表，將各種數(shù)據(jù)錄入到計算機(jī)內(nèi)部。在控制設(shè)備中靠著偏差變化率和偏差大小搜索控制表，得到對應(yīng)控制量。其控制規(guī)則為u=，k0，1[2]。該公式當(dāng)中u的意思是控制量輸出模糊量，E代表的是偏差模糊量、偏差變化率模糊量，a代表的是量綱修正系數(shù)。因為模糊控制中幾組的運(yùn)行波動不大，并且調(diào)整速度相對很快，所以在調(diào)整制冷系統(tǒng)變工況中意義十分突出。不過這種方法沒有足夠良好的適應(yīng)能力，并不適合被廣泛推廣和應(yīng)用，尤其是中央空調(diào)中不應(yīng)該單獨(dú)使用。本文中局部模糊算法運(yùn)行中能夠修正系統(tǒng)熱力學(xué)參數(shù)，并將參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)庫。在出現(xiàn)工況重復(fù)現(xiàn)象的時候能夠直接控制制冷量，調(diào)節(jié)制冷量。從試驗結(jié)果中可以看到，在模糊輔助控制方式的支持下，機(jī)組控制滯后問題得到了很好的控制，對提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性來說意義重大。

2.4 控制目標(biāo)

眾所周知傳統(tǒng)螺桿機(jī)組應(yīng)用的是熱力膨脹閥，機(jī)組運(yùn)行過程中在熱負(fù)荷變化以后，此時的膨脹閥開啟度就需要通過壓力、溫度平衡決定。自己做不到數(shù)字化控制，沒有足夠的準(zhǔn)確度與精度。本文所討論的對象是螺桿冷熱水機(jī)組，應(yīng)用的是電子膨脹閥。利用生產(chǎn)設(shè)備廠家給出的數(shù)據(jù)，該壓縮機(jī)可調(diào)節(jié)范圍在50至100%之間。不過在筆者實(shí)驗中卻得出，依靠壓縮機(jī)自己調(diào)節(jié)，在機(jī)組負(fù)荷變小以后，此時的機(jī)組軸功率速度顯然已經(jīng)跟不上制冷量減少速度，這意味著該階段EER值在大幅度降低。也就是說運(yùn)行中需要做好排氣量控制。壓縮機(jī)排氣量需要超過75%，這樣才能夠保障節(jié)能效果、節(jié)能質(zhì)量。

3 機(jī)電自動控制中的微機(jī)計算機(jī)控制技術(shù)

從科技的發(fā)展條件、發(fā)展背景來看，當(dāng)前信息技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)有充分結(jié)合。微型計算機(jī)控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)控制、馬達(dá)控制、報警技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、A/D以及D/A、現(xiàn)場總線、PID控制等一系列技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)電設(shè)備的自動控制提供了極大的支持。這些技術(shù)讓設(shè)備的修改、維護(hù)與使用變得十分直觀、簡便和清晰。單片微型計算機(jī)在芯片組中完成了對A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信口、定時器、計數(shù)器、RAN、CPU、ROM等一系列部件的集成?？刂葡到y(tǒng)依靠計算機(jī)測量參數(shù)根據(jù)特定數(shù)學(xué)模型計算最佳給定值。在調(diào)節(jié)器的支持下保障工作有著穩(wěn)定狀態(tài)。利用最優(yōu)控制、分級控制、集中控制、順序控制辦法頂替人腦功能，解決各種人們所需要處理的問題。

4 涼茶生產(chǎn)加工中自動控制機(jī)電一體化的應(yīng)用

4.1 生產(chǎn)加工設(shè)備應(yīng)用

利用機(jī)電一體化自動控制系統(tǒng)，涼茶生產(chǎn)的效率得到了很好的提升。在涼茶生產(chǎn)中的每一步工藝和加工流程參數(shù)都得到了精準(zhǔn)化處理能夠精準(zhǔn)殺毒。此外該技術(shù)還能夠有效控制生產(chǎn)現(xiàn)場的空氣進(jìn)入，以免茶葉被空氣中的養(yǎng)分所氧化，減少茶葉成分流失。此外在煮茶過程中，因為有自動控制機(jī)電一體化技術(shù)的支持，能夠隨時測量水中的溫度，以此保障煮茶文水浴質(zhì)量，最大化煮茶質(zhì)量和效益。在流水線式的操作中減少了人工操作的誤差發(fā)生可能性，保障了產(chǎn)品最后的合格率與生產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 涼茶生產(chǎn)中的自動控制機(jī)電一體化技術(shù)

在機(jī)電一體化技術(shù)的支持下，很好的規(guī)避了過去傳統(tǒng)模式生產(chǎn)中人為失誤的發(fā)生概率。并且能夠應(yīng)對傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備不只能的問題。操作中的每一個環(huán)節(jié)都可以停止，而過去往往無法在操作半路停止，因為很有可能會影響到后面的生產(chǎn)精度和質(zhì)量。傳統(tǒng)生產(chǎn)需要在設(shè)備發(fā)生故障以后才可以停止設(shè)備運(yùn)作。比如因為人為因素導(dǎo)致大量劣質(zhì)茶品進(jìn)入到生產(chǎn)線，污染與影響到整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量。而在自動控制機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用以后，能夠在第一關(guān)就把握與驗證茶葉質(zhì)量。并且可以精細(xì)化殺菌，從源頭減少茶葉的質(zhì)量問題，保障了產(chǎn)品的性質(zhì)，不會影響到?jīng)霾璧目诟?。自動化控制技術(shù)有效解決了過去所遇到的各種問題。

5 結(jié)語

隨著科技不斷發(fā)展、人們不斷探索的過程中，計算機(jī)控制技術(shù)漸漸實(shí)現(xiàn)了全面的普及。在人們的生活、生產(chǎn)、國家防衛(wèi)中均有所體現(xiàn)。因為PLC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多，所以才會在每個行業(yè)中出現(xiàn)。相信在經(jīng)濟(jì)、科技以及社會進(jìn)一步發(fā)展的未來，機(jī)電自動控制技術(shù)會有更廣泛的使用范疇。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁健.機(jī)電自動控制中傳感器技術(shù)的應(yīng)用分析[J].數(shù)據(jù)通信，2019（04）：52-54.

[2] 雒雪峰.機(jī)電一體化設(shè)計理念與自動控制技術(shù)應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（18）：5-6.