中國舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及特點(diǎn)

徐世章

摘要：舞臺機(jī)械運(yùn)動的發(fā)展歷史非常悠久，在歐洲已經(jīng)擁有上百年的歷史，在亞洲雖然起步較晚，但是舞臺機(jī)械在亞洲得到了迅速的發(fā)展，所以本文主要是對舞臺機(jī)械的發(fā)展歷程和它的控制系統(tǒng)理論進(jìn)行了分析，通過他的模式和特色來對中國的舞臺機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)提出一些發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：舞臺機(jī)械運(yùn)動；控制系統(tǒng)；發(fā)展模式；特色

在亞洲20世紀(jì)80年代以前，絕大部分的舞臺機(jī)械是手動控制模式，操作相對簡單，在80年代以后，中國舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)通過引進(jìn)吸收，技術(shù)得到了很大提升，通過舞蹈史詩《中國革命之歌》的演出，開創(chuàng)了中國舞臺機(jī)械運(yùn)動的先河。但中國的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)并沒有達(dá)到較高的水平，通過中國人民的共同努力，隨著上海大劇院和國家大劇院的正式啟動，中國的機(jī)械舞臺運(yùn)動取得了跨越式的發(fā)展。而在當(dāng)今社會，中國的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)已經(jīng)形成了集中的網(wǎng)絡(luò)體系，把自動化和智能化統(tǒng)統(tǒng)包含在控制系統(tǒng)當(dāng)中。

一、運(yùn)動控制系統(tǒng)的概述和構(gòu)成

運(yùn)動控制系統(tǒng)是主要以機(jī)械運(yùn)動為控制方式，使運(yùn)動的部件按照規(guī)定的參數(shù)來完成動作運(yùn)動控制系統(tǒng)從直流變?yōu)榻涣骺刂啤Ｒ驗(yàn)楝F(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，交流電使舞臺控制機(jī)械運(yùn)動范圍更加廣泛，具備更好的性能出現(xiàn)，展現(xiàn)出了它的優(yōu)勢，而運(yùn)動控制系統(tǒng)一般采用閉環(huán)系統(tǒng)來保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)對速度更好控制，采用電流環(huán)和速度環(huán)的兩環(huán)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)位置的跟蹤，一般會采用位置環(huán)速度環(huán)和電流環(huán)三種結(jié)構(gòu)共同使用。要想實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制系統(tǒng)的高性能，要采用閉環(huán)控制策略，另外也可以包括結(jié)構(gòu)控制，智能控制和自適應(yīng)控制等等。

另外，運(yùn)動系統(tǒng)一般有運(yùn)動控制卡驅(qū)動器和交流異步電機(jī)模式構(gòu)成。另外有同時(shí)具有其他等多種模式的組合。

二、舞臺機(jī)械運(yùn)動對控制系統(tǒng)的要求

在中國，舞臺機(jī)械運(yùn)動一般會包括升降，推拉，旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動，而舞臺機(jī)械運(yùn)動一般是單軸運(yùn)動，所以會在運(yùn)動的速度和位置上有一定的局限，而要想實(shí)現(xiàn)對舞臺機(jī)械運(yùn)動的控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下要求。

首先要可以改變運(yùn)動的速度和加速度，在舞臺機(jī)械運(yùn)動調(diào)速時(shí)，調(diào)速比應(yīng)該大于1：800，另外，目前中國機(jī)械運(yùn)動的最高速度為1.5m每秒左右，另外，在舞臺上要對運(yùn)動的位置精度有準(zhǔn)確的定位要求定位的精度一般控制在5mm以下，另外也要對多運(yùn)動速度同步運(yùn)行有一定的要求，在舞臺上進(jìn)行同步運(yùn)動時(shí)，要保證系統(tǒng)可以對同步精度地捕捉小于3mm到5mm。另外，舞臺機(jī)械要對允許的范圍內(nèi)展開保護(hù)，通過對緊急停車裝置的設(shè)立，來保證舞臺上的人員和設(shè)備的安全。

三、舞臺機(jī)械運(yùn)動控制的構(gòu)成模式

中國的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的核心是解決機(jī)械的運(yùn)動速度問題和加速度位置控制問題等，運(yùn)動控制主要是以自動控制為基礎(chǔ)，通過電機(jī)為控制對象，以電力電子及功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，組成高精度的電氣傳動系統(tǒng)。中國的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)主要是通過高速工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與控制臺進(jìn)行連接。中國的舞臺機(jī)械運(yùn)動起步較晚，在此期間外國的自動化控制領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了很大的變革，而中國的運(yùn)動控制系統(tǒng)也在迅速崛起，通過多功能數(shù)字矢量變頻器和交流電機(jī)的組合使用，為中國的舞臺機(jī)械運(yùn)動的發(fā)展取得了跨越式進(jìn)步，另外，通過變頻器的位控和驅(qū)動功能，是中國舞臺機(jī)械運(yùn)動的控制要求，在一定程度上得到了滿足。

四、舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

中國的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)選用的變頻器一般是有國際大公司生產(chǎn)的，他們的產(chǎn)品質(zhì)量性能是足夠可靠的，所以關(guān)鍵性的設(shè)備并不需要自己研發(fā)，減少了研發(fā)的成本。姑姑的舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)，充分的發(fā)揮了多功能變頻器的潛力，通過位置控制和同步控制，滿足了中國舞臺機(jī)械運(yùn)動的要求。另外，通過高精度為控一體化的功能，使舞臺機(jī)械的速度得到了保證。另外，通過自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，使中國的舞臺機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)有了更強(qiáng)能力的展現(xiàn)，自動控制技術(shù)具備了處理多變量函數(shù)的能力，而舞臺機(jī)械即使是多種操作，也可以通過自動控制系統(tǒng)按實(shí)現(xiàn)。并且采用自動控制技術(shù)和變頻器并不是只有舞臺機(jī)械廠家的專利，在進(jìn)行舞臺機(jī)械設(shè)備的制造和設(shè)計(jì)師完全可以擺脫對廠家的依賴，并且從事售后的技術(shù)人員也非常多，另外，采用通用模式可以使產(chǎn)品的價(jià)格透明，來減少成本的使用。

五、中國舞臺機(jī)械運(yùn)動模式的特色

5.1具有足夠的安全可靠性

從事舞臺機(jī)械工作的人員都深切明白，舞臺機(jī)械運(yùn)動會直接關(guān)系到人員的安全，在演出時(shí)同樣考驗(yàn)著舞臺設(shè)備的控制能力，所以，演出承辦部門永遠(yuǎn)把安全可靠放在第一位。

5.2設(shè)備具有實(shí)用性和先進(jìn)性

在舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的使用時(shí)，要注重實(shí)用性，通過對設(shè)備的測試，保證設(shè)備對舞臺機(jī)械控制的精度和速度等都有著嚴(yán)格的要求，另外，在評判系統(tǒng)的先進(jìn)與不先進(jìn)時(shí)，要從整體來看，不能單獨(dú)地追求一項(xiàng)技術(shù)。

5.3具備可操作性和可維護(hù)性

舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)是由人員操作的，所以要在操作界面上進(jìn)行操作的簡化，要建立的減少操作的步驟，并且將操作符合中國人的操作習(xí)慣，簡單易學(xué)。另外設(shè)備都會有它的使用期限，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，要可以清楚地明白故障的發(fā)生原因，先進(jìn)的控制系統(tǒng)應(yīng)該具有故障自診斷的功能。

5.4要具有足夠的性價(jià)比

舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)要具備足夠的性價(jià)比，造價(jià)高的系統(tǒng)不一定可以更適合使用，所以舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)在投資中的占的比例可以為投資越大的工程，舞臺的投資比例應(yīng)該越小。不管是大系統(tǒng)還是小系統(tǒng)，只要要求相同，建造出來的差別也不會很大，所以投資也是影響著舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的質(zhì)量。

結(jié)束語：中國的舞臺機(jī)械自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為了及自動化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化為一體的系統(tǒng)，并且圓滿的完成了中國的許多舞臺任務(wù)，所以今后要更加努力發(fā)展關(guān)于舞臺機(jī)械運(yùn)動的技術(shù)，通過技術(shù)的提升和人員設(shè)備的培養(yǎng)，來使中國的機(jī)械控制技術(shù)位于世界前列。

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