對機(jī)電一體化技術(shù)中電機(jī)控制的研究

阮麗秀

對機(jī)電一體化技術(shù)中電機(jī)控制的研究

阮麗秀

（天津市寶坻中等專業(yè)學(xué)校，天津，301800）

由于我們國家各項電子技術(shù)的進(jìn)步以及微電子技術(shù)的發(fā)展，帶動了機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，使其能夠在現(xiàn)代電機(jī)控制之中獲得很多的應(yīng)用，這也在一定程度上促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展之中機(jī)電一體化是最關(guān)鍵的一部分內(nèi)容，它的發(fā)展給我們國家的機(jī)械制造業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇，能夠在最大程度上保證提升生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)過程中少不了機(jī)電一體化，但是其需求和電機(jī)控制之間的矛盾越來越明顯，所以對該技術(shù)下電機(jī)控制進(jìn)行深入研究。基于此，本文將會重點(diǎn)分析其控制技術(shù)以及具體的控制策略，以此平衡兩者之間的關(guān)系。

機(jī)電一體化；電機(jī)控制；研究

引言：

機(jī)電一體化就是把電子技術(shù)應(yīng)用到信息的溝通上、傳播控制方面等等，從其構(gòu)成內(nèi)容上分析就是電子技術(shù)和機(jī)械的相互融合，以此保證兩者之間的優(yōu)勢能夠互為一體共同促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的提升機(jī)電一體化漸漸變成了一門專業(yè)的學(xué)科，它將電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及各項機(jī)械技術(shù)全部集成在一起，使得最終的工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗、高質(zhì)量。該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展使得電機(jī)使用效率大大提升，但是很多人卻忽視了對該設(shè)備的控制，因此對其進(jìn)行詳細(xì)分析具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 概述

1.1 概況

機(jī)電一體化也就是把電子技術(shù)融合到機(jī)械之中，主要涵蓋有信息的處理功能、動力功能以及傳播控制功能等等，換句話來說也就是把機(jī)械裝置和電子技術(shù)相互融合在一起。當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步使得該技術(shù)被應(yīng)用到了各個領(lǐng)域之中。在該技術(shù)基本特點(diǎn)的支持之下把電子技術(shù)、信息技術(shù)以及信息轉(zhuǎn)換技術(shù)等全部用最科學(xué)的方式以及合理的配置應(yīng)用到各領(lǐng)域之中，使其能夠構(gòu)建起來良好的組織機(jī)構(gòu)[1]。在原有功能的加持之下使其行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量、低能耗以及安全發(fā)展；另外還能夠保證整個機(jī)電系統(tǒng)能夠達(dá)到最科學(xué)的系統(tǒng)技術(shù)。在這其中衍生的產(chǎn)品也是非常重要的部分。比如DSP裝置，它將機(jī)電一體化融入其中，以此實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制和保護(hù)。

1.2 發(fā)展?fàn)顩r

在上世紀(jì)60年代的時候該技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)雛形，在最開始電子技術(shù)和裝置之間的融合獲得了極大的發(fā)展，但是迫于當(dāng)時電子技術(shù)的落后性使其兩者之間的融合受到影響。再到后來微型計算機(jī)的出現(xiàn)給其一體化發(fā)展帶來了契機(jī)，提供了相應(yīng)的技術(shù)支持以及物質(zhì)支持。最后光纖技術(shù)、智能計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給機(jī)電一體化帶來了進(jìn)一步發(fā)展的契機(jī)和背景，因此各個領(lǐng)域都展開了更加深入的研究，使得機(jī)電一體化迅速發(fā)展。

1.3 使用范圍

該技術(shù)主要適用于兩個主要的方面，分別是數(shù)控機(jī)床自動化以及自動化生產(chǎn)線。在過去的半個世紀(jì)中數(shù)控機(jī)床經(jīng)過一系列的發(fā)展不管是在構(gòu)造還是在操作上都有了很大的提升。因為機(jī)電一體化技術(shù)使用的是無限制的設(shè)計原則，并且始終將提升客戶的收益作為主要目標(biāo)，使得其硬件構(gòu)造體系和相應(yīng)的功能能夠滿足基本的接口標(biāo)準(zhǔn)，并且具有相應(yīng)的階段性及包容性。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多渠道控制，所以一般情況下每個機(jī)床都能具備同時控制以及加工不同機(jī)床或者一定數(shù)量機(jī)床的功能[2]。該技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，其系統(tǒng)具有搬運(yùn)物資、破損檢驗以及控制機(jī)械手等功能。電機(jī)控制是將單片機(jī)控制作為主要內(nèi)容，然后在其中添加專業(yè)的芯片和模板，共同組成構(gòu)造緊密的數(shù)控裝置。因為該系統(tǒng)本身具有多級網(wǎng)絡(luò)功能，所以會將系統(tǒng)的組合以及構(gòu)造復(fù)雜系統(tǒng)的能力提升到一個嶄新的階段上。目前機(jī)電一體化被運(yùn)用到了各行各業(yè)之中，主要包含了自動化設(shè)備設(shè)施以及自動化生產(chǎn)線以及自動機(jī)械等方面。比如一些大件的機(jī)器和零部件，產(chǎn)品包裝印刷生產(chǎn)線等等。

2 電機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)狀

因為機(jī)電一體化已經(jīng)在我們國家獲得了長足的進(jìn)步和發(fā)展，所以其電機(jī)裝置的維修和保護(hù)也相應(yīng)獲得了一定的發(fā)展，對此電機(jī)控制便誕生了。它的出現(xiàn)給我們國家機(jī)電行業(yè)方面帶來一定的支持和保證，是其行業(yè)之中最重要的組成部分。電機(jī)控制的誕生和發(fā)展本身就是科學(xué)技術(shù)發(fā)展下時代進(jìn)步的必然產(chǎn)物，同時又是國家政策大力倡導(dǎo)的一項重要舉措[3]。因為它本身能耗低，成本小，能夠被應(yīng)用到各個領(lǐng)域和行業(yè)之中，以此促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，和社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律有著極為細(xì)致的吻合度以及規(guī)律。

當(dāng)下電機(jī)控制的各項設(shè)備及設(shè)施之中還有很多情況是無法預(yù)見和解決的。電機(jī)設(shè)備總體的故障率是由電機(jī)控制裝置所決定的，對此要想能夠減少故障的發(fā)生概率就要保證有一個能夠被信賴的電機(jī)控制保護(hù)裝置。現(xiàn)如今機(jī)械自動化所占據(jù)的比例越來越大，原先以人工為基礎(chǔ)的工作內(nèi)容都轉(zhuǎn)變成為了由機(jī)械完成，電機(jī)設(shè)備的使用頻率以及使用時間都得到了一定程度的增加，這就導(dǎo)致原先由電流和電壓所決定的機(jī)器使用壽命就受到了極大的限制[4]。這些問題要想能夠順利解決就需要相應(yīng)的工作人員在一定時間以及多方的試驗檢測之中找到維護(hù)電機(jī)設(shè)備的方法。從當(dāng)下的研究內(nèi)容能夠發(fā)現(xiàn)在其電機(jī)設(shè)備之前就應(yīng)該要先將日后的維護(hù)管理工作方式考慮進(jìn)去，以此做好相應(yīng)的規(guī)劃以及統(tǒng)計，確保今后維護(hù)工作的順利進(jìn)行；其次還應(yīng)該要明確該裝置保養(yǎng)的基本思路，并且能夠不斷研發(fā)和更新裝置，使其發(fā)展更加具有開放性；最后就是要將分析和研究的渠道進(jìn)行轉(zhuǎn)變，裝置在運(yùn)行的時候要將實(shí)際的情況作為基礎(chǔ)，以此保證維護(hù)工作質(zhì)量及效率。

3 控制策略

電機(jī)裝置在運(yùn)行的時候經(jīng)常會出現(xiàn)故障，這主要是因為其變頻器的輸出電壓以及電流不具有穩(wěn)定性，所以將其進(jìn)行控制最主要的目的就是要保證基本的安全性。電機(jī)設(shè)備本身是由兩個基本的單元所組成的，分別是驅(qū)動單元以及控制單元。其中驅(qū)動單元就是在傳感器以及伺服電機(jī)的作用之下所完成工作內(nèi)容的；另外控制單元就是在變頻器等設(shè)備作用之下完成工作內(nèi)容的[5]。這兩個單元之間彼此協(xié)調(diào)，促進(jìn)電機(jī)設(shè)備的發(fā)展，對此要想實(shí)現(xiàn)對電機(jī)設(shè)備的控制就應(yīng)該要從這兩個方面入手。

3.1 對其電機(jī)的速度和閥位進(jìn)行控制

電機(jī)在運(yùn)行的時候除了要依靠每一個零部件之間的相互協(xié)調(diào)，還必須要對閥門的速度進(jìn)行控制。目前我們國家已經(jīng)在該領(lǐng)域之中研究了很多年，并且所取得的研究成果以及經(jīng)驗的累積都已經(jīng)達(dá)到了一定的程度。目前在對其速度控制的方式上主要使用的就是速度環(huán)與位置環(huán)相互結(jié)合的控制方式。在實(shí)際進(jìn)行控制的時候要是其閥門擁有非常大的流量則應(yīng)該要保證速度的均勻性。因為很多參數(shù)是難以保證和明確的，所以就給我們的工作帶來了一定的負(fù)面影響，針對于此就要將閥門的實(shí)際情況作為參考的基礎(chǔ)，對閥門的速率進(jìn)行深入的調(diào)整。這就要使用到微處理器，它能夠根據(jù)變頻器所輸出的電壓和電流計算出來力矩，要是最終輸出的力矩比設(shè)定的要大，其速度就會降低。

3.2 審查電能的精準(zhǔn)性

在對電機(jī)進(jìn)行控制的過程之中審查就是要對電機(jī)的電壓以及電流等參數(shù)進(jìn)一步的明確。具體來說就是要將這些參數(shù)定期使用科學(xué)合理的方式進(jìn)行檢測，然后將檢測的最終結(jié)果再進(jìn)行科學(xué)的分析，以保證其電流和電壓等參數(shù)能夠達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)[6]。這一行為能夠?qū)a(chǎn)生的故障進(jìn)行判定。在檢測的時候原先的檢測工具已經(jīng)無法滿足當(dāng)下的檢測需求了，比如電流互感器以及電壓互感器等，所以這就要求要使用專業(yè)的檢測工具進(jìn)行檢測工作。當(dāng)下使用最多的就是霍爾型的電流互感器，這種互感器一方面能夠保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另外一方面能夠根據(jù)實(shí)際情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉。

3.3 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)

電機(jī)維護(hù)是電機(jī)控制的重要基礎(chǔ)，對此具體維護(hù)工作的重要性就不言而喻。一般維護(hù)工作主要有三個方面，分別是電機(jī)運(yùn)行之前的準(zhǔn)備工作、運(yùn)行之中的管理工作以及日常的保養(yǎng)。電機(jī)的啟動之前應(yīng)該要確保電源是否有電，啟動器是否存在異常以及熔絲的規(guī)格是否符合要求；另外還要檢查電機(jī)其外殼是不是接地。在接通電源之后要觀察電動機(jī)、機(jī)械的運(yùn)作情況等，要是發(fā)現(xiàn)異常的話應(yīng)該要馬上切斷電源。

4 發(fā)展趨勢

4.1 急需找到新突破

隨著電機(jī)控制理論的研究和發(fā)展在未來將會使用到故障建模以及相應(yīng)的仿真計算。把電機(jī)故障之中的各個敏感檢測量全部使用具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并以此做出具體的判斷和研究。能夠在最大程度上確保電機(jī)裝置的敏感度以及精準(zhǔn)度，還能夠給往后該方面理論的研究帶來一定的參考依據(jù)，有利于后續(xù)突破性研究可以順利發(fā)展。

4.2 利用和開發(fā)新技術(shù)

在未來充分利用新技術(shù)以及開發(fā)新技術(shù)將是電機(jī)控制中最重要的一項內(nèi)容，比如實(shí)行監(jiān)測性的保護(hù)，在一些技術(shù)支撐下能夠?qū)﹄姍C(jī)的具體運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，然后把監(jiān)測到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，再通過科學(xué)的比對分析判定故障的嚴(yán)重程度以及具體類型，最后再實(shí)行相應(yīng)的補(bǔ)救措施。這樣除了能夠保證將電機(jī)控制落實(shí)到現(xiàn)實(shí)之中，還能夠在故障發(fā)生之前就發(fā)出相應(yīng)的警報，最根本的就是能夠達(dá)到防患于未然的目的。

4.3 未來裝置更加配套

在國外一些發(fā)達(dá)國家將電機(jī)保護(hù)以及控制裝置進(jìn)行配套生產(chǎn)是十分普遍的，但是在我們國家目前還是逐一生產(chǎn)的模式，這在一定程度上增大了生產(chǎn)的成本。所以對于這樣的情況應(yīng)該要根據(jù)自身發(fā)展的基本需求引進(jìn)一些先進(jìn)的經(jīng)驗和技術(shù)，在未來根據(jù)我們國家該市場發(fā)展的前景空間以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不斷將裝置的質(zhì)量以及等級進(jìn)行提升，保證電機(jī)保護(hù)以及控制裝置進(jìn)行配套生產(chǎn)和研究，促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)束語

從當(dāng)下的電機(jī)控制情況來說還是存在控制不足的問題，除此以外還有一些外界因素的影響阻礙著其發(fā)展。但是在未來技術(shù)的發(fā)展之下現(xiàn)在所存在的缺陷一定會被消除，也能夠給其未來的發(fā)展指明方向，比如仿真技術(shù)與紅外技術(shù)的應(yīng)用等，這些都會為電機(jī)控制的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

[1] 曹培英.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制的探討[J].科技展望,2016,26(20).

[2] 王保剛.基于機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)電控制研究[J].工程技術(shù):全文版,2016(7):00216-00216.

[3] 董新.關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)中電機(jī)控制探討[J].技術(shù)與市場,2018(6).

[4] 趙佳.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制分析[J].工業(yè)c,2016(6):00276-00276.

[5] 吳定華.機(jī)電一體化中電機(jī)設(shè)備的控制保護(hù)問題分析[J].工程技術(shù):全文版,2016(11):00231-00231.

[6] 范彥博.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制和保護(hù)探討[J].工業(yè)b,2017(2):00232-00232.

Research on Motor Control in Mechatronics Technology

Ruan Lixiu

(Tianjin Baodi Secondary Professional School，Tianjin，301800)

Due to the advancement of various electronic technologies in our country and the development of microelectronics technology, the progress and development of mechatronics technology has been promoted, enabling it to obtain many applications in modern motor control, which also promotes to some extent. The future development of mechatronics technology. In the development of modern industry, mechatronics is the most crucial part. Its development has brought development opportunities to our country's machinery manufacturing industry, and it can guarantee the efficiency and quality of production to the greatest extent. In the process of modern industrial construction, electromechanical integration is indispensable, but the contradiction between its demand and motor control is more and more obvious. Therefore, the motor control under this technology is deeply studied. Based on this, this paper will focus on analyzing its control technology and specific control strategies to balance the relationship between the two.

mechatronics; motor control; research

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2019.03.031

TH-39

A

1672-9129(2019)03-0090-04

阮麗秀（1981-）女，漢，天津，教師，講師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：機(jī)電一體化