機(jī)電控制系統(tǒng)控制方式相關(guān)研究

1、機(jī)電控制系統(tǒng)控制方式相關(guān)研究中圖分類號：tg文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1007-0745(2013) 01-0075-02摘要：以機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)際操作過程看來，自動(dòng)控制可 分為開環(huán)控制方式，包括給定值操縱的開環(huán)方式和按干擾補(bǔ) 償?shù)拈_環(huán)方式，按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式、開環(huán)控制與閉 環(huán)控制相結(jié)合的復(fù)合控制方式。關(guān)鍵詞：閉環(huán)控制機(jī)電復(fù)合控制控制系統(tǒng)開環(huán)控制一、機(jī)電控制系統(tǒng)概述對于機(jī)電控制系統(tǒng)而言，其最主要的任務(wù)便是使得被控 制的對象實(shí)際的控制量與目標(biāo)值保持一定。在整個(gè)控制的過 程中，相關(guān)觀察的任務(wù)一般是通過系統(tǒng)內(nèi)部的傳感裝置進(jìn) 行，而比較分析相關(guān)的任務(wù)則是通過系統(tǒng)整個(gè)的控制部分協(xié) 同完成，而具體的執(zhí)行

2、任務(wù)則是通過每一個(gè)執(zhí)行控件分任務(wù) 完成。對于機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)際控制過程如下圖1中所示：圖1：機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)際控制過程從上圖中我們不難發(fā)現(xiàn)，參與到控制過程的信號實(shí)際上 是來自于三條不同的通道，即是被控量、給定值以及干擾量。 而這些信號也是整個(gè)控制過程中最為主要的依據(jù)。根據(jù)信號 的來源不同，一般情況下自動(dòng)控制可以分為以下幾種最基本 的控制操作方式。二、開環(huán)控制方式概述（一）開環(huán)控制一一按照給定值進(jìn)行操作所謂的開環(huán)控制，實(shí)際上是按照給定值進(jìn)行控制的一種 方式，其具體測量的內(nèi)容也是給定值，而被控制的則是被控 量，被控對象以及控制裝置之間關(guān)系如下圖2中所示。其實(shí) 際的控制作用這是通過系統(tǒng)的直接輸入量所產(chǎn)生

3、的，只要鍵 入一個(gè)具體的輸入量，就會(huì)生成一個(gè)與之相對應(yīng)的輸出量， 而實(shí)際控制過程中的精度完全依賴與校準(zhǔn)以及所用元件的 精度。圖2：被控對象以及控制裝置之間關(guān)系示意圖對于開環(huán)控制而言，其控制方法較為簡單，不存在任何 的糾錯(cuò)能力、對于控制精度很難進(jìn)行保證、抗干擾動(dòng)性相對 較差，當(dāng)系統(tǒng)受到內(nèi)部或者外部的干擾時(shí)，實(shí)際控制過程中 特性參數(shù)極容易發(fā)生變化，這也會(huì)使得控制過程中的被控量 受到影響，使被動(dòng)量與給出的定值出現(xiàn)較大的偏差，但是系 統(tǒng)本身卻不能進(jìn)行任何的修改。但是因?yàn)槠洳僮鳌⒔Y(jié)構(gòu)的簡 單、成本低廉，如果是精度要求或者是影響相對較小的操作 環(huán)境下，開環(huán)控制就具有極高的實(shí)用性。在下圖3主要內(nèi)容 為某數(shù)控

4、機(jī)床常見的開環(huán)伺候系統(tǒng)控制是以圖：圖3：某數(shù)控機(jī)床常見的開環(huán)伺候系統(tǒng)示意圖這樣的系統(tǒng)主要的工作原理為：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服系 統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈沖到角度位移的變換， 它不用位置檢測元件實(shí)現(xiàn)定位，而是由驅(qū)動(dòng)裝置本身實(shí)現(xiàn)。 外部給定的指令脈沖送入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過 的角度正比于指令脈沖的個(gè)數(shù)，運(yùn)動(dòng)角速度由送入脈沖的頻 率決定。很明顯步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度均由此定值決 定，因此它是一種按給定值操縱的開環(huán)控制系統(tǒng)其控制精度 不高。（二）按照干擾補(bǔ)償方式的開環(huán)控制通過干擾補(bǔ)償控制相關(guān)的開環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)梢詼y 量的擾動(dòng)量實(shí)現(xiàn)有效的利用，并由此產(chǎn)生一種特殊的補(bǔ)償作 用，從而抵消

5、或者是較小擾動(dòng)對輸出量所造成的影響，下圖 4中主要表示了按照干擾補(bǔ)償相關(guān)的系統(tǒng)控制原理示意圖， 在這種控制過程中，因?yàn)樯婕暗氖菧y量干擾，所以一般情況 下只能夠?qū)梢赃M(jìn)行測量的干擾進(jìn)行一定的補(bǔ)償，對于一些 無法進(jìn)行測量的干擾，系統(tǒng)本身也無法進(jìn)行任何的控制。所 以，其控制的精度依然會(huì)受到設(shè)計(jì)原理上的諸多限制。圖4：按照干擾補(bǔ)償相關(guān)的系統(tǒng)控制原理示意圖這一種按照干擾補(bǔ)償相關(guān)的系統(tǒng)控制本身是直接通過 擾動(dòng)來取得相關(guān)的信息，并且借此對被控量進(jìn)行改變，所以 其抗擾動(dòng)性能辦較好，控制的精度也相對較高，但是其適用 條件有一定的限制性一一只適用于擾動(dòng)可以被準(zhǔn)確測量的 場合。三、通過偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制的方式通過偏

6、差進(jìn)行調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式是目前實(shí)用性最大， 適用性最廣泛的控制系統(tǒng)。在一般的反饋控制系統(tǒng)當(dāng)中，被 控量是需要被控制的，但是測量的對象是被控量與給定值之 間的偏差。系統(tǒng)可以根據(jù)具體的偏差進(jìn)行相應(yīng)的控制，只要 是被控量與給定值之間存在偏差，系統(tǒng)就會(huì)對其進(jìn)行自動(dòng)的 更正，對被控量所出現(xiàn)的偏差進(jìn)行不斷的修整，從而實(shí)現(xiàn)對 控制過程中需要被控制的對象實(shí)現(xiàn)有效地控制。下圖5中表 示的是被控對象以及控制裝置之間所存在的關(guān)系：圖5：被控對象以及控制裝置之間所存在的關(guān)系示意圖 對于這種控制方式而言，其本身的特點(diǎn)包括：因?yàn)楸豢?量需要返回與給定值進(jìn)行一定的比較，所以相應(yīng)的控制信號 鼻血沿著反饋通道進(jìn)行不斷循環(huán)的閉路

7、傳送，并且由此形成 一個(gè)閉合的回路，一般稱其為反饋控制或者是閉環(huán)控制。四、復(fù)合控制方式概述復(fù)合式控制是機(jī)電控制系統(tǒng)中將開環(huán)控制和閉環(huán)控制 相結(jié)合的一種有效地控制方法，其主要運(yùn)作原理是：在閉環(huán) 控制回路的基礎(chǔ)之上，附外添加上一個(gè)輸入信號或者是具有 擾動(dòng)作用的信息反饋通路，以此來達(dá)到提高機(jī)電系統(tǒng)控制精 度的效果。信息反饋控制裝置只有在外部出現(xiàn)了明顯的擾動(dòng)影響 之后，才能進(jìn)行有效的糾正工作，而在外部擾動(dòng)影響沒有出 現(xiàn)的時(shí)候是不能進(jìn)行正常有效的修正工作的。機(jī)電控制系統(tǒng) 按照擾動(dòng)控制的方法來進(jìn)行對系統(tǒng)的控制，在技術(shù)層面上來 說比按偏差控制方法要簡單的多，但是要注意的是，擾動(dòng)控 制方法只能在可以進(jìn)行有效擾動(dòng)測量的場合進(jìn)行運(yùn)用，并且 一個(gè)補(bǔ)償裝置只能對一個(gè)擾動(dòng)因素進(jìn)行有效補(bǔ)償，對其余的 擾動(dòng)起著很少或者跟不起不到補(bǔ)償作用。所以針對這一情 況，機(jī)電控制系統(tǒng)比較合理的控制方法是將按偏差控制方法 和按擾動(dòng)控制方法相互結(jié)合，取長補(bǔ)短。對于機(jī)電中的主要 擾動(dòng)采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償裝置來實(shí)現(xiàn)按擾動(dòng)進(jìn)行控制，與此同 時(shí)，在組成相應(yīng)的反饋控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)電的按偏差進(jìn)行控 制，來消除其余擾動(dòng)對機(jī)電控制系統(tǒng)產(chǎn)生的操作偏差。而這 樣將按擾動(dòng)控制方法和按偏差控制方法相互結(jié)合起來的控 制方法就稱之為復(fù)合控制方法。參考文獻(xiàn)：1 劉京誠，任松林，李敏等.智能型雙軸太陽跟蹤控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)j.傳感器與