淺談機電控制系統的控制方式

武威職業學院 黨仕梅

淺談機電控制系統的控制方式

武威職業學院 黨仕梅

作為現代工業化生產中應用的重要技術，機電控制技術是實現機電一體化、智能化的核心技術，特別是在高精尖技術的發展中，機電控制系統的應用愈發廣泛，作用愈顯重要。本文介紹了機電控制系統中常見的幾種控制方式及各自的優缺點和應用場景，以此加深對機電控制系統的認識和理解。

機電控制；控制方式；自動化控制

機電控制系統通過特制的機電傳感裝置，對機電設施的運行狀態和過程進行監督和控制，其中的控制裝置負責對系統的過程或狀態進行分析與比較，專門的執行裝置來完成系統中的執行環節。機電控制系統的控制方法并不單一，其可以是兩種方式的結合，而各種方式都具有自己的特點，文章就此進行一些探討。

1　機電控制的含義

機電控制技術是將電子技術和機械相關方面的技術有機結合而成的一項綜合技術，主要可分為控制技術與機電技術兩個部分，涉及到自動控制、傳感檢測、流體轉動等相關技術領域。機電控制技術的目的主要是開發和優化控制系統，以使控制系統的控制能力和管理能力實現最大化，達到更高的工作效率和效果。

2　機電控制系統的控制方式

1）反饋控制方式

反饋控制是機電控制系統中最基本的一種控制方式，也是目前應用最廣泛的一種系統控制方式。一個完整反饋型控制系統的工作原理是：在控制系統中，控制裝置對受控對象施加控制作用，完成相應控制操作的反饋信息則來自于受控對象的受控值，控制裝置收到反饋的受控值后，通過不斷地修正受控值的偏差直至為零，從而實現對受控對象的基本控制。通俗地說，每個人自身就是一個反饋控制系統，人的一切活動都體現著這樣的反饋控制原理，如人可以通過手拿筆寫字，汽車司機利用方向盤操縱汽車在馬路上行駛等這些生活中很常見的動作中都體現著反饋控制原理，在完成這些似簡單和普通的動作時，人都會通過信息判斷與信息反饋，不斷修正偏差值直至偏差為零，完成相應的動作。機電控制系統的反饋控制實質也是一個按偏差進行控制的過程。

2） 開環式控制方式。

開環控制方式分為兩種，第一種是按給定值操縱的，其對被控量、被控對象和控制裝置間的關聯進行控制，對給定值加以測量。系統的輸入量直接產生控制作用，當輸入量被給定時，就會產生與其相對應的輸出量，控制精度由校準的精度和所用元件決定。這種控制方式控制較簡單，但抗擾動性差、難以保證控制精度，又不具有糾偏能力，當被控量在工作過程中特性參數改變或受到外部干擾時都會被直接影響，從而與給定值發生偏差，系統也不能對偏差進行自動修正。然而該方式具有結構簡單、方便調整、成本低等優點，當擾動影響不大或者對精度要求不高時具有相當的實用價值。

另一種開環控制方式也叫作前饋控制或順饋控制，是按干擾控制的，其對擾動量進行測量，形成的補償作用使輸出量受到擾動的影響得以減小或抵消，對被控量進行控制、對破壞系統正常運行的干擾量加以測量，依次測量、計算干擾量，并執行至被控對象，在被控對象與控制裝置之間進行信號的單向傳遞，由于這種策略方式需要對干擾進行測量，所以僅可補償可測量的干擾，而不能控制不可測量的干擾或由于內部參數改變而影響的控制量。這種控制方式具有良好的抗擾動性與較高的控制精度，但適用范圍較窄，只適用于可測量擾動的場合。

3）復合式控制方式

復合控制就是將反饋控制方式與開環控制方式進行有機結合，反饋控制作為其基礎。由于反饋控制方式需要在收到外部因素干擾之后才能進行相應地修正工作，而在外部干擾未出現影響之前則不能進行相應地修正工作。因此，有機結合按擾動控制與按偏差控制的控制方式是比較合理的，能夠通過合適的補償裝置對主要擾動實施按擾動控制，并形成按偏差控制的反饋控制系統，使其他擾動導致的偏差得以消除。復合控制方式僅適用于干擾因素可測量的環境，而擁有一個補償裝置的控制系統也只能補償單個干擾因素，除此以外的干擾都不能起到有效的補償作用。在補償系統主要擾動的基礎上，復合控制方式可以更容易的設計反饋控制系統，也能得到更佳的控制效果。

機電控制系統根據受控主體的不同又可以分為手動控制與自動控制兩種。手動控制是通過人的信息判斷和具體操作實現控制過程。而自動控制是在無人在崗或沒有直接參與的情況下，通過利用外置設備或裝置（如計算機等）使被控機械或設備在生產過程中按設定的參數自動且有規律的運行。實際應用中，無論是手動控制還是自動控制，在已知機電控制系統的組織結構和設定參數后，在被輸入某一種信號后系統受控值的變化需遵循一些基本的要求，歸納起來主要有三個，即穩定性、快速性和精準性。穩定性是保證機電控制系統正常運行的基礎條件，系統長時間穩定運行還能夠逐漸減少產生的偏差。當系統受到干擾時受控值在大幅偏離期望值后，一個穩定的機電控制系統在經過一定過渡時間便會快速恢復到原來的預期狀態。相反，一個不穩定的控制系統，其受控值的變化只會隨著運行時間的增長而不斷發散，以致最終無法實現預定的控制任務。

伴隨著數控技術與計算機技術的不斷發展與應用，機電控制系統已經發展到了一個新的階段，即計算機數字控制。計算機數字控制通過計算機輔助設計（如AutoCAD軟件）與計算機輔助制造（如CAM軟件）共同協作，形成一個將產品的設計與制造一體化的系統，通過從產品的設計構思階段到完成產品的設計和制造的全過程進行全方位的自動化控制來提高生產效率，保證產品質量。

3　結束語

綜上所述，本文闡述了機電控制系統的含義和基本要求，主要介紹了機電控制系統中常用的幾種控制方式。具體來說，機電控制系統控制方式主要包括反饋式控制方式、開環式控制方式、復合式控制方式等。要實現機電控制系統的有效控制，要求在系統組成過程中，受控值的變化控制操作要嚴格遵循穩定性、快速性、精準性等基本原則，更要求行業和技術人員在實踐中不斷推動機電控制系統自動化的進程，真正實現機電控制系統的創新與發展，為企業和社會創造更大的經濟效益。

［1］劉志強.機電控制系統的控制方式分析［J］.煤炭技術，2009（08）.

［2］劉福祿.機電一體化技術的內涵與發展［J］.重慶工貿職業技術學院學報，2009（03）.