機電傳動控制系統(tǒng)的基本要素及功能

吳曉帆

摘 要：隨著時代的發(fā)展和進步，越來越多的先進機電設備使用到了生產中，其對生產力起到了很大的促進作用。對于機電設備來說，傳動控制系統(tǒng)是其核心的部分，因此，這就需要機電傳動控制系統(tǒng)具有良好的性能，下面，本文就針對機電傳動控制系統(tǒng)的基本要素及功能進行探究，來了解其究竟是具有哪些基本要素和功能來實現(xiàn)控制的。

關鍵詞：機電設備；傳動控制系統(tǒng)；基本要素；結構功能

中圖分類號：TS73 文獻標志碼：A

0 前言

近年來，科技水平的進步帶動了機電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展，機電傳動控制系統(tǒng)也是越來越完善，從而有效地提高了機械設備的工作效率。機電傳動控制系統(tǒng)的使用要求不同，也會造成其系統(tǒng)的結構組成不同，但是，對于機電傳功控制系統(tǒng)來說，其主要是有相應的基本要素以及功能組成，而其究竟具有哪些基本要素與功能，這也是本文主要研究的重點內容。

1 機電控制系統(tǒng)的分類

根據(jù)使用環(huán)境和使用內容的不同，就需要選擇相應的機電控制系統(tǒng)，根據(jù)機電系統(tǒng)的組成原理來進行分類，可以將機電控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)以及半閉環(huán)控制系統(tǒng)等3種類型。機電控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。

1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)

對于開環(huán)控制系統(tǒng)來說，其只受到輸入量的控制而產生相應的變化，對于每一個參考輸入量來說，開環(huán)控制系統(tǒng)都會存在一個與之相對應的固定的工作狀態(tài)，同時在開環(huán)控制系統(tǒng)中，也不存在相應的反饋回路，而反饋回路主要是將開環(huán)控制系統(tǒng)中的輸出量經(jīng)過不斷地變換后，進而將其部分或者全部返回到相應的輸入量，然后將相應的輸入量進行輸入到開環(huán)控制系統(tǒng)中。這種開環(huán)控制系統(tǒng)的控制以及驅動裝置都是根據(jù)機床相應的坐標進給的控制信號，來實現(xiàn)將工作臺推動到相應的指定位置。

1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)

對于閉環(huán)控制系統(tǒng)來說，其系統(tǒng)控制的實現(xiàn)主要是有著反饋回路的作用，其系統(tǒng)的實際輸出量就受到其輸入量和輸出量的雙重影響，輸出量主要是通過反饋回路來對輸入量進行影響，而輸入量又影響著其輸出量，從而形成一種循環(huán)作用。全功能型的CNC機器人就是屬于一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，在其機床的傳動控制系統(tǒng)中，其坐標的位置信息就是其直接的輸入量，而這個輸入量是通過相應的測量元件進行測量的，這個測量元件是在相應的工作平臺上進行安裝的，它一般為長光柵等位移的測量元件類型。

1.3 半閉環(huán)控制系統(tǒng)

對于半閉環(huán)控制系統(tǒng)來說，其主要是將以交流和直流的伺服電動機角位移的信息數(shù)據(jù)作為其輸出量，進而使用相應的圓光柵作為其反饋元件。半閉環(huán)控制系統(tǒng)也是目前大多數(shù)CNC機床所使用的控制系統(tǒng)，這主要是由于這種控制系統(tǒng)具有諸多的使用優(yōu)勢。半閉環(huán)控制系統(tǒng)其并沒有將伺服電動機和工作臺之間傳動機構以及工作臺自身包括在內，因此其系統(tǒng)在使用的過程中比較容易調整，使用比較方便。

2 機電傳動控制系統(tǒng)的基本要素和功能

2.1 機械裝置

在機電傳動控制系統(tǒng)中，機械裝置是實現(xiàn)機電傳動的必要部分，其主要有輸入部分、傳動部分、轉換部分、輸出部分以及安裝固定部分組成，機械裝置的機械零件主要的類型形式包括齒輪、鏈輪、帶輪以及渦輪等，進而組合形成相應的運動副，運動副進行組合就形成了傳動鏈，比如，機電傳動系統(tǒng)中的滾珠絲杠副機械裝置，其主要由絲杠、滾珠以及螺母等零件組成，進而其將旋轉運動的方式轉變?yōu)橹本€運動的方式，或者將直線運動的方式轉變?yōu)樾D運動的方式，它是傳統(tǒng)的滑動絲杠機械裝置的進一步改進，對于機電傳動控制系統(tǒng)機械裝置來說，其傳動鏈是越短其傳動的效果就會越好。

2.2 執(zhí)行裝置

對于機電傳動控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置來說，它主要是由電壓、氣壓以及液壓等元件來作為工作的動力源，這在機電傳動控制系統(tǒng)中也比較常見，比如動力源為電的直流電動機、步進電動機、直流伺服電動機以及比例電磁鐵等，都是機電傳動控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置，對于直流電動機來說，其主要原理是根據(jù)相應的電流導體在其磁場的受力作用來實現(xiàn)電流的產生，進而帶動相應的機械設備進行工作。在選擇使用執(zhí)行裝置的時候，需要重點考慮相應的執(zhí)行裝置和機械裝置是否協(xié)調和匹配，看其是否在低速、大扭矩以及大推力的場合下滿足使用的要求。

2.3 傳感器與檢測裝置

對于機電傳動控制系統(tǒng)的傳感器與檢測裝置來說，其主要是體現(xiàn)一種檢測的功能，傳感器主要是針對被測的對象進行信息的獲取，進而這個信息作為檢測機電系統(tǒng)的所要依據(jù)和參考的物理量、生物量以及化學量，一般對于傳感器來說，主要是將被測非電量進而轉化為相應的電信號，從而用于顯示以及構成相應的閉環(huán)控制系統(tǒng)。隨著科技的發(fā)展，傳感器和檢測裝置也朝著智能化和數(shù)字化方向發(fā)展，因此，在進行傳感器與檢測裝置的選擇中，也需要考慮其和使用條件的匹配性以及優(yōu)越性。

2.4 動力源

對于機電傳動控制系統(tǒng)的動力源來說，其就是指帶動或者驅動其電動機進行工作的電源、驅動其液壓系統(tǒng)工作的液壓源以及驅動其氣壓系統(tǒng)工作的氣壓源等，其主要對機電傳動控制系統(tǒng)起到保證運轉的功能。對于機電傳動控制系統(tǒng)的動力源類型，主要包括直流調速器、交流伺服驅動器、變頻器以及步進電動機驅動器等，而其液壓源主要是指液壓站，氣壓源主要是指空壓站，在進行使用的時候，一定要注意動力源和執(zhí)行器以及機械部分是否匹配。對于伺服驅動器的動力源來說，其主要是通過功率的驅動單元來實現(xiàn)對輸入的三相電進行整流，整流好的三相電在通過三相正弦電壓逆變器變頻來實現(xiàn)對三相永磁式的同步交流伺服電機的驅動。

2.5 信息處理與控制裝置

對于機電傳動控制系統(tǒng)的信息處理與控制裝置來說，其主要是起到控制的作用，這也是機電傳動控制系統(tǒng)的核心部分，機電傳動控制系統(tǒng)要想實現(xiàn)傳動的效果，其全程都是通過相應的控制手段來實現(xiàn)的，其主要是通過各種控制器來與相應的控制部件進行協(xié)調匹配，進而實現(xiàn)預期的控制功能。由于信息處理與控制裝置是機電傳動控制系統(tǒng)的核心部件，其也占據(jù)了機電傳動控制系統(tǒng)一半的成本，隨著時代的發(fā)展，信息技術與控制技術也在不斷地提高，對于機電傳動控制系統(tǒng)來說，信息技術與控制技術的先進性也直接決定了其競爭力的強弱。

結語

機電傳動控制系統(tǒng)在生產中使用十分廣泛，其對生產力的提高也是有著積極的影響，氣系統(tǒng)的性能也是主要依靠著相應的基本要素和功能來體現(xiàn)的，隨著時代的發(fā)展，機電傳動控制系統(tǒng)也要與時俱進，不斷進行改善和突破才能更好地應用帶生產發(fā)展中去。

參考文獻

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