多傳感器數據融合在機電一體化自動控制中的應用

李婷婷

（晉中職業技術學院，晉中 030600）

1 引言

現如今，基于多傳感器數據融合的自動控制技術已經應用到很多工程建設中，為克服傳統機電一體化自動控制技術中的缺點，提出基于多傳感器數據融合的自動控制技術[1]，可有效提高機械效率，推動工業的發展。

2 基于多傳感器數據融合的自動控制技術設計

2.1 設定電動機轉速參數

基于多傳感器數據融合的自動控制技術高低直接影響機電一體化系統的技術水平。機電一體化系統運行過程中，需要安裝高配置的電機來完成數控機床進行加工。一般電機主軸的轉速為3000～4000r/min，為提高機械效率，對電機轉速要求較高，要求達到8000～10000r/min[2]。

2.2 計算電動機轉速

電動機的轉速可分為額定轉速和實際轉速，如果電動機在額定功率下工作，計算的電動機轉速就是額定轉速；如果電動機工作過程中功率是變化的，那么計算得到的轉速就是電動機的實際轉速，電動機轉速計算公式如下：

式中，n 代表電動機的轉速（r/min）；60表示每分鐘（s）；f表示電源頻率（Hz）；p 表示電動機旋轉磁場的極對數。

根據國家相關規定，電源的標準頻率為50圈/s，因此，在旋轉磁場中，轉速的大小與磁極對數有直接關系，旋轉磁場的轉速與磁極對數成反比，但是在實際應用過程中，電機的轉速往往低于旋轉磁場的轉速，當磁極對數分別為1、2、3、4、5時，對應旋轉磁場轉速分別為3000、1500、1000、750、600。

通過上述轉速公式可以得到電機的轉速，結合電動機工作時的電壓和頻率來研究機電一體化系統中自動控制技術的優勢。

2.3 確定電動機電壓

電動機電壓穩定性影響電動機轉速。電動機輸入電壓降低時，電動機轉速隨之降低，導致電動機轉矩也會降低，因為電動機的轉矩與電壓的平方是正比關系。電動機是將電能轉換成為機械能的過程，由于電壓降低會導致電磁力矩減小，因此要保證電動機電壓的穩定性來提高轉速，提高機電一體化系統的工作效率。

2.4 確定電動機頻率

電動機頻率改變會影響電動機的轉速。如果電動機頻率過高，會導致電動機轉速變高，轉速增大到一定程度時，電動機的實際功率會成倍增加，易造成電動機燒毀；如果電動機頻率過低，會影響電動機葉片應力，甚至降低葉片使用壽命。

2.5 實現多因素檢測

為了驗證本文技術的實用性能，實現多因素檢測機電一體化自動控制技術。

轉矩會影響電動機轉速，當電動機的轉矩小于50赫茲時，電動機的轉矩與頻率成正比；當電動機的頻率等于50赫茲時，電動機輸出功率達到最大值，稱為額定功率；如果電動機的頻率大于50赫茲時，電動機轉矩與頻率成反比。

電動機功率也會影響電動機轉速。如果電動機功率太小，會使電動機超載運行，造成電動機損壞；如果電動機功率太大，易造成輸出功率不能被完全利用，降低效率，浪費電費。

在工業制造和生產中，要隨時觀察影響機電一體化系統的各種不利因素，及時解決不利因素對機電一體化系統的影響。

3 基于多傳感器數據融合的自動控制技術實驗

實驗采用型號、額定電壓、額定功率均相同的電動機，使電動機運行轉矩、電壓和旋轉磁場的極對數都一致，適當增加電動機的頻率，分別采用自動控制技術和普通技術使電動機運行，電動機旋轉磁場的極對數一定，制作對比實驗，比較兩種技術的電動機轉速，實驗結果見圖1。

圖1 電動機轉速與頻率關系圖

實驗結果表明，隨著電動機頻率的增加，采用自動控制技術電動機轉速明顯高于普通技術，可提高機械效率。

4 結束語

本文多傳感器數據融合在機電一體化自動控制中的應用對提高機械效率具有重要意義，加強多傳感器數據融合在機電一體化自動控制中的應用，促使機電一體化走向智能化。本文研究的自動控制技術能有效加快電動機轉速，提高工作效率。希望本文研究為機電一體化系統提供有利依據。