机械自动控制技术的发展与革新

彭菲

（湖南省长沙市雅礼中学 410007）

机械自动控制技术的发展与革新

彭菲

（湖南省长沙市雅礼中学 410007）

机械自动控制技术对于工业的发展起着决定性作用，随着社会生产水平的提高，对机械自动化控制技术也提出了更高的要求，为了满足生产需求，大量新型机械自动控制技术研究出来。本文主要针对机械自动控制技术的发展与革新进行分析。

机械自动控制技术；研究进展；分析

伴随着科技工业的不断发展，机械自动化生产逐步取代人工生产，在多个产业领域得到了广泛的应用。利用机械自动化控制技术，可以提高产品的品质和产量，同时对于保障人身安全、改善劳动环境、降低劳动强度、提高生产效率以及节约材料和削减成本具有重要意义。本文通过整理相关文献资料，介绍当前机械自动控制技术的研究进展，探讨其发展方向。

当前，随着社会生产水平的提高，对机械自动化控制技术也提出了更高的要求，为了满足需求，科研人员也在不断的积极研发和试验新的控制技术。下文重点介绍全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算控制器技术以及运动控制卡技术的特点与应用。

1 全闭环交流伺服驱动技术

数字式交流伺服系统由于调试和使用简单，并且符合当今数字化控制模式的潮流已经广泛应用于定位精度或者相应要求比较高的机电产品中。这种系统的驱动器采用先进的数字信号处理器，通过对光电编码器的位置采样，构成位置与速度的闭环控制系统，利用处理器的高速运算能力，自动完成整个系统的增益调节。利用驱动器自带的快速傅里叶变换功能，消除机械共振。

随着对控制精度的要求越来越高，通常采用的是半闭环交流伺服驱动技术，已经难以满足相关的需求了。经过科研工作者的努力，研制出全闭环交流伺服系统。目前国外最先进的全闭环交流伺服系统将位置反馈元件安装到终端机械运动部件上作为位置环，电机编码器作为速度环，用以消除机械传动存在的间隙，补偿机械传动部件的制造误差，获得很高的定位精度。目前这种伺服系统已经应用于自动化设备的改造和研制中，具有广泛的应用前景。

2 直线电机驱动技术

传统机床系统采用旋转电机驱动，受机械结构的限制，相关性能无法实现大的突破，科研人员将更多的精力投入到直线电机驱动技术的研发当中。直线电机驱动技术取消了从电机到工作台之间的所有机械中间传动环节，将机床传动链长度缩短为零，这种“零传动”达到了旋转电机驱动技术无法达到的性能。比如：相应速度快、精度高、动刚度高、速度快、行程长度无限延伸、噪音低等。

直线电机驱动技术目前已经在机床行业得到广泛应用。比如Ingersoll公司生产的HVM600卧式加工中心，用来生产气缸盖，其生产效率和非直线电机驱动的加工中心相比提高了90%，大大提高了生产效率。

3 可编程计算机控制器技术

世界上第一台可编程控制器（PLC）诞生于20世纪60年代的美国，经过五十多年的发展，结合电子计算机技术和微电子技术的发展，目前已经成功升级至新一代的可编程计算机控制器（PCC）。与传统的PLC相比，PCC最大的优点在于多线程的操作系统以及丰富的应用软件。

PCC可以方便地根据项目各部分不同的功能需求，分别编制出控制程序模块，这些模块在独立运行的同时还能关联彼此的数据，这些模块经过编制和调试以后，可以打包下载到PCC的CPU中，在操作系统的管理下并行运行，从而实现整个项目的控制要求。PCC在工业控制中具有强大的功能优势，代表了未来的发展潮流，虽然目前应用技术尚未成熟，但凸显出强劲的发展潜力。

4 运动控制卡技术

运动控制卡指基于工业PC机，用于各种运动控制场合的尚未控制单元之中。运动控制卡一般采用专业芯片或者高速DSP作为运动控制核心，通常用于控制步进电机或者伺服电机。运动控制卡一般和PC机构成主从式控制结构，并配有开放的函数库，方便用户在DOS或者WINDOWS系统平台上根据所需进行自主开发控制系统。正是由于这种开放性，使得运动控制卡能够广泛应用于各种机械自动控制技术设备。目前在国外运动控制卡技术非常流行，运动控制卡也形成了独立的行业，诞生了许多经典的产品。我国运动控制卡技术发展较迟，目前与美国公司的产品仍存有较大的差距。

机械自动化控制技术在未来朝高精度、高速度、智能化、网络化的方向发展，其在工业生产领域中具有广阔的应用前景，是数控机床的关键技术，对于提升整个国家的制造业水平和工业现代化进程意义重大。我国在这方面起步较晚，与国外先进水平存在较大的差距，早期机械制造自动化系统采用的是简单生产线模式，进入到20世纪60年代，在电子计算机的普及下，加工中心、数控机床、计算机辅助制造、计算机辅助设计、自动化仓库等得到了迅速的发展，大量柔性制造系统研制而出，但是，由于机械自动化程度偏低，很多工艺都是借鉴国外发达国家研究而来，技术水平有限。这需要相关科研工作者在结合国外先进技术的基础上，加大研发力度，让我国的机械自动化控制技术可以得到进一步发展。

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