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浅谈机械自动化中的运动控制新技术的应用

2012-7-8 19:59 浏览次数:449 我来说两句(0)
机械自动化,主要是指在将自动化技术应用于机械制造业之中,从而实现加工对象的自动连续性的生产,实现有效而优化的自动生产过程,从而加快生产之中的投入物的加工变换和运行速度。机械自动化的应用及其发展极大推动着这机械制造业的进步,而将运动控制新技术应用于机械自动化中又进一步促进机械工业自动的进步和应用领域的扩大。
  机械自动化,主要是指在将自动化技术应用于机械制造业之中,从而实现加工对象的自动连续性的生产,实现有效而优化的自动生产过程,从而加快生产之中的投入物的加工变换和运行速度。
  机械自动化技术的应用及其发展,是其行业技术改造和进步的主要手段,是机械制造业的技术发展的主要方向。可以说机械自动化的技术水准,不但对整个机械制造业的发展有影响,对国民经济各个部门的技术进步也有很大的直接影响。而将运动控制新技术应用于机械自动化中又进一步促进机械工业自动的进步和应用领域的扩大。
  随着如今现代科学技术的飞速发展,多种高新技术的不断引进和应用,使很多传统产业相应发生变革。在此潮流中,传统产业之一的机械工业当然也难免不受影响,目前的机械工业也逐渐开展一种大规模的技术革命--机电一体化。目前很多产业都发生了很大的革新,一些应用新科技技术的产品也层出不穷,尤其是在电子计算机技术、电力技术以及传感器技术齐头并进发展的大环境下。运动控制技术也在此环境下,得到了前所未有的促进。下面就简单介绍几项具有代表性的控制新技术在机械工业自动化中的应用。
  交流伺服驱动技术在一些定位精度要求相应比较高的机电一体化产品中,交流伺服驱动技术的应用越来越广。
  其中之一的数字式交流伺服系统更加符合定位精度的数字化控制模式这一潮流,而且其使用和调试都很简单。交流伺服系统是应用数字信号处理器作为驱动器,来对电机轴尾端的光电编码器进行位置采样,进而于驱动器和机电之前形成位置和速度的闭环控制系统。而其中系统中,数字便是主要组成部分,并在控制系统中充分发挥数字信号处理器的相对高效精准的运算能力,从而完成整个系统的增益调节,甚至跟踪变化,以实现调节系统增益。
  不过此种数字式交流伺服系统大半在工作中是用半闭环的控制系统。此种控制方式存在一弊端,此种控制方式在工作中,其编码器要同时作速度环又要做位置环,便克服和补偿不了传动链上的间隙和误差。目前国外出现了能够弥补此种半闭式弊端,能够很好地实现高精度的自动化设备,便是全闭环数字式伺服系统。此种系统便能够有效克服半闭环控制系统所存在的问题。此全闭式的伺服驱动器将装在最后一级的机械运动部件上的反馈元件来作为位置环,将电机上的编码器只作为速度环。
  如此一来,伺服系统便将传统机械系统存在的间隙消除掉,同时还能够补偿传统机械控制系统中制造的误差,从而得到较高的精确度真正实现全闭环控制功能。这里就是引用一种改革新诞生的运动控制新系统--全闭环交流伺服驱动技术。
  计算机控制器技术传统的可编程控制器在处理程序本身的逻辑运算指令的时候大多采用单任务,即用单任务的时钟扫面或者监控程序,再刷新。这样使可编程控制器的控制速度主要是由应用程序来决定,不能满足I/O通道的高效实时性的要求。而目前出现的新一代可编程控制器-可编程计算机控制技术,却能解决次问题。可编辑计算机控制系统是采用的多时多分人物机制,这样打造的应用程序的运行周期同程序的大小无必然联系,却是由操作系统的循环周期决定其时间是长还是短的。
  由此可以看出,可编程计算机控制器可以将内外的扫描周期与控制周期分开来,满足了高效实时控制的要求。而电子计算处理数字的能力随着如今电子计算机中央处理技术的发展,得以极大的提高,这更为计算机控制器提供了起强硬的支持平台。可编程计算机控制系统在工业控制中显现出的强大优势功能,也说明了可编程控制器同工业控制计算机控制技术以及分布式工业控制系统技术的互相融合。虽然发展历程不长,但是应用领域越来越广,说明其强大的生机和潜力。
  直线电机驱动技术直线电机技术在机床进给伺服系统中的应用,今年逐渐得到各国机床行业的重视。尤其是西欧发达国家,更是掀起"直线电机热"高潮。机床给进系统中新诞生的直线电机技术与传统的的旋转电机相比,其最大的特点和优势便是,不再是从电机到工作台间的机械传动,而是"零传动",将机床传链的长度减至为零。这种特点使机床达到了传统的旋转电机驱动方式无法做到的性能。
  这些性能主要指:相应快,精度高。传动刚度高。直线电机驱动技术在伺服系统中,取消了通常响应较长时间的机械传动键,使得整体控制系统的响应速度大大提高,整个响应过程很直接快速;由于直线电机驱动系统直接取消了容易产生传动误差和间隙的丝杠等结构,很大程度上减少了跟踪误差,大大提高了机床精度;直接驱动系统避免了传统系统中易产生滞后情况,比如气动、换向和变速等所产生的强行变形和摩损摩擦以及反向间隙等,从而提高了传动的刚度。
  另外与传统系统相比,其具有传统系统无法达到的优势。如:行程长度不受限制等,噪音低,高效。
  直线电机系统采用的是串通直线电机,使得其行程可以不受任何限制;直接传动系统导轨可采用磁悬浮或滚动式,同时减少了传统中易产生摩擦噪音的传动丝杠等环节,时其运作期间噪音大大降低;直线传动系统,减少很多摩擦等耗能量的环节,从而大大提高了传动效率。另外还有运动控制卡等环节,这里不再一一列举。我们从上诉便可到,运动控制新技术的在机械自动化中的应用,以及与机械自动化融合的实用性,充分体现了运动控制新技术的强大生机和在机械自动化中的强大潜力。


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