機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要素及功能0前言近年來(lái)，科技水平的進(jìn)步帶動(dòng)了機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)也是越來(lái)越完善，從而有效地提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率。機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的使用要求不同，也會(huì)造成其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成不同，但是，對(duì)于機(jī)電傳功控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要是有相應(yīng)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(diǎn)內(nèi)容。1機(jī)電控制系統(tǒng)的分類根據(jù)使用環(huán)境和使用內(nèi)容的不同，就需要選擇相雁的機(jī)電控制系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)的組成原理來(lái)進(jìn)行分類，可以將機(jī)電控制系統(tǒng)分為開(kāi)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(jī)電控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。1.1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其只受到輸入量的控制而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，對(duì)于每一個(gè)參考輸入量來(lái)說(shuō)，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)都會(huì)存在一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的固定的工作狀態(tài)，同時(shí)在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，也不存在相應(yīng)的反饋回路，而反饋回路主要是將開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中的輸出量經(jīng)過(guò)不斷地變換后，進(jìn)而將其部分或者全部返回到相應(yīng)的輸入量，然后將相應(yīng)的輸入量進(jìn)行輸入到開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中。這種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制以及驅(qū)動(dòng)裝置都是根據(jù)機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)進(jìn)給的控制信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)將工作臺(tái)推動(dòng)到相應(yīng)的指定位置。1.2閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)主要是有著反饋回路的作用，其系統(tǒng)的實(shí)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(guò)反饋回路來(lái)對(duì)輸入量進(jìn)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(jī)器人就是屬于一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，在其機(jī)床的傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，其坐標(biāo)的位置就是其直接的輸入量，而這個(gè)輸入量是通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量元件進(jìn)行測(cè)量的，這個(gè)測(cè)量元件是在相應(yīng)的工作平臺(tái)上進(jìn)行安裝的，它一般為長(zhǎng)光柵等位移的測(cè)量元件類型。1.3半閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于半閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要是將以交流和直流的伺服電動(dòng)機(jī)角位移的數(shù)據(jù)作為其輸出量，進(jìn)而使用相應(yīng)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(jī)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(shì)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)其并沒(méi)有將伺服電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及工作臺(tái)自身包括在內(nèi)，因此其系統(tǒng)在使用的過(guò)程中比較容易調(diào)整，使用比較方便。2機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要素和功能2.1機(jī)械裝置在機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，機(jī)械裝置是實(shí)現(xiàn)機(jī)電傳動(dòng)的必要部分，其主要有輸入部分、傳動(dòng)部分、轉(zhuǎn)換部分、輸出部分以及安裝固定部分組成，機(jī)械裝置的機(jī)械零件主要的類型形式包括齒輪、鏈輪、帶輪以及渦輪等，進(jìn)而組合形成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行組合就形成了傳動(dòng)鏈，比如，機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中的滾珠絲杠副機(jī)械裝置，其主要由絲杠、滾珠以及螺母等零件組成，進(jìn)而其將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的方式，或者將直線運(yùn)動(dòng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式，它是傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠機(jī)械裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)械裝置來(lái)說(shuō)，其傳動(dòng)鏈?zhǔn)窃蕉唐鋫鲃?dòng)的效果就會(huì)越好。2.2執(zhí)行裝置對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置來(lái)說(shuō)，它主要是由電壓、氣壓以及液壓等元件來(lái)作為工作的動(dòng)力源，這在機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中也比較常見(jiàn)，比如動(dòng)力源為電的直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)以及比例電磁鐵等，都是機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其主要原理是根據(jù)相應(yīng)的電流導(dǎo)體在其磁場(chǎng)的受力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的產(chǎn)生，進(jìn)而帶動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作。在選擇使用執(zhí)行裝置的時(shí)候，需要重點(diǎn)考慮相應(yīng)的執(zhí)行裝置和機(jī)械裝置是否協(xié)調(diào)和匹配，看其是否在低速、大扭矩以及大推力的場(chǎng)合下滿足使用的要求。2.3傳感器與檢測(cè)裝置對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的傳感器與檢測(cè)裝置來(lái)說(shuō)，其主要是體現(xiàn)一種檢測(cè)的功能，傳感器主要是針對(duì)被測(cè)的對(duì)象進(jìn)行信息的獲取，進(jìn)而這個(gè)信息作為檢測(cè)機(jī)電系統(tǒng)的所要依據(jù)和參考的物理量、生物量以及化學(xué)量，一般對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，主要是將被測(cè)非電量進(jìn)而轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，從而用于顯示以及構(gòu)成相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。隨著科技的發(fā)展，傳感器和檢測(cè)裝置也朝著智能化和數(shù)字化方向發(fā)展，因此，在進(jìn)行傳感器與檢測(cè)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(dòng)力源對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力源來(lái)說(shuō)，其就是指帶動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)其電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作的電源、驅(qū)動(dòng)其液壓系統(tǒng)工作的液壓源以及驅(qū)動(dòng)其氣壓系統(tǒng)工作的氣壓源等，其主要對(duì)機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)起到保證運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力源類型，主要包括直流調(diào)速器、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jìn)行使用的時(shí)候，一定要注意動(dòng)力源和執(zhí)行器以及機(jī)械部分是否匹配。對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力源來(lái)說(shuō)，其主要是通過(guò)功率的驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的三相電進(jìn)行整流，整流好的三相電在通過(guò)三相正弦電壓逆變器變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相永磁式的同步交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。2.5信息處理與控制裝置對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的信息處理與控制裝置來(lái)說(shuō)，其主要是起到控制的作用，這也是機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分，機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的效果，其全程都是通過(guò)相應(yīng)的控制手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其主要是通過(guò)各種控制器來(lái)與相應(yīng)的控制部件進(jìn)行協(xié)調(diào)匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制功能。由于信息處理與控制裝置是機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，其也占據(jù)了機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)一半的成本，隨著時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)與控制技術(shù)也在不斷地提高，對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)與控制技術(shù)的先進(jìn)性也直接決定了其競(jìng)爭(zhēng)力的強(qiáng)