V大米爸爸V
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浅论运动控制新技术在机械工业自动化中的应用 摘要：目前,运动控制新技术已经逐渐发展成熟。运动控制新技术在机械工业自动化领域中得到推广和应用,必将促进机械工业自 动化的发展。本文从四个方面探讨了运动控制新技术在机械工业自动化中的应用。 关键词：运动控制新技术机械工业 随着现代科学技术的快速发展,高新 技术不断引导传统产业实施变革。机械工 业作为传统产业之一,在这种潮流的影响 下也在逐渐开展一场大规模的机电一体化 技术革命。随着电子计算机技术、电子电 力技术和传感器技术的发展,各个国家的 机电一体化产品层出不穷。在机电一体化 技术迅速发展的同时,运动控制技术作为 其关键的组成部分,也得到了前所未有的 发展和进步。本文主要介绍全闭环交流伺 服驱动技术、可编程计算机控制器、直线 电机驱动技术和运动控制卡等几项具有代 表性的新技术。 1全闭环交流伺服驱动技术 交流伺服系统在一些定位精度或动态 相应要求比较高的机电一体化产品中的应 用越来越广,其中数字式交流伺服系统更 符合目前数字化控制模式这一潮流,并且 这一系统使用简单,便于调试。数字是交 流伺服系统运用先进的数字信号处理器作 为驱动器的主要组成部分,可以对电机轴 后端的光电编码器进行位置采样,从而在 驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环 控制系统,并且充分发挥数字信号处理器 的高速运算能力,进而自动完成整个伺服 系统的增益调节,甚至还可以跟踪负载的 变化,实时调节系统增益。 这种数字式交流伺服系统在一般工作 在半闭环的控制方式中,也就是伺服电机上 的编码器既要作为速度环,同时也要作位置 环。但是这种控制方式存在一个弊端,也就 是不能克服和补偿传动链上的间隙和误差。 为了能够实现更高的控制精度,一般应该在 最终的运动部分安装上高精度的检测元件, 从而实现全闭环控制。相对比较传统的全 闭环控制方法是伺服系统只是接受速度指 令,完成对速度环的控制,而位置环的控制 是由上位控制器来完成的。这样,就增加了 上位控制器的难度,也在一定程度上阻碍了 伺服系统的推广和应用。 目前,国外的数字式伺服系统发展比 较好,出现了能够很好地实现高精度自动 化设备的运行,这就是全闭环数字式伺服 系统。这一系统能够有效克服上述半闭环 控制系统存在的问题,伺服驱动器可以直 接采用装在最后一级机械运动部件上的位 置反馈元件作为位置环,电机上的编码器 只是作为速度环。这样一来,伺服系统就 可以消除机械传统上存在的间隙,也可以 补偿机械传动件的制造误差,从而实现真 正的全闭环位置控制功能,得到较高的定 位精度。 2计算机控制器技术 目前,可编程计算机控制器已经成为 新一代可编程控制器。与传统的可编程控 制器相比,可编程计算机控制器最大的特 点在于它类似于大型计算机得分是多任务 操作系统和多样化的应用软件的设计。传 统的可编程控制器大多采用单任务的时钟 扫面或监控程序来处理程序本身的逻辑运 算指令和外部的I/O通道的状态才与与刷 新。结果是这样的处理方式直接导致了可 编程控制器的控制速度主要有应用程序的 大小来决定,这与I/O通道中高实时性的 控制要求并不相符。但是,可编程计算机 控制器却能完全解决这个问题,主要表现 在可编程计算机控制器采用了分时多任务 机制打造应用程序的运行平台,这样应用 程序的运行周期与程序的大小没有必然的 联系,而是由操作系统的循环周期来决定 时间的长短。因此,可编程计算机控制器 能将应用程序的扫描周期同外部的控制周 期分开来,从而满足了实时控制的要求。 随着电子计算机中央处理器技术的发展, 电子计算机处理数据的能力极大地提高, 这就为可变成计算机控制器提供了相应的 硬件技术支持。 可编程计算机控制器在工业控制中已 经显现出了强大的优势功能,体现了可编 程控制器与工业控制计算机及分布式工业 控制系统技术的相互融合。虽然说这一技 术的发展历程并不长,还仍是一项正被探 索的技术,但是其被越来越多地应用到各 个领域中,显示出了强大的生机与潜力。 3直线电机驱动技术 机床进给伺服系统中应用直线电机技 术,近些年来得到了世界范围内机床行业的 重视,特别是在西欧的发达工业地区,已经 出现了“直线电机热”这一高潮。在机床 的进给系统中,运用直线电机直接驱动比原 旋转电机传动的最大优势是取消了从电机 到工作台之间的机械传动环节,进而将机床 进给传动链的长度缩短为零,因此这种传动 方式有被称为“零传动”。正是因为这种“零 传动”的方式,给机床带来了原旋转电机驱 动方式无法达到的性能和优势。 这些性能和优势主要体现在：快速响 应。由于伺服系统中直接取消了一些响应 时间较长的机械传动建,使得整个闭环控 制系统的反应速度大大提高,变得快速直 接；高精度。直线驱动系统取消了由丝杠 等机械结构所产生的传动间隙和误差,减 少了插补运动时因传动系统之后所可能带 来的跟踪误差,运用直线定位检测反馈控 制,大大提高了机床的定位精度；高传动 刚度。由于直接驱动避免了气动、变速和 换向时因为中间传动环节的弹性变形、摩 擦磨损和反向间隙所造成的运动滞后现 象,提高了传动刚度；行程长度不受限制。 在导轨上通过串联直线电机,可以无限制 地延长其行程长度,具有过去间接驱动系 统所无法比拟的优势；噪音低。由于现代 工业生产所要求的排放的噪音具有一定的 指标,而直接驱动系统由于取消了传动丝 杠等部件的机械摩擦,同时其导轨又可以 采用滚动式或者磁悬浮式,因而大大降低 了运动时所产生的噪音；高效率。无中间 传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗, 大大提高了传动效率。 4运动控制卡 运动控制卡是一种上位控制单元,主 要运用于工业电子计算机和各种运动控制 场合上。之所以运动控制卡能够出现,主 要体现在以下几个方面：首先,为了满足 新型数控系统的标准化、柔性和开放性的 需求。运动控制卡可以自行调节,来达到 上述要求；其次,对运动控制模块硬件平 台的需求。当前,各种工业设备、国防装备 制造与操作、医疗智能设备在进行自动控 制系统研制和改造过程中急需运动控制模 块硬件平台,而运动控制卡则能满足上述 要求；第三,发挥电子计算机功能的需求。 电子计算机在各种工业现场的应用,要求 配备相应的控制卡来提高电子计算机的性 能和功能。 目前,由于运动控制模式在国外自动 化设备的控制系统中相当流行,因而运动 控制卡耶行程了一个独立专门行业,不少 国外的公司专业从事运动控制卡的研发, 在国内,也有同类产品的出现,并已经被成 功地应用到数控打孔机、汽车零部件性能 检验等自动化设备上。 参考文献 [1]江平宇.网络化计算机辅助设计与制造 技术(第1版)[M].北京：机械工业出版 社,2004. [2]王德祥.柔性控制技术在包装机械自动 化中的应用[J].石油化工应用,2007(4). [3]冯衡滨.试论我国机械自动化技术的发 展[J].民营科技,2008(2).
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自动化相关的论文题目
自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。作为一个系统工程，它由5个单元组成。下面，我为大家分享自动化相关的论文题目，希望对大家有所帮助！
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No.2.自动化流水线实训系统的设计
No.3.电力自动化继电保护的安全管理
No.4.浅析电气自动化控制系统的设计思想
No.5.基于PLC的工业自动化控制技术探讨
No.6.工业自动化控制技术向智能家居的演进
No.7.矿井主扇风机自动化与信息化改造
No.8.基于IEC的变电站自动化系统安全风险评估
No.9.浅析集控站综合自动化系统运行中存在的问题
No.10.数字化变电站自动化技术的应用
No.11.如何提高综合自动化变电站的抗电磁干扰能力
No.12.自动化专业人才培养方案和课程体系的改革与实践
No.13.配电网自动化技术问题初探
No.14.楼宇自动化系统的监控方式及节能分析
No.15.地铁自动化控制相关系统的对比及应用
No.16.基于调度策略的自动化仓库系统优化问题研究
No.17.基于组态软件的综合自动化平台的设计与实现
No.18.基于PLC和运动控制器的电气自动化实验平台的设计
No.19.矿井自动化项目技术管理模式浅论
No.20.铁路变电站自动化监控系统的研制
No.21.馈线自动化自适应快速保护控制方案
No.22.高速制管机上的自动化系统解决方案
No.23.智能变电站是变电站综合自动化的发展目标
No.24.煤矿自动化与信息化技术回顾与展望
No.25.以先进自动化技术确保中线调水畅通
No.26.绿色理念背景下电厂自动化控制系统研究
No.27.大型自动化控制系统故障报警技术应用研究
No.28.煤矿电气自动化控制系统优化设计
No.29.配网自动化相关技术的研究
No.30.中心城市大型配电自动化设计方案与应用
No.31.自动化专业卓越工程师课程体系的改革与实践
No.32.综合自动化变电站电压量传输新方式
No.33.浅谈析电气自动化中的接地及保护
No.34.办公自动化在飞行中的应用
No.35.天津城市核心区配电自动化技术实施与进展
No.36.配电自动化系统中配电终端配置数量规划
No.37.倍福科技自动化技术助力高性能设备状态监测
No.38.渠道自动化控制系统与运行设计探析
No.39.自动化仓储系统优化方法的研究
No.40.配网自动化建设与运行管理问题探微
No.41.浅谈变电站综合自动化系统的`结构形式
No.42.变电站综合自动化通信系统运行维护分析
No.43.无功补偿技术在电气自动化中的应用
No.44.基于PIE的高分遥感泥石流自动化变化检测方法研究
No.45.电力自动化技术的新发展
No.46.配电自动化试点工程技术特点及应用成效分析
No.47.藁城新区水厂的自动化建设
No.48.配电自动化若干问题的探讨
No.49.工业自动化仪表故障分析及解决方法探析
No.50.建筑电气自动化系统安装的施工技术探讨
No.51.浅谈自动化仪表日常维护与故障解决
No.52.浅谈电力自动化管理系统
No.53.浅谈自动化控制系统及热工仪表的维护与管理
No.54.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势
No.55.动力部一降压变电站综合自动化系统改造及应用
No.56.新型智能配电自动化终端自描述功能的实现
No.57.水电厂电气自动化控制设备的可靠性探讨
No.58.国外配网自动化建设模式对我国配网建设的启示
No.59.现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术
No.60.铝工业电气自动化的现状与发展趋势
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