机电控制系统的控制方式

机电控制系统的控制方式分析

韦庆梅

（长春理工大学 机电工程学院 工程训练中心 吉林 长春 130022）

摘 要： 通常，机电控制系统的控制任务主要在于使得被控制对象的控制值等于目标值，而在实际控制过程当中，这种类似于“监察”的基本任务是利用专门的机电传感装置来实现的。其中响应比较分析的任务则是通过系统的控制装置来完成的，执行阶段则有专门的执行装置予以落实。将就机电控制系统的控制方式给予深入浅出地分析与讨论。

关键词： 机电设备；控制系统；控制方式；分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110159－02

车在马路上行驶等这些大家生活中不足为怪的动作都可以渗透

1 机电控制系统中的基本控制方式

在反馈控制这一原理之中的。人在完成这些平凡动作时也会通

1.1 含义

过事先的信息判断与信息反馈不断修正偏差信号直至偏差为机电控制技术是机电一体化系统或产品制造的重要基础技

零，完成动作。显然，机电控制系统的反馈控制实质上也是一术。那么什么是机电一体化系统呢？“机电一体化控制”

个按偏差进行控制的过程。因此它也称为按偏差的控制，反馈（Mechatronics）是各相关技术有机结合所形成的一个新概

控制原理就是按偏差控制的原理。

念，其中的“Mechatronics”是Mechanics与Electronics组

3）复合式控制方式。机电控制系统还有一种控制方式是合而成的英语，是由日本《机械设计》杂志于1971年提出的。

复合控制方式。反馈控制装置在收到外部因素干扰之后才能够但是，对于机电一体化控制至今尚未得到公认和统一的定义。

进行相应地修正工作，而在外部干扰未出现影响之前则不能够以运动员练习高尔夫球的击打过程来类比机电设备控制系

进行相应地修正工作。基于扰动因素的控制方式相较于以偏差统在运行时的基本控制方式。高尔夫运动员在练习击打高尔夫

分析的控制方式要简便许多。但是，复合控制方式仅仅适用于球的那一刻，为了能够更为准确和有效地击中高尔夫球且控制

干扰因素在可测量的环境中，且拥有一个补偿装置的控制系统球尽量靠近目标地点，球员总是会首先对目标地点的位置以及

也只能补偿单个干扰因素，除此以外的干扰都不能起到具有成周边地势进行观察和判断，并把握即时风向和风速等各种干扰

效的补偿作用。如此考虑看来，相对更为合理的控制方式则是因素，然后最终决定挥动高尔夫球杆的力度和触球点并发动相

将偏差控制与扰动控制两方面综合考虑，对于一些主要的干扰应的挥杆动作。另外，多次练习也是一个不断总结与改进的过

因素给予配置适当的补偿装置来实现扰动控制，然后再组建反程，根据每次完成以上工作内容以后高尔夫球的落点来修正挥

馈控制系统对其他扰动所产生的偏差进行控制。这样一来，机杆力度和触球点，也就是说需要完成一个再分析、再判断和再

电控制系统主要受到的干扰均已被补偿，更为便利的是反馈控修正的循环过程，直至高尔夫球在运动员击出后准确落至目标

制系统的组建于设计相对简单。

地点，即作为一个高尔夫运动员所需完成的一个基本任务。而

机电控制系统根据其受控主体的不同又可以分为手动控制机电控制系统所需要完成的基本任务则是在于使得被控制对象

与自动控制两种。手动控制是通过人自身的判断和操作实现控的控制值等于目标值。在实际控制过程当中，这种类似于“监

制过程。所谓的自动控制，则是指在无人在岗或没有直接参与察”的基本任务是利用专门的机电传感装置来实现的。其中响

的情况下，通过利用外置设备或装置（如计算机）使得下属机应比较分析的任务则是通过系统的控制装置来完成的，执行阶

械或设备在生产过程中处于以设定参数自动且有规律的运行状段则有专门的执行装置予以落实。

态。机电控制系统实现自动化生产是当下我国现代科学技术不

1.2 控制方式

断拓展与创新所必须完成的目标和任务，如数控车床切削机械1）开环式控制方式。一般地，机电控制系统的控制过程

工件的生产加工过程，既需要求生产工件质量达标，又必须在其系统参与控制的信号主要来自于三条通道，即给定值、干扰

生产数量上满足于供应要求，这一切要求都需以高水平的自动变量和受控值。这些量值信号是机电系控制系统的主要依据。

化系统控制技术作为前提和保障。如此看来，机电控制系统实而机电控制系统的开环控制方式即是指系统控制装置与受控对

现自动化生产可谓适逢机遇！为了能够在机电行业中实现更为象之间形成一种只有顺向作用而非方向作用的紧密联系，其中

复杂的控制任务，组建控制系统的首要工作是将受控对象与系通道内的信号给定值与受控值为单向传递，以这种方式组合的

统的控制装置以一定的连接方式予以组合，形成一种有机的联控制系统称为外环控制系统，其系统拥有比较突出的优势在于

合体，即控制系统。在自动化机电控制系统中，受控对象的物系统输出量不会对系统的控制作用造成负面影响。需强调一

理输出量就是受控值严加控制的物理量，它既可以保持以一种点，这种开环控制系统既可以按照定位操作方式组合，又可以

恒定值出现（如液位、压力值等），也可以实现一种具有明显按照干扰补偿控制的方式组合。

规律性的运行状态（如记录曲线等）。控制系统的控制装置是2）反馈式控制方式。反馈控制是机电控制系统最基本的

作为一个对被控制对象施加以控制作用的机构总体，可以以不一种控制方式，也是目前得到应用最为广泛的一种系统模式。

同的工作原理与方式对被控制对象进行相应地控制行为。

通常，在反馈控制系统中的控制装置会对受控对象施加控制作

时至今日，伴随着数控技术与计算机技术的广泛应用，尤用，完成这一过程的反馈信息则是来自于受控对象的受控值，

其是微型计算机的研新与应用，使得机电控制系统的发展重新然后不断地修正受控值的偏差，最终实现对受控对象的基本控

发展到了一个新的阶段，即计算机数字控制。计算机数字控制制任务，这就是一个完整反馈型控制系统的工作原理。通俗地

是一种新型的断续控制，与最初应用的断续控制不同的是，计讲，人的一切行为活动都会体现这样的反馈控制原理，人自身

算机数字就是一个具有高度控制能力的反馈控制系统，如人可以通过手

拿到桌面上的水杯、公交车司机利用方向盘可以操纵驾驶公交控制实际的控制采样周期往往要比受控对象的变化周

期要短了许多。因此可以这么讲，计算机数字控制技术在客观