機(jī)電一體化控制系統(tǒng)分析范文

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1機(jī)電一體化定位裝置結(jié)構(gòu)

1.1聯(lián)軸器設(shè)計(jì)在定位裝置中，聯(lián)軸器主要起到了軸與軸的連接作用，并且可以對(duì)其進(jìn)行分離處理，對(duì)力進(jìn)行傳遞和中斷控制。聯(lián)軸器具有很多種類，如果按照行政來(lái)劃分，主要可以分成撓性聯(lián)軸器和剛性聯(lián)軸器。其中，撓性聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上具有特殊性，而且功能也比較齊全。多種聯(lián)軸器主要具有如下幾方面的作用：①聯(lián)軸器能夠起到一定的補(bǔ)償作用。由于多種零部件在生產(chǎn)或者安裝的過程中，很容易使兩個(gè)軸之間出現(xiàn)軸向、徑向及角位移，而聯(lián)軸器的應(yīng)用可以防止軸端產(chǎn)生較大的額外載荷。②改變改變軸系的共振轉(zhuǎn)速，例如，如果沖擊吸收功相同時(shí)，以扭矩為基準(zhǔn)的扭轉(zhuǎn)角越大，沖擊扭矩則會(huì)越小，共振轉(zhuǎn)速則會(huì)越低。同時(shí)，聯(lián)軸器慣性矩的存在也會(huì)對(duì)軸的轉(zhuǎn)速造成影響。③聯(lián)軸器可以緩和軸上扭轉(zhuǎn)沖擊，并減輕軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。聯(lián)軸器在精確傳動(dòng)中也發(fā)揮了重要作用，作為基礎(chǔ)性的部件，對(duì)定位精確度產(chǎn)生了重要影響。原動(dòng)部分與傳動(dòng)部分等共同組成了機(jī)械部分，每種零件也有多種類型，而且優(yōu)缺點(diǎn)各異。總之，要高度重視聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)，提高其設(shè)計(jì)的合理性。

1.2設(shè)計(jì)總裝配圖在機(jī)電一體化的定位裝置中，不能忽略了總裝配圖的重要性。總裝配圖的工作原理是：電機(jī)通電以后會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在聯(lián)軸器作用下，可以促使絲杠副旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，并通過對(duì)伺服電機(jī)的控制，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。總裝配圖的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2電控部分的選型設(shè)計(jì)

伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)等都是當(dāng)前使用頻率較高的電控設(shè)備，而且都具有其明顯的優(yōu)勢(shì)。下面主要對(duì)步進(jìn)電機(jī)及其他重要系統(tǒng)控制進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)與選型步進(jìn)電機(jī)具有多種優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、維修方便，因而對(duì)其控制較為容易，同時(shí)性價(jià)比比較高。近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了較快發(fā)展，提高了步進(jìn)電機(jī)的性能，驅(qū)動(dòng)控制作用較大，除了功率放大電路以外，在相關(guān)軟件的支持下，其他功效都可以實(shí)現(xiàn)。由于步進(jìn)電機(jī)具有較高的使用價(jià)值，因而在有關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用價(jià)值，在其設(shè)計(jì)過程中要投人更多的精力。在設(shè)計(jì)時(shí)，要保證最大靜力矩能夠滿足進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的空載快速啟動(dòng)力矩要求，步進(jìn)電機(jī)的步距角要滿足進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)矩頻特性和工作矩頻率特性必須滿足進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)工作運(yùn)行力矩與運(yùn)行頻率、啟動(dòng)力矩與啟動(dòng)頻率的要求。在項(xiàng)目研究中，要盡量選取結(jié)構(gòu)較為緊湊、小步矩角及可靠性強(qiáng)步進(jìn)電機(jī)，并要優(yōu)化機(jī)磁路設(shè)計(jì)，進(jìn)而減少磁損，并確保不會(huì)占用過多空間，不會(huì)被電機(jī)的堵轉(zhuǎn)所影響，振動(dòng)小，使用壽命比較長(zhǎng)。

2.2觸摸屏設(shè)計(jì)與選型人機(jī)界面是一類具有直觀性的操作單元，想要完成特定條件下的任務(wù)，僅僅需要PC通過人工手指觸摸畫面圖形對(duì)象即可。觸摸屏主要是人員的行為與機(jī)器行為達(dá)到統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上，使操作系統(tǒng)的操作更為簡(jiǎn)單、自然與直接。由于數(shù)據(jù)信息不斷發(fā)生變化，因而需要操作或者監(jiān)控系統(tǒng)的用戶通過手指觸摸畫面圖像的上的按鈕、文本框及圖元等信息進(jìn)行處理。觸摸屏具有多種優(yōu)勢(shì)，不僅能夠節(jié)省空間，同時(shí)還具有堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。在一般條件下，可以選用MT4414T型號(hào)的觸摸屏。由于該觸摸屏的畫面較為細(xì)膩與逼真，具有加高的分辨率，因而可以為高效工作提供保障。

2.3光纖傳感器的選型待測(cè)量對(duì)光纖內(nèi)傳輸光波參量進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而得到了調(diào)制信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過光纖能傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器進(jìn)行解調(diào)，從而獲取待測(cè)量值，這是光纖傳感器的工作原理。光纖傳感器和傳統(tǒng)類型的傳感器有所不同，它是把需要被測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，對(duì)檢測(cè)光強(qiáng)度變化進(jìn)行分析，進(jìn)而完成被測(cè)量的測(cè)量。現(xiàn)階段，光纖傳感器的應(yīng)用頻率越來(lái)越高，并且與工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。在本設(shè)計(jì)研究中，需要把光纖安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所在的平面內(nèi)，從而能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，從而對(duì)電機(jī)的進(jìn)給進(jìn)行控制。

3結(jié)束語(yǔ)

在信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，機(jī)電一體化技術(shù)越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。由于機(jī)電一體化定位裝置及其控制系統(tǒng)具有多種優(yōu)勢(shì)，功能較為強(qiáng)大，應(yīng)用頻率也在逐漸提高。我們需要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，從而使機(jī)電一體化定位裝置發(fā)揮出更大的價(jià)值。

作者：何正偉 單位：重慶五一高級(jí)技工學(xué)校