浅谈力传动与自动控制系统

摘 要：随着自动控制技术的发展，机器的自动化逐渐取代了大量的人力工作方式，而成为一个全新的、具有很高潜力的领域，其相对于人工的工作方式有着诸多的优点，本研究对于当下的力传动（主要为电力传动）与自动控制系统进行了研究，论述了其优缺点与发展前景，完善了其控制系统的设计方法以及对减少能耗比的方式进行了探索。

关键词：力传动；自动控制；系统

前言

自动控制系统一般使用各种计算机设备对于传动过程进行控制，具备很大的优势，但在力传动的过程中存在着能量浪费问题，因此对于如何优化自动控制系统、完善自动控制的方法需要进行大量探究，以完善出一个能够提高各方面工业效率的对策。

1 力传动与自动控制系统现状

1.1 力传动自动控制系统的特点概述

力的传动包括电力传动、液力传动等，液力传动主要用于发动机的换挡系统的控制，而电力传动则广泛应用于各个工程领域，比如飞行器制导、机器人控制、现代机器制造业生产流水线和工业过程控制方面。电力传动的自动控制系统指的是，在无人直接参与操作的情况下，由计算机设备的控制而自动完成整个电力传动的过程。自动控制系统宏观上分为开环与闭环控制系统，开环系统按照预先设定的程序进行控制，对于输入量与输出量不进行比较，而对于每个输入量都根据校准值，由不同的时间来进行控制，因此对于开环控制系统，必须事先进行精确无误的校准工作。闭环控制系统就是反馈系统，一般为正反馈与负反馈，控制器对比输入信号与反馈信号的差值，超过预期误差，则进行调节来减少信号量的误差[1]。

1.2 力传动自动控制系统的暂存缺点

目前的电力传动存在了能量传递损失比重过高的问题，据统计，我国各领域的平均设备能量损失比在40%左右，大部分器械的传动效率只有不到60%，因此我国在能源传递领域的形势十分严峻。目前很多非自动控制的电力传动系统需要大量的人力物力财力来维持工作与保证维护，工作人员需要快速对传动系统的实际工作情况进行快速反应与操作，合理与规范的对设备进行控制，这工作人员的专业技能与工作熟练度以及人力资源配置管理能力的要求很高。同时在很多工作领域，人工操作面临着更多的危险，经常有着工厂安全事故的发生，那么对于工作人员的安全行为规范就有着很高的要求。而采用高效的自动控制系统来进行传动控制则不会出现以上问题，节省大量人力资源，提升行业的整体效率。而目前很多自动控制系统的优化工作也并不到位，既耗散了能源也降低了自动控制系统应有的性能，那么对于控制系统的结构与功能进行优化与调整是十分必要的。

1.3 力传动自动控制系统的发展前景

电力传动自动控制系统的出现是随着日益增长的需求和不断向前发展与完善的科学技术水平而出现的，对于电力传动系统的改革有着深远的影响。力传动自动控制系统不断发展而产生的影响是对于高水平的控制方法的实现和完善。主要发展方向是各个工厂的的机器制造流水线，在自动控制系统的作用下，不需要工作人员的控制与干预，即可自动的加工成成品以供使用，缓解了基层专业控制管理工人的压力。在农业领域，在温室大棚中，需要自动控制系统根据温度、养分、湿度、光照等环境条件，根据预先设定的反馈算法集成的自动控制系统对大棚内的各种人为可以干预的环境进行控制，还有在饲养时的自动投放饲料，自动对库存进行管理。在医药学领域也有着相当广泛的应用，在这方面研究的是人体内部的各个系统的平衡与控制，比如呼吸系统、温度调节的系统等方面，采取正反馈或者负反馈等调节方式进行调节。同时在自动控制方面可以将人工智能进行嵌入开发，集成了各种反馈调节的自动控制机制的人工智能，将会有很强的执行任务的能力，对于周围环境等具备更强的适应性，这样机器人将会在更多领域实行其原本不可以完成的任务，减轻了相关危险工作的工人生命安全负担。此外自动控制系统对于化工、钢铁等工艺制造方面也有着不错的应用前景。

2 完善与优化力传动与自动控制系统

2.1 优化自动控制系统设计方法

目前的电力控制系统主要包含三类系统，最平幅频系统、双零点2型系统、3型系统三种系统，针对不同的反馈控制系统则采用不同的反馈计算公式与方法。针对最平幅频系统的采用开环反馈的计算方法，计算出该反馈系统与设备的固定参数与修正值，即可比较轻松的实现对最平幅频系统的稳定与准确性的矫正与维护，对于此类系统的校正方法为，当阶数为1或其奇数阶无差以及其中的可变参数大于或者等于阶次减1的时候，进行校正。针对双零点2型系统调节器的设计通常采用单一变量法并且不断递推来确定各个参数，得到K、T1、T2这三个参数之间的关系，这种方法十分的简单便捷。确定K、T1、T2这三个参数之间的关系时，通常的依据是“Mrmin”准则，同时还要根据“tsmin”准则来测试系统的抗干扰性能。而针对3型系统调节器的设计方法则与双零点2型系统调节器的设计方法类似，采用同种方法来确定各个参数的值，使用同样的准则来测试性能，最终对控制系统进行调节。

2.2 尝试智能化自动控制系统

由于传动系统的不稳定性，随着其传动工作的不断进行，其相关参数也会不断改变，自动控制系统对于这种误差无法进行修正，日积月累就会导致更大的偏差。而智能化自动控制系统要优于自动控制系统，相比较而言，自动控制系统的反馈调节参数与时间控制参数仍然需要人工进行计算校正，但是智能化控制系统采用了全新的思维模式而打破了传统的数学思维模式，其主要实现方法是利用人工智能的手段，对人的思维进行模拟，利用了当下计算机科学方面最新颖的机器学习、神经网络等方面的技术。其中包括了模糊算法、遗传算法、神经网络算法等方面，模糊算法的实现可以是将其集成在模糊运算控制器上，遗传算法与神经网络可以集成在相应的控制器上，或者将所有智能化的系统集成于一种硬件设备上。这种智能化控制系统能够妥善解决参数难以方便修正的问题，机器进行自身的不断学习改进而进行参数修正，能够极大的提升工作效率，利于相关传动系统行业的发展。

2.3 减少能量损失比重

飞速增长的能源消耗和所面临的能源枯竭的威胁促使人们努力采取新的节能措施，对能源进行有效的管理。目前在能量传动方面仍有很大比重的能量被损失掉了，因此完善相关设备水平，建立相关控制体系是十分必要的。可以采用紧凑型的变流器，此方法需要对控制器件的高度集成与冷却方式的提升。不仅缩小了设备尺寸规模，也不会发散非必要的发热量，降低了设备电力传动之间的能量损耗，减少了能量损失的比重，提高了传递效率。

结束语

通过对自动控制系统的设计与完善、尝试智能化自动控制系统、对于设备的散热、尺寸、耦合度进行改进，可以提高传动自动控制水平，但随着时代的不断发展，对于低损耗能量传动的需求也需要不断的提升，对于电力传动的自动控制方面的发展也需要不断的探索。

参考文献

[1]张英杰.关于电气自动化控制设备可靠性问题的分析[J].时代农机，2016（09）.

[2]王凯，李传影.电气自动控制系统功能及发展趋势探讨[J].黑龙江科技信息，2015（35）.