机械和电子控制（共10篇）
机械和电子控制 篇1
当代工业生产以最佳控制为目标,希望可以以最小的能源消耗,最低的生产成本,达到最佳的经济效益,这就要求生产机械设备控制效率的全面提升。而计算机计算在机械和电子控制产业的融入,恰好满足了这样的需求,使得制造业发展朝着信息化和现代化的方向发展和进步。因此,积极探究计算机在机械和电子控制产业领域的广泛应用情况,显得尤为必要。
1计算机技术在机械和电子控制产业中的发展现状
1.1计算机控制理论和技术实践过程
计算机控制系统,忽视数字型号量化效果,演变成为采样控制系统,在此系统中可以实现各个技术环节的拆解,进而形成不同的系统集合。从计算机控制理论的发展历程和来看,从采样理论,方差公式,到转变理论,空间状态,再到系统辨识控制等理论的出现,使得计算机控制技术实践具备了夯实的理论基础。尤其在线性体系纳入鲁棒控制,模糊控制理论之后,机械和电子控制产业就开始朝着信息化的方向发展。起初的计算机是被运用到自动化生产检测中,做的是实现对于生产数据的整理。随后慢慢的将其运用到工业生产控制中去,出现了专门为工业生产服务的控制计算机,标志着控制技术在朝着数字化的方向发展。随后以微处理器为核心的分层控制系统的诞生,使得计算机控制技术得以长足的发展和进步,其对于工业的影响力也不断提升。
1.2计算机技术在机械和电子控制产业中的发展
上世纪三十年代,工业发展以人工操作为主要实现模式, 一般会使用仪表仪器去进行各种基本参数的测量,这是工业生产机械化控制的最初形态。随着电子计算机技术和电子数控技术的发展和进步,工业生产的数据和计算公式越来越能够作用于工业生产和控制,由此使得机械和电子控制进入到智能化的阶段,并且实现了机械,电子,计算机控制技术的相互融合。 发展到今天,以PID自动控制技术为例,其就是以控制系统理论为引导,在智能控制技术的帮助下,实现了控制技术和非线性自动控制技术的融合,由此促进了数据整理和计算工作的效率和质量。
2机电一体化在机械和电子控制产业中的广泛应用
计算机技术在机械和电子控制产业领域的应用比较广泛, 牵涉到多方面的技术种类,其中以机电一体化技术的应用显得最为明显。文章就以机电一体化为例,去探讨计算机技术在机械和电子控制产业中的广泛应用状态。具体来讲,其主要涉及以下几个方面的内容:
2.1机电一体化的概念
机电一体化是指在原有机构主要功能,动力功能,信息处理功能和控制功能的基础上,将电子技术融入其中,使得机械设备展现出全兴的电子功能,由此形成的系统总称,就是机电一体化。在其过程中,会涉及很多的技术,比如机械技术,微电子技术,计算机技术和电力电子技术等,其不仅仅能够促进结构的优化,功能的提升,操作精度的增强,还可以使得数控功能得以丰富化,进而实现生产效率的提升。具体来讲,其生产应用可以以以下几个方面的内容来展现:其一,柔性制造系统,这是计算机技术和制造系统在机电控制工业中应用的具体体现, 其以计算机,数控机床,自动化仓库为基本配件构成对应的制造系统,可以随机的,按照批量,依照生产要求,在特定生产范围内实现工件加工,尤其是能够在小批量,多品种生产实践中发挥着重要作用;其二,交流传动技术,是以电子技术和计算机技术发展为基础的工业应用,在钢铁工业不断发展的背景下, 矢量控制技术得以发展,同步电机和异步电机的实现,使得逆滑调速成为可能,由此在轧钢生产过程中,交流传动技术发挥着越来越重要的作用;其三,可编程控制器,是计算机技术和自动控制化技术的融合,其可以使得工业控制系统效率得到最大化的提升,还可以使得能耗得以降低,保证较低的故障率,这是传统继电器控制难以企及的。随着在此方面技术的不断发展, 其应用范围不断扩展,无论是存储数据的采集,还是,控制系统的监控,或者是闭环控制,都可以由此控制系统去完成。因此, 此技术被大量使用到冶金,化工,热处理,锅炉处理等生产过程中。
2.2计算机在机械和电子控制产业领域的应用
计算机在机械和电子控制产业领域的应用是多方面的,其应用案例也比较多元化,具体来讲,其主要牵涉到以下的内容: 其一,机器人产品的不断出现,能够使得单一重复性的机械工作被机械所完成,这对于提高产品的质量和产量,保证人身安全,实现劳动环境的改善,降低劳动强度,实现生产效率和效益的提升来讲,是很重要的;其二,农业方面的机械作业,以驾驶室中仪表盘的电子监视仪表的应用为例,其可以智能化的现实人机交互关系,并且使得机械控制达到了最优化的效果,这能够使得农机发挥其最大的功效;其三,PLC自动售货机中,可以结合顾客的喜好,处理好商品开关,投入银币和驱动数码管的妥善处理,进而在光传感器的帮助下,实现判断和识别,由此完成售卖的过程,这极大的便捷了人们的生活,充分展现出计算机应用的效能。
3结束语
计算机在机械和电子控制产业领域的广泛应用,使得机械和电子控制产业进入到现代化和信息化的发展阶段,这无论对于社会生产效能提升来讲,还是对于人们生活质量强化来讲, 都是很有帮助的。由此在当前计算机技术快速发展的背影下, 多元化的计算机技术理论将不断地被运用到机械和电子控制产业领域中去,进而使得控制效率和质量达到更加理想的状态,这是计算机技术的发展趋势,也是生产制造业发展的方向。
摘要：计算机技术在各行各业的渗透,使得各行业发展都朝着信息化的方向发展和进步,以机械和电子控制产业为例,计算机在该行业的运用,不仅仅使得其生产效率得以大大提升,还使得机械和电子控制产业进入到信息化发展的阶段。文章积极从这个角度出发,首先归纳和总结了计算机技术在机械电子控制产业中的发展情况,在此基础上以机电一体化为例,探究了计算机在机械和电子控制产业中的应用。
关键词：计算机,电子控制,机械电子
机械和电子控制 篇2
机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。
本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
机械和电子控制 篇3
关键词：软启动；机械；设计
前言
我国的软启动技术的研究工作开展的较晚，但取得的效果很明显。通过对软启动工作原理的研究进行对传统的启动方法进行比较，得出对现有软启动设计方法的改进建议。
1.机械电子式控制系统中的软启动装置含义
1.1软启动装置设置的意义
在机械电子工程中所使用的电动设备需要依靠电机自身的物理启动特征进行工作。其广泛采用的硬启动方式共组原理是通过电动机直接的连接到供电设施装置上，在其电机启动所产生的电流，会造成其供电系统荷载过量的压力风险。因而这种启动方式是对电机进行的一定程度的破坏，使其设备使用周期缩短，机械电子式软启动是相对于硬启动装置而言，可以在机械设备工作状态中能够实现机械电子工程可控性相对优越的的平稳启动以及断电关闭处理。其限流的功能可以为设备提供良好的保护效果，避免不必要电流过量冲击对供电系统的威胁好和影响，进而整个电机的使用周期被延长。对软启动装置的必然性触发系统为高压软启动装置运行的基础技术保证要进行研究，必须要具有优越的抗干扰的能力，和相对完备的导通可控性能进行保障[1]。
1.2工作原理的研究
机械电子式控制软启动装置是可以在机械设备启动过程中进行降压作用，同时也不存在冲击转矩以及电流效果的过程。因而在运行整体的启动过程中保护传动机械设施时，对其操作人员以及运行资源成本都能起到一定的突出保障效果。启动电流的荷载大小是能够进行有效的调节的。其余传统的启动装置相比较，软启动装置的体积相对较小，维护成本和发生故障的概率程度也较低。同时通过大功率的晶闸管来作为主回路装置的开关原件进行过程控制。在保障晶闸管的共组效率基础上，对其导通角进行合理化的智能化控制。在启动中相应的电机端的运行电压随晶闸管的导通角进行电压的输出调整。工作过程的保证让电机转速获得了高效的保障。同时也对转矩进行有效的效率稳定。使得整个软启动装置通过恰当的流量限制，在晶闸管稳定运行，使得电压在电机中作用得到保障，进而让晶闸管的使用周期获得有效的提高。电机工作运行状态获得良好性的运行。同时使得装置在关闭过程中，对要切断旁路接触器装置进行有效的快速相应，让软启动器的晶闸管导通角进行可控范围的程度减低，实现整个运行过程的良好保障[2]。
2.软启动方式和传统系统方式对比分析
首先，传统启动方式其设备的故障率很高，且设备的维护成本和启动产生的成本也相对较大。线路在切换过程中会出现一定程度的扭矩峰值，使得整个启动方式对一些防爆防火等要求较高的地方有极强的不适应性。其次，启动中的高电流量会对供电系统的稳定造成一定的影响，因而使得启动不能短期连续的进行。最后，传统的启动装置是相对固定的，不能进行有效的移动，因而在设备移动等相关步骤并不适合设备先进程度的不断发展。
软启动装置具有很多是设备实际应用的优点，首先是不需要电流闭环的控制过程，因而电压产生过程相对平稳，但同时电机在启动中对晶闸管的影响程度较为大。其次，斜坡恒流的软启动方式可以在电机启动的开始阶段产生巨大的电缆。进而当整个电流到达一定峰值后，其恒定的启动状态相对结束，进而整个电流的产生流量速率提高会相应的降低整个启动的周期过程。并且，跳跃阶式软启动方式可以在电动机开启的一个短时间内让其转矩产生出重要的变化，进而使得摩擦数据提高。因而会使得整个供电系统出现一个尖脉冲的现象，导致了整个启动中产生的负荷被干扰。最后，矩形转矩的软启动的方式是相对其他启动方式而言较为周期的，可以满足整个启动负荷的要求[3]。
3.软启动装置控制系统的计设计步骤
机械电子式的软启动的控制需要有相对稳定和控制力强的控制装置作为基础的保障设备。通过整个控制装置实现系统的有效操控。因而其控制器的编程的效果对整个计算机在执行控制系统操作过程中的效率具有关键的影响作用。其程序设计的优良直接关系到整个机械电子式控制程度性能的优越。因而机械电子式软启动装置进行恰当的软件编程。首先要通过合理的控制界面进行整个语言形象直观的表达，使得一个架构的合理和清晰。使得各部分的功能构成相对的简明，具体流程也相对的不复杂。其次，需要在计算机的上位机进行编程软件的选择。要对现代化的软件设计需要遵循的可视化程序进行有效的控制和方法的研究。要根据上位机软件的自身性能的优点结合需要编程实现的功能要求进行方向性的研究。要在实现整个软件界面最合理的交互和接口模块设计人性化基础上，实现应用语言的编写合理。最后，要对整个设备运行的启动故障警报系统进行有效性的设计。让整个警报系统能够有效的发挥乎应有的作用，真个应急响应的能力获得程度上的加强。也要机械电子式软启动装置需要对硬件装置进行合理性的设计，要对主电路进行结构合理研究，进行配置响应的晶闸管和电动机位置，同时把单片机防治在相对较为合理的位置。
4.结论
机械电子式软启动装置的发展需要结合行业中实际应用进行，软启动装置相对传功体内启动装置具有体积小和维护相对简单和能源消耗程度低等优点，进行合理的设计可以为其应用提供有力的保障。
参考文献：
[1]宫文展.基于变频的重载软启动器研制[D].陕西科技大学，2012.
[2]王道明.大功率磁流变传动技术及温度效应研究[D].中国矿业大学，2014.
刍议电子机械设备的控制系统 篇4
1.1不容易发生故障
随着先进技术的不断发展,机械设备功能也不断扩大,传统软启动装置功能有一定的限制。由于传统的软启动装置电动机消耗的功率较大,如果一直使用,电动机就难以启动,并且发生故障的频率大。而机械电子式软启动设备刚好弥补了传统软启动设备的这些缺陷,机械设备在运行过程中产生的强电流,机械电子式软启动设备能够承担,并且其易维护,操作方便,能及时解决故障问题。
1.2启动平稳
由于对机械设备自身的不断扩展和改进,机械设备对启动设备的要求越来越高,如今,传统的软启动设备远远不能满足现代机械设备运行的需求,电动机运行过程中产生的强电流比传统的软启动设备大很多,所以,在启动后的工作中,机械设备不容易平稳运行,而且出现故障的频率高。对于这些问题,机械电子式软启动设备正好能够全部解决,软启动设备既能够轻松承载电动机械设备启动时所产生的高强电流,还能够满足机械设备运行工作中的基本需要,控制电流和承担荷载压力,使其能够在规定的范围内正常运行,这样可以大大地提高电动机械设备启动的平稳性。其实,机械电子式软启动装置控制系统是在传统软启动设备的基础上引进,机械电子式软启动技术,使其启动更平稳,更有序的运行。
2机械电子式软启动装置启动设计
2.1工作原理
机械电子式软启动装置可以结合自身承担的荷载对启动电流进行合理的调节,降低启动时的压力,这样可以在一定程度上保护传动机械设施,而且能够提高安全性,以此同时,还能减少能源的损耗。机械电子式软启动装置的主回路的开关原件,一般选取晶闸管消耗的功率都是比较大,通过单片机智能化控制其导通角,机械电子式软启动装置的工作原理:在启动过程中,随着晶闸管的导通角的逐渐加大,电机端将电压输入到晶闸管调压电路,当电机转速满足起动转矩的要求时,启动过程就已经结束。软启动装置可以限制电流,当晶闸管全部导通时,电机就会在额定电压下工作,并且还会接通旁路接触器,增长晶闸管的使用中期,从而使电机进入稳定的运行状态。在关闭设备时,首先把旁路接触器切断,逐渐降低软启动器内晶闸管导通角,电机转速停止工作后即设备关闭。
2.2启动方式设计
要想更好地实现机械自动化控制,必须对机械电子软启动装置的启动方式进行合理的设计。为能够平稳启动机械设备,并且能够其正常运行,可以采用矩形转矩式、斜坡电压式、斜坡恒流式这三种启动方式。矩形转矩式软启动,就是在满足荷载要求的情况下安全启动电动机,从而对软启动装置起到保护作用;斜坡电压软启动,在机械设备正常运行中,直接跳过电流闭环控制的环节,使其操作更方便;斜坡恒流式软启动,主要是以阶梯的形式不断增加电动机启动电流,待电流达到最大值后,再对其进行控制,使电机用最少的时间完成启动过程,而且处于稳定状态。这三种方法不仅有各自的优势,也有自身的缺陷,因此,要根据电动机械设备运行的实际需要,正确地选择。
2.3软件设计
软启动设备的核心设备是编程控制器,因此,对其程序要进行合理的设计。
(1)程序编写。在编写编程软件过程中,可以采取不同的语言,把计算机作为上位机,对设计对象进行可视化程序设计,这样可以提高机械电子式软启动软件在工作中的反应和执行效率;
(2)为了能够更好地使机械电子式软启动装置运行处于恒定状态,应安装故障报警系统,这样可以全程监控软件的运行,如果出现故障,能够及时发现而且做出处理;
(3)采用控制语言来监控运行过程,采用形象语言来解决问题,设计最简单的结构,在该结构下编制程序。在设计过程中,要根据控制系统的流程图及功能要求,使机械电子式软启动装置的功能更加能满足人们的需求;
(4)把计算机作为上位机,设计一些工具栏、菜单、图形界面和软件系统主界面等软件系统,方便操作。
2.4硬件设计
硬件设计没软件设计那么复杂,硬件设计主要设计机械电子式软启动装置的电路。在设计主电路过程中,把晶闸管连接在电源和电动机定子之间,这样可以方便控制电机转速和电压,使软启动装置能够平稳启动。使用机械电子式软启动装置,可以大大地提高机械设备的生产效率。
2.5抗外扰性能
在电子机械设备设计中,即使编写控制程序的数据计算地再准确,几乎接近完美,但在实际的应用中,还是会常常有意外发生,有时会发生无法启动的情况,其主要的原因是在实验的现场有很多肉眼看不到的外界因素,影响着电子机械设备。外界扰乱主要是从装置线路或以磁场的方式直接进入电子机械设备内部。控制系统与接地线的反向电压,直接影响电路源阻碍其核心职能控制系统。电子机械设备自身的控制系统和电子机械设备的输入、输出都受到外界因素的干扰。由于电子机械设备的硬件和软件自身制作配件受外界因素的干扰少,并且具有吸收性能,所以,不用任何媒介就直接受到外界因素的影响。因此,不管是否切断电源,设备的硬软件依然受到空间内磁场电波的影响,其以振动频率的模式,即信息、信号干扰。
3结束语
机械电子式软启动装置的应用越来越广泛,机械电子式软启动装置不仅可以及时消除软启动装置的故障,还有具备很大的优势,体型小、维护方便、操作简单及能耗小等,因此,必须加强机械电子式软启动装置控制系统的设计,使其在人类生产活动中拥有更好的发展。
摘要：随着社会经济的不断发展,人们对电子机械的需求越来越大,因此,电子机械设备在人类的生产活动中有很大的发展潜力。由于电子机械设备具有消耗能量少、体积小、方便维修等特点,甚至还能缓解装置出现的全部问题。本文着重分析了机械电子式软启动装置的特点及设计。
关键词：电子机械,设备,控制系统
参考文献
[1]张鹏.机械电子式软启动控制系统的设计[J].科技致富导向,2012(21):74.
[2]刘长龙.煤矿带式输送机可控液压制动系统研究[J].起重运输机械,2012(06):45-47.
[3]王明东,江海,郭正东.电子机械设备的控制系统浅析[J].山东工业技术,2014(22):183.
机械和电子控制 篇5
关键词中职专业教师现状调查与分析对策
中图分类号:G715文献标识码:A
为贯彻落实《国务院关于大力发展职业教育的决定》中关于实施“职业院校教师素质提高计划”的精神,提高中等职业学校教师素质,中央财政安排了专项资金,开发包括70个重点专业的中等职业院校专业教师培训包项目。项目包括五个模块:专业教师教学能力标准,包括上岗培训、提高培训和骨干教师培训三个层次的培训方案;至少一部专业教师培训的专业核心课程教材;一部该专业的专业教学法教材;该专业教师培训质量评价指标体系。湖北工业大学机械学院承担了机械制造与控制专业教师培训包开发项目。为了了解目前中职专业课教师教学等方面的现状、需求和存在的问题,我们于2008年5月至7月对武汉地区13所和全国21所中职学校共计320名专业课教师进行了问卷调查。本文对调查结果进行统计、分析并从专业师资培养培训方案、课程和教材开发上提出几点对策建议。
1 基本情况
1.1 专业课教师课堂教学情况
我们从专业课教师的课堂教学效果、教学中所采用的教学模式和询问教师在教学中是否存在障碍及最大障碍是什么做出调查,具体情况如下(为了便于计算,论文中所有的表格中百分比数值为整数或一位小数):
表1 教师课堂教学情况统计表
调查中发现,大多数中职专业课教师已经感觉到自己的课堂教学效果并不太令学生满意,有的教师甚至直言教学效果连自己都不甚满意。不少的教师反映在专业课教学中存在较大障碍,有的教师甚至认为自身专业水平是教学中最大的障碍。在教学模式上,绝大多数教师仍然采用演示讲解式。
1.2 计算机辅助教学情况
从表2中可以看出,计算机辅助教学在专业课上应用并不多,专业课教师独立制作多媒体课件的能力还不强,计算机对于专业课教师主要是用来备课写教案。
表2 计算机辅助教学的应用情况统计表
1.3 教育教学理论应用、学习情况
表3 教师对教育教学理论的应用情况统计表
表3显示,虽然专业课教师反映教育教学理论对教学的指导作用不大,也很少能用到外国的先进教育教学理论,但普遍表现出对该理论非常感兴趣和迫切希望接受相关理论的培训。
1.4 教师对在校学生各方面评价和教师在遇到师生危机时的处理措施等有关学生管理方面的情况
表4 教师对学生各方面的评价统计表
调查中显示(见表4),目前中职学校的师生关系比较融洽,教师对学生各方面的评价并不差,特别是对学生的学习态度、学习目的性和合作意识等三方面表示肯定。
调查中还发现,教师在教育学生的过程中,能以自己的待人处事的态度对学生加以影响,以个人魅力来感化学生。在遇到师生危机时,能和其他老师及其家长配合教育学生,表现出较强的危机处理能力和学生行为诊断能力。
1.5 教师对上岗后培训方面看法和对培训项目、地点的选择等的调查结果
从表5中可以清楚地看出,几乎所有的专业课教师认为上岗后培训是必要的,其中有近1/4的教师认为是非常必要的。教师最需要的是专业技术和专业教学法方面的培训,其次是计算机和现代教育技术方面的培训,培训地点首选是企业,其次就是负责培训的学校。
表5 教师对上岗后培训看法的统计表
2对中职专业教师课堂教学质量不高、效果不佳的原因分析
2.1 专业课教师的专业技术知识陈旧、实用性不高
中职学校课程设置和教材内容脱离实际工作需要,学校配备的仪器设备落后造成教师专业技术知识不能及时更新,陈旧的、与企业生产严重脱节的专业技术知识让学生感觉实用性不强,学习兴趣自然不高,课堂教学质量、教学效果明显降低。
专业技术的飞速发展、专业知识的不断更新、企业生产设备快节奏的更新换代要求我们专业教师要及时掌握最前沿的专业技术知识,了解先进仪器设备的原理和使用方法。然而,大多中职学校仍然使用着传统的专业教材,配备着落后的设备,课程设置和教材内容脱离实际工作需要。教师们对日益增多的学生还在教授较早时期的专业技术知识,甚至操作着已经被企业淘汰若干年的仪器设备,不少教师早已意识到曾经掌握得“滚瓜烂熟”的专业知识已经与外面企业生产脱节了。学生也已认识到学习内容枯燥、对就业帮助不大,学习兴趣随专业课程的开设而逐年下降,教师教学质量自然出现逐年降低的趋势。
2.2 专业课教学方法简单、模式单一
职业教育应该有着与普通教育完全不同的教学形态。职业教育源于古代学徒制,古代的学徒制是以模仿和实践为主要教学方法,而我们现代的专业课教学却沿用着普通教育的讲授式教学方法,教师大多对照着教材讲授机床的结构、原理、操作规程。他们采用千篇一律的教学方法、统一僵化的教学策略和以不变应万变的教学模式,忽视了学生在获得知识方面最重要的探索、创新和实践能力的培养。教学模式的单一,使作为认知主体的学生在整个教学过程中都始终处于被动的知识接受者的地位,他们在学习过程中缺乏主动性、创造性,而枯燥的内容、单调落后的教学方法和教学模式,实验、实习条件的限制等都不同程度地制约着教育教学质量的提高。
2.3 教育技术手段落后,计算机辅助教学在专业课堂上应用不足
在专业课教学中使用多媒体课件更有利于直观教学和提高教学效率,它可以使学生直观明了地学习掌握诸如零件图纸的工艺性、毛坯的形状和制造方法、工艺路线等专业知识,并省出更多的时间来从事操作实践。而目前我们大多数专业教师,仍然把多数时间花在用粉笔教学生操作机床设备,在教室里教学生加工零件,教学内容仅以“听”或“视”的方式传授,且随着板书的增多,教学的趣味性和效率都受到影响。一般的黑板课堂里,教师所准备的内容只是教材和参考书上的知识,且有的知识已经过时,而在多媒体教学课堂里,包含的信息量大,可以通过网络实现资源共享进而带来更丰富的教学内容。
2.4 中职学校育人观念发生转变,对专业教师知识技能要求不高,培训不足,这是造成专业教师专业技术知识得不到及时更新提高、专业教学方法和教育手段落后的根本原因
显而易见,这就是造成课堂教学质量不高、效果不佳的最终原因。招生规模的扩大、办学层次的增加,中职学校的在校学生不断增多,在学生管理上中职学校面临着巨大压力,育人观念由“教书育人”转变为“育人教书”。学校认为,学生在校知识技能掌握少一点不是关键,最主要是在校能健康成长;专业教师教育质量差一点不是关键,最主要是要把学生管好。和学生接触最多的专业教师大多数都兼任着班主任管理工作,他们大多数时间都从事着学生管理并和学生建立起比较融洽的师生关系,对学生有了更多的了解,在学生德育教育上取得了我们普通高中学校教师都不及的工作业绩,表现出很强的危机处理能力和学生行为诊断能力。然而,在专业技术知识和教学方法、教学手段以及教学效果、教学质量等方面,大多中职学校并未对专业教师做太高的要求。简而言之,专业教师应该具备怎样的专业技能、应该教给学生什么、在哪教、怎样教、教成怎么样的,大多数学校没做过高的要求和明确的规定。肩负着繁忙工作任务的专业课教师由于缺少科学有效的培训,在无明确的教学评价监督机制下的授课质量自然难以提高。
3 提高专业教师教学质量的对策建议
虽然影响专业课教师教学质量和教学效果的因素是多方面的,但专业教师教学水平肯定是一个不容忽视的因素。调查发现,目前职业学校的专业教师绝大部分是从普通高等院校培养出来的,他们有较强的学习能力和扎实的学习基础,但接受的是学科中心的学科教育,在核心专业课程和专业教学方法等方面缺少科学有效的培训。所以,我们根据调查结果和分析,仅从专业师资培养培训方案、培训课程和教材开发上提出几点对策建议。
3.1 开发适合中职师资培训的专业课程和专业教学法课程教材
根据机械制造和控制专业所需,重点研究开设的理论教学课程,开发适合中职师资培训的专用教材,开设课程和教材应以工作过程为导向,突出应用,依据职业情景对机械制造知识实施行动性重构,构建新的行动体系,通过新课程学习,让中职专业教师转变教学思想、更新教育理念、更新知识和技术。
专业教学法则应以职业教育为导向,重点研究中职教育的过程的教学方法,分模块实施教育学、心理学和学科教学论等方面培训。结合本专业的理论知识,以实践操作性为主,提高培训的有效性。主要涉及以下几方面的教学方法:项目教学法、案例教学法、思维导向法、角色扮演法等。
3.2 教师培训中,多采用先进的教师培训模式,促进教师教学行为的改进,更新教师教学理念,提升教师信息化教学水平
目前国内大多数的培训采用的是以知识传授为着眼点的培训方式,试图通过观念、知识和技能的传授来促成教师教学行为的转变,尝试采用说教式、讲授式教学。我们应该更多地采用国外先进的参与式和反思性的培训方式,为中职教师提供参与、讨论、合作的机会。教师通过参与、实践的过程,反思自己的教学活动,对自己的教学行为、教学设计以及由此所产生的结果进行审视和分析,从而形成有关教学内容、教学方法和学习者的新观点。通过提过专业教师对自身教学行为的评价和行动研究的能力来促进教学行为的改进,从而更新教学理念,更新其信息化教学水平。
3.3 培训中应凸显实践,强调应用,充分体现培训“双师”教师的特色
培养过程中应加强实训和实践环节,增强中职教师的工程实践能力,特别是开发出一套相关的实训和实践教材,更好地发挥实训和实践环节作用,将“双师”教师队伍建设作为重点,大幅提升专业教师“双师”素质。一是加强实践,改进实践方式,强化实践管理,增强实践效果。安排教师到企业进行实践锻炼,深入了解企业生产实际、管理过程,为职业教育与企业的无缝对接提供有力保证。二是增强技能培训。将技能作为专业教师培训的重要内容,突出教师技能培训,组织教师技能鉴定,明确技能培训目标和考核等级。
3.4 重视专业教师教学能力标准的开发
从中职机械制造和控制专业教师应该履行的教学职责及从事职业教学的工作出发,要立足职教师资职业活动现实,着眼职教教师职业的发展和职业教育的发展,通过各种调研方法,分析制定出机械制造与控制专业教师教学能力标准,并应以此作为专业教师的培养培训的目标和要求。
4 结论
机械和电子控制 篇6
关键词：电子控制机械式,自动变速器,故障诊断
汽车故障诊断学是研究汽车故障机理、汽车诊断理论、方法和检测诊断技术的一门学科, 它包括汽车故障物理、诊断数学和检测诊断技术三方面的内容。检测诊断技术是诊断理论与方法的一种工程实现。所以可知, 汽车故障诊断学是以工程数学、可靠性理论、信息理论、为基础;以电子技术、计算机技术、人工智能技术为手段;以汽车故障为主要研究内容的一门综合应用学科。以前的故障诊断依赖人工的观察与感觉, 根据汽车在工作中表现出来的外部异常情况采用逻辑推断的方法, 来诊断故障的类型和部位, 这种方法必须依赖维修人员的长期积累的经验和反复观察, 既烦琐又不准确, 常常会出现误诊和延误。现代故障诊断是利用各种检测仪器和设备获取汽车的各种数据, 并根据这些数据来判断汽车的技术状况。万用表、点火正时灯、真空表、油压表、声级表、流量计、油耗仪、示波仪、汽缸漏气量检测仪、曲轴箱窜气量检测仪、气体分析仪、烟度计、车速传感器、输入轴转速传感器、加速踏板传感器、节气门位置传感器、离合器行程传感器、挡位信号传感器等仪器给ECU提供了车的状态的各种数据, ECU通过对数据的比较、处理、综合、提取得到故障的部位和原因, 并决定应对措施。
1 电子控制机械式自动变速器 (AMT) 的原理
目前的自动变速器主要有AT, CVT和 AMT 三类。其中AT和CVT这两种变速器的传动的效率很低, 而AMT基本不需改变机械式变速器本体, 并且同时具有传统传动系结构简单、制造容易、工作可靠、价格低廉、重量轻等优点。自动变速器能减轻驾驶员疲劳强度, 有良好动力性和燃油经济性, 低污染等优点。所以, 自动变速器开始向AMT技术发展。AMT是在传动固定轴式变速器和干式离合器的基础上, 应用电子技术和自动变速理论, 以电子控制单元 (ECU) 为核心, 通过执行机构控制离合器的分离与接合、选换挡操作以及发动机油门的调节, 来实现起步、换挡的自动控制技术。
2 AMT的故障分析
AMT故障大致可分为4个部分:与发动机有关故障;与离合器有关故障;与变速器有关故障;与ECU有关故障;与执行器有关故障。
(1) 与发动机有关的故障。
节气门位置传感器故障:汽车的挡位和车速与节气门开度有相对应的关系, 当汽车在某一车速和挡位下, 节气门位置超出所对应的范围即可知节气门位置传感器故障。
发动机转速传感器故障:若变速器输入轴转速与发动机转速不同且输入轴转速与车速比符合挡位关系, 可知发动机转速传感器故障。
节气门调节机构故障:若ECU发出命令对节气门位置进行调节, 而节气门位置传感器显示其位置不变或位置调整的大小与ECU的指令不相应, 可知节气门调节机构故障。
(2) 与变速器有关的故障。
档位有前进档, 无倒挡;或有倒挡, 无前进档:如果挡位开关显示为倒挡而挡位传感器显示不为倒挡, 则是执行机构故障:①汽缸活塞位置不正确, 则是汽缸故障;②如果汽缸活塞位置正确, 则为连接传动部分故障。挡位开关显示为倒挡, 挡位传感器也显示为倒挡, 则是齿轮或变速器轴或分动器故障。
汽车在行驶过程中, 突然回到空挡位置:齿轮或齿套磨损成锥形, 锥形的牙齿相互传递扭矩会产生轴向力, 轴向增大到足以克服自锁装置中弹簧弹力时, 便使滑动齿轮 (或接合套) 脱离啮合而导致脱档。变速器轴承松旷, 壳体变形, 使变速器壳上的轴承孔轴线不平行度增大, 导致齿轮轴产生倾斜, 破坏齿轮的正常啮合, 产生了轴向力。轴承止推弹形环或齿轮背面的止推垫松动或严重磨损, 引起轴或齿轮轴向窜动。换档叉弯曲变形或过度磨损, 导致换档叉和接合套上又槽的间隙过大。
(3) 与离合器有关的故障。
离合器分离不清的原因主要有:气压或机械操纵系统故障。机械系统磨损过多。分离行程不足。从动盘总成的摩擦片变形。在安装时变速箱与发动机的高速不一致, 变速箱的异常扭曲 (摇动) 导致摩擦片变形。半离合使用过度产生热变形。安装前施加了异常的外力导致摩擦片变形或压盘壳变形。压盘总成传动片因跌、甩而变形。压盘总成与飞轮的紧固螺钉松动。六、从动盘正反面装错, 造成从动盘仍与飞轮有摩擦。
(4) 与ECU有关的故障。
程序跑飞主要原因是干扰所致, 因为系统中干扰源较多, 虽然采取了一系列的抗干扰措施, 但程序跑飞现象偶有发生。选档、换档控制中, 程序进入死等待, 系统失控的原因是当微机发出选档、换档控制命令后, 查询选档、换档是否到位, 用光电发射接收器检测。有时因机械行程偏差或选换档不到位, 微机检测不到选、换档到位的信号代码而进入死等待, 使系统对其他信号概不响应, 系统失控。
3 AMT的故障处理办法
故障运行和故障保险:汽车正常运行时, 电子控制单元ECU的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围。当某一信号的电压值超出了这一范围, 并且这一现象在一段时间内不会消失, ECU便判断为这一部分出现故障。当某电路产生了故障后, 其信号就不能作为控制参数而使用。为了维持汽车的运转, ECU便从其程序存储器 (ROM) 中, 调出某一固定值, 作为应急参数, 保证汽车可以继续运行。当ECU中的微机系统出现故障时, ECU自动启用后备控制回路对汽车进行简单控制, 使汽车可以开回家或是到附近的汽修厂进行修理, 这样的功能就是故障运行, 又称“跋行”模式。另一方面, 当ECU检测到某一执行器出现故障时, 为了安全起见, 采取一些安全措施。这种功能叫作故障保险。当传感器和微机发生故障时, 往往采取故障运行方式。而当执行器发生故障时, 往往采取故障保险措施。
执行器的故障处理:汽车电子控制系统中, 执行器是决定发动机运行和汽车行驶安全的主要器件, 当执行器发生故障时, 往往会对汽车的行驶造成一定的影响。因此, 对于执行器故障的处理方法通常是:当确认为执行器故障时, 由ECU根据故障的严重程度采取相应的安全措施的实施, 在控制系统中, 有故障保险系统, 由于ECU对执行器进行的是控制操作, 控制信号是输出信号。因此, 要想对各执行器的工作情况进行诊断, 一般要由ECU向执行器发出一个控制信号, 执行器通过一条专用回路来向ECU反馈其执行情况。
参考文献
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机械和电子控制 篇7
关键词：机械电子,软启动装置,控制系统
前言
机电一体化已经成为当前农业机械生产制造的发展趋势, 将电子设备与机械设备紧密结合, 形成机械电子系统, 主要起到对机械设备的启动和控制作用。当前的机械设备具有连续、高效的运行能力, 在农机生产当中起到关键性作用, 随着农业机械生产的规模的扩大对于相关技术的要求也就有了很大的提升, 这就需要先进的控制系统对大型机械设备进行有效的控制, 实现稳定的机械化生产。
1 软启动装置的重要性
电子设备在机械运行中发挥着重要作用, 现代农业机械设备业都是与电子设备实现操作控制的, 需要供电设施进行电力提供, 来维持发动机等电动机械设备的运转。电动机在启动过程当中, 会在短时间内产生高强电流, 一定程度上给供电系统以及电动机械设备带来一定的冲击, 增加电力荷载, 长期积累下来, 会给电动机械设备造成一定的破坏, 不利于机械电子设备的工作运行, 因此, 就需要能够有效控制机械设备运行的装置, 软启动技术是良好的选择。通过机械电子式软启动, 可以对机械设备有效的进行控制, 保证机械在启动过程当中所产生的高强电流能够得到控制, 避免产生危害。软启动装置有效的缓解了电力荷载压力, 将电流限制在合理的范围内, 同时保证机械设备的正常运行。机械电子式软启动装置控制系统的应用, 能够满足当前农业机械设备生产的需求, 对机械电子系统平稳有序的运行具有重要的作用, 在农业机械设备当中, 软启动装置发挥着重要的作用[1]。
2 机械电子式软启动装置的优势
农业机械设备多是大型机械设备, 在启动过程当中会由于压降产生冲击转矩和高强电流, 而软启动装置能够对其予以很好的限制, 以更好的保护机械设备降低能耗。软启动装置能够对启动电流进行有效的控制, 将电动机械设备需要承担的荷载限制在一定的范围内, 保证机械设备的正常运行工作。软启动装置的特点是占据空间小, 并且容易操控, 便于维护, 避免其故障的发生。随着科技的发展和进步, 农业生产水平有了很大程度上的提升, 对于机械设备控制系统有着极大的提升, 原有的软启动装置已经不能满足发展的需要了, 因此机械电子式软启动装置开始得到广泛的应用, 有着较大的优势。
2.1 故障频率低
传统的软启动装置在应用之初发挥了很重要的作用, 但是由于机械设备的功能得到了极大的完善和拓展, 传统的软启动装置在某些方面的不足开始显现出来。随着电动机械设备的功率不断提高, 软启动装置对其的调控力不足, 在长期的使用当中很容易发生故障, 难以保证电动机的平稳启动。因此, 机械电子式软启动设备开始得以应用。与传统软启动设备相比, 在控制故障的方面有着很大的优势。机械电子式软启动设备能够更好的适应当前机械设备所产生的强电流, 承担荷载压力, 能够有效的避免故障的发生, 同时, 机械电子式软启动设备由于其便于操作和维护的特性, 能够及时将故障隐患予以消除极大的降低了故障的发生频率[2]。
2.2 启动平稳
在传统的软启动设备的应用当中, 由于长时间的使用, 加上机械设备自身的改进和完善, 软启动设备渐渐跟不上大型电动机械设备的要求, 对于电动机启动时产生的强电流不能限制在合理范围内, 长此以往, 机械设备容易发生故障, 在运行过程当中难以保持平稳。机械电子式软启动设备就极大的改善了这一问题, 软启动设备能够对电动机械设备启动时所产生的高强电流能够有效的进行控制并根据机械设备运行的基本需要, 对产生的电流和荷载进行调控, 将其维持在合理的数字范围, 电动机械设备的启动也就更加平稳。在传统软启动设备的基础之上, 将最为先进的机械电子式软启动技术引用其中, 实现机械电子式软启动装置控制系统的建立, 使大型电动机械设备更加平稳有序的工作[3]。
3 机械电子式软启动装置启动设计
3.1 启动方式设计
为了农业机械设备平稳的启动, 良好的运行, 需要对机械电子软启动装置的启动方式进行科学合理的设计, 以实现机械自动化控制。主要的启动方式设计有斜坡电压式, 斜坡恒流式以及矩形转矩式。斜坡电压软启动操作简单, 在操作过程当中省略了电流闭环控制的环节;斜坡恒流式软启动则是将电动机启动电流呈现阶梯式增长, 并将电流最大值设置在最合理的范围内, 当电流增长到该值时, 进行有效的控制, 保持其恒定状态, 可以极大的缩短启动时间;矩形转矩式软启动则是以满足荷载要求为前提, 对软启动装置予以保护, 实现电动机的安全启动, 以上几种方法, 具有各自的优势喝缺陷, 因此需要根据电动机械设备运行的实际需要加以合理利用, 保证安全稳定[4]。
3.2 软件设计
农业机械设备电子式软启动的控制系统的设计离不开高新技术的应用, 以计算机信息系统作为基础, 将可编程控制器作为核心设备, 对软启动设备进行科学程序设计。首先, 采用控制语言以面向运行过程, 采用形象语言以面向问题, 建立最直观简单的结构, 在该结构下进行程序设计。以控制系统的流程图以及功能需要进行设计, 以完善机械电子式软启动装置的功能。其次, 进行根据程序编写需要进行最优化的设计。选取编程软件, 将计算机作为上位机, 面向设计对象和可视化程序进行设计, 采用不同的语言进行编写, 使机械电子式软启动软件在运行过程当中反应和执行的效率更高。再次, 依然以计算机作为上位机, 进行软件系统的设计。包括对软件系统主界面、图形界面、菜单和相关工具栏的设计。最后, 设计故障报警系统, 以实时监控软件的运行, 及时发现机械电子式软启动装置的故障, 并采取有效的措施予以解决, 保证其高效、稳定的运行[5]。
3.3 硬件设计
相比于软件设计, 机械电子式软启动装置的硬件设计就显得比较简单, 需要对机械电子式软启动装置进行电路设计。在主电路的设计只是在电源和电动机定子之间接上晶闸管, 能够有效控制电压以及电机转速, 实现对其的调控, 以更好的控制软启动装置的启动, 在很大程度上提升了农业机械设备的生产能力。
4 结束语
机械电子式软启动装置控制系统的设计研究, 需要对软启动技术进行完善和改进。为了满足农业机械生产的实际需要, 需要对机械电子装置控制系统进行针对性的设计发挥其自身优势, 拓展多样化的功能, 在未来的社会生产当中, 经过优化的机械电子式软启动装置控制系统将会发挥更为重要的作用, 对农业机电一体化的发展具有重要的意义, 对农业的发展具有重要的意义, 推动了社会的发展进步。
参考文献
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机械和电子控制 篇8
我国的机械制造业主要从事各种动力机械制造、起重和运输机械制造、农业机械加工、冶金矿山机械制造、化工机械制造、纺织机械制造、机床生产和各种仪器仪表制造及其它机械设备制造等生产的行业。机械制造业的任务是为我国国民经济生产提供各种精良的技术装备, 机械制造行业的发展水平体现着国家工业化程度的主要标志之一, 是国家非常重要的支柱产业。
通过以上对机械制造行业的分析不难看出机械制造行业所生产的设备, 都是一些在工厂中经常使用的设备和我们日常生活中经常使用的设备, 这些设备质量的好和差直接影响着使用企业的效益, 在这些设备的制造过程中, 焊接是最关键的环节, 因此焊接质量的控制和管理是影响机械制造产品质量的一个重要因素。在机械制造业, 所涉及的焊接技术有多种, 如常用的有电弧焊, 氩弧焊, CO2保护焊, 氧气-乙炔焊, 激光焊接等多种, 下面对焊接质量控制和管理进行阐述。
2 焊接前的准备工作
焊接前的准备工作是焊接质量控制和管理过程中比较重要的环节, 具体做以下准备工作:
2.1 对焊接母材进行严格的检查。
首先要对焊接母材的出厂质量合格证书进行检查, 按照母材的出厂质量合格证书上给出的数据对母材进行严格的检查, 检查内容为:外观、母材厚度, 长度和宽度是否符合标准等。
2.2 对焊条进行质量检查。
焊条是焊接过程中最重要的焊接材料, 它的质量直接关系到焊接质量, 因此对焊条质量要进行严格的检查, 检查内容包括:
2.2.1 外观:检查焊条外观是否有气泡、开裂和肿胀问题;质量合格的焊条外观圆润、饱满、没有偏心的现象。
2.2.2 对焊条的直径和材质进行检查。质量合格的焊条直径均一, 没有粗细不均匀的现象, 同时药皮不能出现脱落和剥离的现象。
2.2.3 对焊条的存放地点要严格检查。
焊条的存放地点直接影响焊条的质量, 如电焊条不能放置在暴晒、潮湿和高温的环境下, 否则影响焊条的质量。
2.3 焊接工艺的确定。
焊接工艺的确定直接关系到焊接的质量, 如厚板焊接, 大于或者等于40mm板材曾称为厚板, 厚板焊接难度比较大, 因此厚板焊接工艺一般选择对母材进行双面X型破口。再如对不锈钢薄板的焊接工艺应该选择氩弧焊等。要针对不同的材料不同的厚度进行差异性质量控制, 是保证焊接质量的关键。
2.4 对焊接人员的资质进行检查。
目前我国焊接操作人员很庞大, 焊接技术水平参差不齐, 资质是证明焊接操作人员素质的一项重要条件, 由于机械制造行业对焊接质量要求比较高, 因此对没有资质的焊接人员一律不准进入现场进行操作。在一些大型企业, 对焊接操作人员每年要进行资质考核, 对考核不合格的操作人员一律取消资格。同时对焊接操作人员每年要进行技术培训, 不断的提高焊接人员的操作水平, 适应企业的发展。
2.5 对焊接设备的保养和检查。
焊接设备的稳定性和可靠性直接影响到焊接质量, 因此在焊接作业前, 要严格对焊接设备进行检查和试用, 同时对焊接设备实行定期保养和定期检查制度, 以保证焊接设备的正常使用。检查项目包括:电流表、电压表等各种仪表的校验等。
3 焊接工艺控制要点
焊接的方法很多, 不同的焊接方法相对应不同焊接工艺, 焊接工艺的确定主要是根据母材的材质、规格型号、化学成分等项目, 焊接工艺决定焊接方法, 焊接方法很多, 如手弧焊、埋弧焊、氩弧焊等, 不同的焊接方法所使用的焊接材料都不一样, 对于常用的手弧焊来讲, 主要包括:焊条类型、直径大小等, 还包括在焊接过程中使用的电流大小、电压高低、焊接层数、道数、检验方法等。
3.1 作业前的预热。
无论采用何种工艺进行焊接, 在焊接前母材都要经过预热, 这是焊接中碳钢时最关键的工艺要求, 预热的作用是防止产生冷裂纹。预热还可以改善母材接头出的塑性, 减少焊接后产生的剩余应力。预热温度标准:a.35-45#钢预热温度控制在150-250℃。b.大于45#钢预热温度控制在250-400℃。c.如果母材非常大, 预热困难时, 可以采用局部预热, 预热范围为:焊口两侧150-200mm范围内。
3.2 坡口方式。
按照焊接工艺的要求, 大于4mm的板厚要对母材进行坡口处理, 坡口的方式一般为U型或者双面X型, 其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例, 尽量降低焊缝中的含碳成分, 防止焊缝产生裂纹。
3.3 焊接后的热处理工艺。
为了减缓焊接后的温度的下降速度, 减少小淬火硬的处理倾向, 避免接头内的氢扩散, 一般在焊接后要对被焊接的材料进行热处理, 热处理的工艺指标:a.时间:2-6小时。b.温度:200-350℃。c.高刚性或者大厚度, 温度:600-650度, 时间:1-2小时。杜绝在低温或者雨中进行焊接作业。
目前国内的使用焊接方法很多, 大约四十多种焊接方法, 但按照具体操作工艺进行分类, 可归纳为三大类:即:熔焊、压焊和钎焊。
4 焊接过程质量控制及管理
焊接过程质量控制主要分成焊前质量控制、焊接中质量控制和焊接后质量控制。
4.1 焊接前质量控制。
在焊接前, 质量检查人员对如下项目进行严格检查:a.坡口形状及深度是否符合图纸要求, 如果不符合图纸要求按照规定进行返工。b.检查破口处是否清洁, 如不清洁重新打磨。c.预热温度及时间是否符合工艺要求。d.焊接设备使用的电流表、电压表及其它仪表是否灵敏。e.操作人员是否有资格证书。
4.2 焊接过程中的质量控制。
在焊接过程中要严格执行操作规程, 质量检查人员对在焊接中的检查项目有:a.焊条的型号和直径是否符合要求。b.焊接时的电流及电压是否按照规程进行控制, 在焊接过程中要尽量采用小电流, 减缓焊接速度, 减少母材的熔深, 防止母材被灼伤。c.焊接的层数及速度是否符合标准。
4.3 焊后质量控制。
焊后的质量控制主要是对焊后的产品进行热处理过程进行检查, 主要有以下检查项目:a.热处理时间。b.热处理的温度。
结束语
在机械制造生产中, 离不开焊接这一重要的环节, 因为焊接质量直接影响机械制造产品的质量, 除了焊接设备要求精良;焊接材料要符合质量要求;人员要具有资质外, 还要加强焊接质量过程控制和管理, 过程决定结果, 只有把好焊接过程中的每个质量控制点, 才能生产出合格的机械制造产品。
参考文献
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机械和电子控制 篇9
振动控制属于振动工程领域的一个重要组成部分,通常分为主动控制和被动控制两部分。虽然被动控制技术首先被广泛应用,但是在人们更高要求下被动控制技术已无法满足工程需求。相比之下,振动主动控制技术略胜一筹,凭借其综合多学科的特点,以及良好的控制效果和强大的适应能力受到当前机械工程方面的认可。为了开发其更大的潜力,国内外的相关研究机构纷纷对其进行了研究,这项技术从20 世纪50年代末发展到今天,已逐渐成熟地应用于多个领域。本文对机械振动主动控制技术的研究和其在机械工程领域的应用作一简单介绍,并从发展现状和技术的开发情况对这一技术的未来发展进行展望。
1 振动主动控制技术研究现状
振动主动控制技术始于20世纪20年代,由简单的电磁阀控制缓冲器发展而来。1960年左右在此基础上进行升级出现振动主动控制系统,之后随着科学技术的飞速发展,这项技术也随之快速发展。目前在航空航天的振动控制、土木建筑工程的抗振、车辆工程的减振以及其他机械的振动控制方面得到广泛应用。
在航空航天工程方面,对于大柔性结构的振动主动控制是关键,也成为主动控制的主要方面。其研究的主要方面是提高大柔性结构的控制效果,减少振动的影响。近年来,大量新型材料被应用于大柔性结构的振动主动控制,但是在减振方面还需进一步研究。
随着我国土木工程施工材料和技术的不断改进,土木工程领域的建筑和桥梁结构逐渐扩大,但随之带来的是结构的强度明显降低,建筑的舒适性和抵抗外力的作用已达不到工程要求。因此人们开始考虑对土木工程结构实行振动控制,实践证明达到了一定的减振效果。土木工程结构的振动主动控制不是定时常规的线性控制系统,需要在工程进行中根据实际情况实时作出判断,建立系统。因此,在自适应控制方面还需进一步深入探索。
同样在车辆工程方面,为满足人们驾驶车辆的稳定性和乘坐舒适性要求,相关研究人员在减少车辆的振动方面进行了大量尝试,比如成本较低的开关式半主动隔振系统,该系统由开关控制,具有很强的非线性。但是由于市场和技术的难度,在强迫振动方面还未进行大量研究,如何攻克这项难题是目前研究的重点。
一些高密度的机械加工对加工机床的振动有严格的要求,传统的振动被动控制已不能满足精密加工的要求,必须进行主动控制。机器人和各种电子设备的加工向轻量级方向发展,控制机器人的柔性机械臂问题受到重点关注。机械工程领域控制转子的振动一直比较重要,近年主要探索利用新型材料来改善振动,也获得了一些成功。
2 机械振动的主动控制
2.1 机体振动主动控制
机体的振动主动控制主要应用在精密加工的主动隔振中,防止地面振动造成机体振动。由于精密加工的严格要求,主动控制能对振动进行有效控制。其中最常见的方法是在基础和机体间安装作动器,提供主动控制力,减小机体振动。机体振动主动控制原理如图1所示。当传感器接收到机体的振动信号后,由控制器处理,驱动作动器达到减小振动的目的。其中传感器是整个工作原理的关键,高精度的传感器能够增强减振效果。
2.2 转子振动主动控制
1970年开始对转子振动主动控制进行研究,主要对象是挠性转子。转子振动主动控制主要是对高速运转的机械超过临界转速情况下运转引起的振动进行控制,因此保证转子的安全稳定运行是关键。
2.2.1 主动磁悬浮技术
主动磁悬浮技术以其非接触、无摩擦、无润滑和低功耗等特点,成为转子振动主动控制的重要技术。其中电磁轴承可以当作作动器控制挠性转子,该技术通过计算机模拟,肯定了其可行性。而且还通过此项技术研究出了控制刚度和阻尼的方法,均得到了很好的验证。
1-基础;2-等效弹簧高度;3-等效阻尼;4-机体;5-传感器;6-控制器;7-作动器
2.2.2 挤压油膜技术
挤压油膜技术也能实现对转子的振动主动控制。转子的振动偏幅能够通过油膜阻尼器来降低,而且其质量轻、体积小、结构简单,可以充分提高转子的稳定性。因此该技术早在20世纪60年代就被应用于航空发动机上,但是这还是一种被动的阻尼器,会给机体造成严重影响,在此基础上,又研究出了减振更好的可控挤压油膜轴承。
2.2.3 电流变技术
由于电流变阻尼器在减振方面具有很好的效果,因此电流变技术经过研究人员的证实可用于控制转子的振动;同时发现通过控制电场强度也可以控制转子振动,只需将电流变液体注射到挤压油膜阻尼器内即可。研究者的多项研究表明,电流阻尼器可以很好地控制振动。
2.2.4 主动静压轴承技术
超精密机床运转大多采用液体或者空气来对主轴进行静压,研究者提出了主动静压轴承技术来扩大机床的回转精度。
2.3 其他方面
还有对机器人等其他精密、高速、承载力大的机械领域的柔性机械臂的振动进行控制。
3 振动主动控制方法
3.1 极点配置法
极点配置主要是对特征值和特征向量进行配置,振动主动控制系统的动态特性由特征值决定,稳定性由特征向量决定,而特征值和特征向量又是根据系统的动态要求来确定,通过反馈和输出反馈改变极点位置,达到控制的目的。
3.2 自适应控制
当机械结构和参数不确定时,可以选择自适应控制,其中包括前馈、校正、模型参考。前馈控制通常认为干扰源是可以测定的;校正是通过在线识别参数并对参数进行整定的方式;模型参考是将受控结构通过自适应驱动,输出参考模型。
3.3 最优控制
理论上采用极值、动态规划和最优滤波方法可以实现机械结构振动的最优控制,实际中经常采用建立降阶模型的方法。但由于模型的约束条件很多,很难实现最优控制,只能进行次最优控制,但如果将极点配置法和最优控制结合起来,设计一种低阶控制器就能实现最优控制。
3.4 鲁棒控制
鲁棒控制是根据线性规律和系统的抗干扰能力反馈来满足控制要求。其中,滑膜变结构控制和滑膜变结构与自适应控制结合的方法,已经得到了广泛应用。这种控制方法能很好地解决高开关切换频率引起的振动。
4 发展展望
(1)振动主动控制技术在航空航天和土木工程领域仍是研究的重点和热点。
(2)精密机械工程的微幅振动主动控制技术,以及传统控制技术理论是否完全适用于该技术是需要进一步研究的重点方向。
(3)高精度、稳定性较强的传感器、作动器等新型材料的研究是必然。
(4)智能化控制方法的研究可以对实际系统的非线性结构的不确定性进行良好控制,也可以将智能化与鲁棒等控制方法结合,这需要多学科的共同努力。
5 结束语
纵观当前基于机械振动主动控制技术的研究现状,可以肯定的是在一些方面已取得了一定的成效,但是,之前研究的振动主动控制技术已很难满足目前精密机械加工所要求的微幅振动控制方法,因此,在今后的研究中,重点将放在机械振动控制的现代化和智能化方面,以适应更高的振动控制要求。
摘要：对目前基于机械振动主动控制技术的研究现状做了简要的阐述,并对振动主动控制中的常用技术和振动主动控制方法进行简单介绍,探索了基于机械振动主动控制技术构建下的发展趋势。
关键词：机械振动,主动控制,现状,发展
参考文献
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发动机电子控制的原理和应用 篇10
1电子控制系统的基本原理
在汽车发动机电子控制系统中电子控制器是最为关键的核心器件。电子控制器是基于单片机进行设计和组织,其主要功能是在接收汽车内部各种传感器所输出的工况信号,这些工况信号代表了发动机的工作状态,在接收工况信号的基础上,电子控制器按照内部事先编制与存储的相关程序进行数学计算与逻辑判断以确定汽车发动机的实际工作状况的参数,如点火提前角、喷油时间等数据,并且将这些数据转换为电信号以实现对元件动作的控制。如图1所示为汽车发动机电子控制系统的基本工作结构与流程。
发动机电子控制系统一般都是由传感器、电子控制单元(ECU)、执行器三部分组成的。在电子控制系统的基本结构中电控单元ECU处于中心关键部位,其主要作用是接收来自传感器的各种信号并根据电控单元ECU内部事先编写的软件和存储的试验脉普图与处理所接收的信号。经过电控单元处理之后,可以计算得到当前工况条件下的合适喷油量和点火正时等重要参数。电控单元进一步将相关工况参数转换为电信号,发送电子控制系统的下一环节—执行器,保证发动机处于最佳的运行状态。
反馈控制也是发动机的电子控制的重要环节。汽车一般需要装有三元催化剂以达到尾气的排放要求,为保证三元催化剂处于理论空燃比附近的环境下以发挥最佳作用,就需要相应的检测设备进行反馈控制,确保混合气的空燃比保持在理论空燃比14.7附近。
2发动机电子控制的主要应用
2.1电子点火装置
电子点火装置的主要作用是保证汽车点火的稳定性,确保充足的点火能力和复杂的点火提前性,从而满足汽车排放、油耗等相关法制法规要求。电子点火装置要达到上述要求,就必须进行精准地控制汽车发动机点火时刻,这就需要先进的电子控制技术作为基础保证。随着电子控制技术的发展进步,晶体管在电子控制元件中广泛应用,促使了电子控制技术的稳定性更强、性能更好、并且价格更加的低廉。目前市场上流转的汽车电子点火装置的种类繁多,从电子元件种类角度可以将汽车电子点火装置分为晶体管点火装置、可控硅点火装置和集成电路点火装置。汽车电子点火装置主要组成部分有微机、传感器和执行机构,三个主要组成部分相互协调共同实现参数在微机与发动机之间传送、计算、判断等流程,实现点火时刻的有效调节,降低燃料消耗,减轻空气污染。
2.2电子控制燃油喷射装置
电子控制燃油喷射装置通过电子控制单元接收处理传感器测得的参数,从而计算确定所需供给的油量,根据实际需求的油量向喷油嘴发出确切的喷油指令,向气缸中喷入适量的燃油,改变传统的发动机将燃油喷入进气歧管进行预先混合,造成燃油的浪费和效率的低下,这是电子控制燃油喷射装置的最大特点。电子控制燃油喷射装置将柴油机发动机中直接喷入气缸内的方式应用到汽油发动机上,汽油直喷入气缸内使得汽油雾化彻底,使汽油和空气混合完全,分层燃烧,燃烧更加彻底。电子控制燃油喷射装置的发动机瞬态响应效果好,对空燃比的控制更为精确,快速的冷起动和减速断油能力较强。目前国内大众FSI发动机采用的就是电子控制燃油喷射装置的发动机,由于该装置对对汽油的品质要求较高,所以大众在中国只采取了均匀燃烧模式。
2.3无空转控制系统
发动机在空转状态下,不但造成了对汽油的浪费,而且汽油燃烧不彻底,排出的废气中的有害物质的含量比车辆正常行驶时所排放的尾气要多。因此保证发动机无控制既能够解决能源,又能保护环境。无空转控制系统的主要作用是在等待红灯等车速为零的情况下自动关闭发动机,档位处于空挡且离合器踏板被松开时发动机自动熄火,进入零油耗零排放状态,从而节省汽油,减轻空气污染。而当驾驶人员踏踩离合器踏板,发动机将迅速平稳地自动恢复运转。无空转控制系统节省的燃料要求大于启动发动机所需的能耗,这样才能起到应有的作用。
2.4自适应巡航控制系统
自适应巡航控制系统是汽车自动巡航控制系统和汽车前向撞击报警系统的结合体,既有自动巡航控制系统的自动巡航功能,又有前向撞击报警系统的防止前向撞击功能。沃尔沃汽车目前采用的自适应巡航控制系统在车辆行驶过程中,通过传感器能够实现对车辆前方道路的连续“扫描”,通过轮速传感器采集车速信号。根据采集的信号判断车距过小时,自适应巡航控制系统可以自动协调汽车动作,在不影响舒适度的程度的条件下适当制动车轮,降低发动机输出功率,保持安全距离。采集的数据判断与前车之间的车距增加到安全距离时,自适应巡航控制系统将控制车辆按照设定的车速行驶。
3发动机电子控制未来发展趋势
发动机电子控制是汽车未来发展的重要趋势,主要表现在:
(1)逐渐建立软硬件一体化应用系统,实现发动机管理系统自动化;
(2)相关技术逐渐趋于标准化,相应的技术标准不断建立和完善;
(3)汽车发动机电子控制系统集成化、智能化、微型化以及多功能化优势凸显;
(4)相关设施工具的开发更加投入,技术产品的开发效率更高。
4结语
发动机电子控制系统的主要应用包括电子点火装置、电子控制燃油喷射装置、无空转控制系统、自适应巡航控制系统。这些应用的实现主要是通过电子控制器电子控制器的作用。发动机电子控制系统的主要优势是节约能源,减轻环境污染,提高了汽车驾驶的舒适度和便捷性。
参考文献
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[2]周存芳.汽车发动机电子技术应用分析[J].中国科技博览,2012(11):125-125.
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