機械控制論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的機械控制論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：機械控制論文范文

在設(shè)備選型環(huán)節(jié)，存在的風(fēng)險往往是因為人們沒有將實物與現(xiàn)場情況對應(yīng)起來判斷選型是否正確。規(guī)避措施：首先應(yīng)檢查產(chǎn)品技術(shù)文件或合同，了解擬安裝設(shè)備的預(yù)期用途和工作環(huán)境，對照相應(yīng)法規(guī)標準判斷選型是否正確，與合同和型式試驗所敘述的是否一致。如果用戶在技術(shù)文件或合同中未明確的，應(yīng)要求使用單位出具由施工單位蓋章確認的有關(guān)設(shè)備預(yù)期用途和使用環(huán)境的證明文件。除了要求使用單位提供證明文件外，還必須了解起重機實際使用的工況、起重機的結(jié)構(gòu)型式等是否正確，性能參數(shù)、工作級別是否滿足使用要求，工作環(huán)境是否用于防爆、防塵、防水或吊運熔融金屬等。比如，1臺型號表明為A3等級的起重機，實際使用十分頻繁；型號為普通起重機的行吊，實際使用過程中吊運熔融金屬或者使用在易燃易爆車間內(nèi)，這些都易造成設(shè)備風(fēng)險，不符合要求。

二、產(chǎn)品技術(shù)文件確認環(huán)節(jié)

1.需確認產(chǎn)品技術(shù)文件名稱

（1）產(chǎn)品設(shè)計文件。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量合格證明、安裝及其使用維護說明。

（3）型式試驗合格證明。

2.查驗資料時應(yīng)規(guī)避的風(fēng)險

（1）型式試驗合格證明所列設(shè)備名稱、型號規(guī)格與產(chǎn)品質(zhì)量合格證應(yīng)相符，主要參數(shù)能覆蓋擬安裝設(shè)備的參數(shù)。

（2）判斷制造單位是否超范圍制造，應(yīng)查驗制造許可證的項目許可范圍。

（3）擬安裝的設(shè)備與型式試驗證明不符，應(yīng)查驗設(shè)計文件與型式實驗合格證明。

（4）以上資料需加蓋制造單位紅章。

三、起重機軌道、基礎(chǔ)確認環(huán)節(jié)

在起重機軌道、基礎(chǔ)確認環(huán)節(jié)風(fēng)險主要在于：有些單位私自建造，設(shè)計不符合要求，給起重機的運行帶來極大的安全隱患。規(guī)避措施：起重機軌道基礎(chǔ)確認的驗收證明應(yīng)由使用單位提供，由施工單位蓋章確認。除了軌道基礎(chǔ)要有驗收證明文件外，還應(yīng)結(jié)合載荷試驗嚴格把關(guān)，如試驗過程中出現(xiàn)起重機運行異常、基礎(chǔ)搖晃等，應(yīng)停止試驗，要求施工單位立即整改。

四、抗風(fēng)防滑裝置檢查環(huán)節(jié)

在抗風(fēng)防滑裝置的檢查環(huán)節(jié)，風(fēng)險主要在于防風(fēng)裝置的設(shè)置不符合要求。規(guī)避措施：防風(fēng)裝置應(yīng)按設(shè)計文件的要求進行配置，設(shè)計文件沒有明確規(guī)定的防風(fēng)裝置應(yīng)至少配置夾軌器，鐵鞋等。此外對于風(fēng)力較大的地區(qū)，除了夾軌器、鐵鞋外，還必須配置錨定裝置或防風(fēng)拉索。在進行動作試驗時，應(yīng)檢查鉗口夾緊情況，錨定的可靠性以及電氣保護裝置的工作狀況，其頂軌器、防爬器、自鎖式防滑裝置功能是否有效。

五、起重機超載保護裝置驗證環(huán)節(jié)

在對起重機超載保護裝置的驗證環(huán)節(jié)，存在的主要風(fēng)險是部分施工單位未安排專業(yè)人員進行調(diào)試，特別是對臂架型起重機超重力矩限制器，如果調(diào)試得過大，有可能造成起重機傾覆，易引起重大傷亡事故的發(fā)生。規(guī)避措施：在實際工作中，相關(guān)人員應(yīng)核查設(shè)計文件、起重量特性曲線表等，要求試驗的載荷要準確，提供的產(chǎn)品必須有型式試驗合格證明。對于安裝調(diào)試不符合要求的，要求施工單位進行整改。

六、集群作業(yè)起重機的檢查環(huán)節(jié)

在對集群作業(yè)起重機的檢查環(huán)節(jié)，存在的主要風(fēng)險是如果不采取一定的監(jiān)控手段（安裝安全監(jiān)控裝置）控制起重機的作業(yè)范圍，很有可能造成起重機交叉作業(yè)而發(fā)生碰撞。規(guī)避措施：應(yīng)在現(xiàn)場告知使用單位不允許同時作業(yè)，保證安全距離。如果在技術(shù)手段上無法滿足時，應(yīng)要求使用單位做出書面承諾，采取必要的監(jiān)管措施，保證起重機在可控范圍內(nèi)工作，以免起重機發(fā)生相碰事故。

七、起重機進行載荷試驗環(huán)節(jié)

在對起重機進行載荷試驗環(huán)節(jié)，存在的風(fēng)險主要是試驗的方法不科學(xué)。為確保設(shè)備安全，檢驗安全以及人員安全，可采取以下規(guī)避措施。

（1）載荷試驗前應(yīng)核查施工單位的試驗方案，檢查現(xiàn)場試驗條件。試驗條件應(yīng)滿足《起重機試驗規(guī)范和程序》（GB/T5905-2011）的要求。

（2）試驗的順序應(yīng)該是：空載試驗-額定載荷試驗-靜載荷試驗-動載荷試驗。如果前一個試驗不合格，不能進行下一項試驗。否則，容易造成起重機試驗事故。

（3）試驗載荷的重量要準確，否則一旦發(fā)生主梁下?lián)铣瑯嘶驍嗔亚闆r時，容易出現(xiàn)質(zhì)量糾紛。如果對試吊載荷重量不能確定時，應(yīng)由使用單位和安裝單位簽字確認后方可起吊。

（4）額定載荷試驗中有撓度測量項目的，應(yīng)在靜載試驗后進行。盡量避免采用有價值的設(shè)備代替載荷，一旦摔壞，易發(fā)生賠償糾紛。

（5）注意現(xiàn)場安全。現(xiàn)場監(jiān)檢人員應(yīng)站在安全區(qū)域，防止重物墜落或傾覆傷及人身。應(yīng)要求使用單位在現(xiàn)場設(shè)置警戒區(qū)域，保證現(xiàn)場安全。

（6）發(fā)現(xiàn)建筑物的設(shè)計不能滿足起重機的試驗載荷的承重能力時，應(yīng)立即中止檢驗。八、質(zhì)量體系運行情況審查環(huán)節(jié)在對質(zhì)量體系運行情況進行審查環(huán)節(jié),主要風(fēng)險來自于施工單位不能按照質(zhì)量體系進行運作，現(xiàn)場作業(yè)人員混亂，部分施工單位能力很低，與規(guī)則要求嚴重不相符，因而給監(jiān)檢工作帶來壓力和難度。規(guī)避風(fēng)險措施：按規(guī)則要求，對施工單位的組織體系及作業(yè)人員進行嚴格審查，特別是現(xiàn)場施工負責(zé)人及作業(yè)人員資質(zhì)的審查。對整個施工過程記錄應(yīng)嚴格把關(guān)，如有不符合情況時，應(yīng)形成書面意見，要求施工單位整改。

第2篇：機械控制論文范文

1.1減輕工作量，縮短設(shè)計周期

使用控制工程，可以輕易地將設(shè)計師腦海中的三維模型反映到計算機中，而不是簡單地用二維圖紙表示出來，這大大降低了設(shè)計師的工作強度，加快了新產(chǎn)品的更新速度，提高了市場競爭力。

1.2使零件設(shè)計變得簡單

利用機械制造與控制工程之間的聯(lián)系，可以很簡單地對零件進行設(shè)計以及后期的修改，可以在設(shè)計過程中不斷加入新的設(shè)計思想，從而不斷完善設(shè)計。同時控制工程可以根據(jù)零件相互之間的位置以及配合關(guān)系，在保證零件之間配合的前提下，完成零件設(shè)計，從而避免在零件后期出現(xiàn)裝配不上的問題。

1.3使零件裝配更加直觀

機械制造與控制工程能夠施加裝配約束以及裝配分析，可分析裝配體各零件之間的關(guān)系，同時通過隱藏（顯示）某些零件，進而清晰地顯示出裝配體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對于運動件可以使用運動仿真，通過施加約束以及驅(qū)動保證運動的可靠性以及可行性。

2機械制造與控制工程之間的聯(lián)系

2.1控制工程有利于促進機械制造業(yè)的研發(fā)

提高其管理水平一般有三種控制工程模式，分別是智能控制的認知結(jié)構(gòu)、函數(shù)型連接神經(jīng)元、實現(xiàn)智能計算結(jié)構(gòu)的混合網(wǎng)絡(luò)。智能控制的認知結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)的是控制工程中的一種，它構(gòu)成了一種智能計算結(jié)構(gòu)，它與人一起設(shè)計并實現(xiàn)智能控制算法。主要的作用是彌補人腦計算模擬的不足，主要參與定性規(guī)劃、督導(dǎo)等，這樣就可以使我們的機械制造業(yè)變得更加有效率。而函數(shù)型連接神經(jīng)元和實現(xiàn)智能計算結(jié)構(gòu)的混合網(wǎng)絡(luò)實例，可以更加肯定的設(shè)計機械制造的一些模型，促進機械制造業(yè)的發(fā)展。因此，為了降低計算復(fù)雜性，提高運算的效率和實時性，需要對信息空間實施廣義優(yōu)化，分割具有多分辨率的信息空間。這樣一來，我們就更加需要對機械制造業(yè)進行一定的控制工程的作業(yè)。設(shè)計人只需將建立的產(chǎn)品模型裝配在一起，就可以發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)或者功能上的不合理之處，并及時進行修正，既提高了設(shè)計效率，又保證了設(shè)計的可行性。

2.2控制工程有利于促進機械制造的成本優(yōu)化

在當前競爭環(huán)境下，國內(nèi)機械制造企業(yè)存在著一個普遍的問題，那就是在生產(chǎn)成本控制方面面臨巨大壓力。所以如何在滿足外部需求的同時盡可能地控制并降低內(nèi)部成本消耗，已經(jīng)成為各企業(yè)共同關(guān)注與亟待解決的一個重要問題，同時也是我們必須采取措施加以解決的問題。而此時，我們必須要對成本進行合理有效的控制，使其發(fā)揮最大的效用。對車間資源配置進行調(diào)整以實現(xiàn)總體成本優(yōu)化，實現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置，同時考慮資源使用方式的多樣性，這樣就可以在很大程度上節(jié)約資本，所以我們必須要利用控制工程來促進資源的合理利用。一方面需要結(jié)合生產(chǎn)對各種資源配置方案的調(diào)整效果作出準確的評價，另一方面又需要提供有效的備選方案的優(yōu)化選擇，通過搜索比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，這樣就可以實現(xiàn)問題的快速解決，更好地優(yōu)化機械制造的成本。

2.3機械制造的發(fā)展也可以促進控制工程的發(fā)展

機械制造業(yè)的發(fā)展可以為我們提供大量的資金支持，這樣我們就可以很明顯地看出工程制造的發(fā)展方向，也可以使控制工程得到快速的發(fā)展。機械制造可以使控制工程實現(xiàn)對輸入信息的有效擴展與增強，同時也可以完成中樞處理的動態(tài)局域網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)信息空間的優(yōu)化分解，大大降低計算的復(fù)雜性，提高工作的效率和實時性。這種框架具有較強的信息融合和技術(shù)集成能力，大大提高了機械制造業(yè)的工作效率。所以，我們必須要加強相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，進一步促進我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，提高我國的綜合經(jīng)濟實力。隨著近年來科技的不斷發(fā)展，人們對于新產(chǎn)品的需求程度以及開發(fā)力度也逐漸加大，但是傳統(tǒng)的設(shè)計方法是從無到有，這大大增加了新產(chǎn)品的開發(fā)周期和產(chǎn)品成本。隨著科技水平的不斷提高，越來越多的軍用技術(shù)向民用技術(shù)轉(zhuǎn)化，減小了工作強度，提高了設(shè)計效率。

3如何促進二者的和諧共同發(fā)展

3.1加強對相關(guān)技術(shù)人員的培養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進設(shè)備不斷涌現(xiàn)，機械設(shè)計和工藝安排方面有了較快的發(fā)展。就目前市場的生產(chǎn)水平而言，大型企業(yè)資金雄厚，擁有先進的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，而中、小型企業(yè)在工藝安排和夾具設(shè)備方面相對較差，希望通過對輸出軸零件的工藝和專用夾具的設(shè)計，解決中、小企業(yè)所存在的問題，提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品精度，降低生產(chǎn)成本。所以說我們必須要培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員，促進CAD技術(shù)的發(fā)展。如復(fù)雜的石雕圖形是無法通過傳統(tǒng)的加工手段制造出來，只能由技藝高超的雕刻師傅們手工雕刻，而采用了三維數(shù)據(jù)設(shè)計以后這些問題就迎刃而解。通過對手工雕刻的實物進行掃描處理，形成雕刻機能夠識別的文件，控制雕刻機進行批量化石雕生產(chǎn)。

3.2在機械制造工藝中有效應(yīng)用控制工程

將各種原材料、半成品加工成產(chǎn)品的方法和過程叫做機械制造工藝。隨著先進工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械制造工藝發(fā)展起來。機床和工件之間的連接需要用到夾具，夾具能使工件相對于機床或者刀具獲得正確的位置。工件加工表面的位置精度和生產(chǎn)效率很大部分取決于夾具的好壞，按使用范圍可以把夾具分為：專業(yè)夾具、通用夾具、組合夾具和隨行夾具、可調(diào)整夾具和成組夾具等。控制工程設(shè)計旨在通過對減速器輸出軸的零件圖進行分析，了解它的技術(shù)要求，對其制造工藝以及專業(yè)夾具進行設(shè)計。所以必須要加強相關(guān)的宣傳，在機械工程設(shè)計領(lǐng)域中更好地應(yīng)用控制工程。在產(chǎn)品設(shè)計后期的優(yōu)化設(shè)計中，產(chǎn)品的綜合力學(xué)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化都是非常必要的。

3.3企業(yè)加大資金的投入

第3篇：機械控制論文范文

關(guān)鍵詞直螺紋 鋼筋 機械 質(zhì)量 控制

Abstract: With the development and progress of society, attention to quality control reinforced mechanical connection of the straight thread of great significance. This paper describes the direct mechanical connection of twisted steel quality control.Key words： straight twisted steel mechanical quality control

中圖分類號： TU201.2文獻標識碼：A文章編號：

引言

青海油田天然氣開發(fā)研究中心工程為全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架柱采用Ⅱ級鋼筋，最大鋼筋直徑25mm,框架梁采用Ⅲ級鋼筋，最大鋼筋直徑28mm，設(shè)計為直螺紋鋼筋機械連接。鋼筋機械連接操作簡單、節(jié)能、施工速度快、無污染，不受氣候影響，可全天候施工。為確保工程質(zhì)量，保證框架梁、柱中主筋的抗拉強度，提高工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全性，開展了qc公關(guān)活動，并列如下選題因素：

一、本工程質(zhì)量目標為“確保神州杯，爭創(chuàng)飛天獎”，工程質(zhì)量要求精益求精。

二、直螺紋可同徑、異徑鋼筋連接。可以提前預(yù)制，連接速度快，對中性好，工藝簡單，無明火作業(yè)，安全可靠，無環(huán)境污染，節(jié)約鋼材和能源，可全天候施工。

三、鋼筋直螺紋連接技術(shù)是建設(shè)部推廣建筑業(yè)十項新技術(shù)之一。本工程所有直徑在16mm以上的HRB335、HRB400鋼筋采用直螺紋技術(shù)連接。

四、鋼筋等強滾軋直螺紋連接施工是本工程的關(guān)鍵工序，又是一個特殊過程。

1、現(xiàn)狀調(diào)查及其分析

2010年4月1日，QC小組成員召開了專題研討會，對鋼筋等強滾軋直螺紋連接施工工藝進行分析，確定其流程為：

（施工準備工作）操作工人交底、鋼筋下料準備和試車零位調(diào)整長度調(diào)整鋼筋裝卡加工絲頭連接鋼筋

經(jīng)分析，易出現(xiàn)問題的子項主要有：鋼筋端面與鋼筋軸線不垂直、絲頭尺寸不符合規(guī)定、套筒兩端外露完整有效扣超過2扣等。針對這些問題，專業(yè)工程技術(shù)人員，運用統(tǒng)計法找出其中的關(guān)鍵問題，調(diào)查主樓基礎(chǔ)筏板前期施工過程中，鋼筋班組每連接100個接頭一次性合格率為 92％。

檢查結(jié)果：施工中出現(xiàn)大量的返工返修現(xiàn)象，浪費時間、人力、損害了公司形象。 如下圖所示：

2、主要影響因素

由于地域限制，操作人員技術(shù)水平的限制，及在使用工藝掌握上都沒有豐富的經(jīng)驗，因此依據(jù)因果分析法及以上調(diào)查結(jié)果絲扣加工及安裝過程中主要存在以下幾方面的問題：首先，鋼筋加工過程中存在鋼筋切口不平整，套絲長度控制不準確，導(dǎo)致安裝過程中外露絲扣超出要求，鋼筋深入鋼套筒兩端的長度不居中等問題。 其次鋼筋連接過程前期安裝套筒與鋼筋連接不緊，未用力矩扳手檢驗；最后，交底不到位，操作工人責(zé)任心不強。

3、質(zhì)量控制措施

仍有可能發(fā)生意想不到的鋼筋接頭不合格事件。如下表所示為直螺紋鋼筋連接控制措施概要：

3.1鋼筋加工過程

3.1.1材料及機具設(shè)備

①鋼筋應(yīng)符合國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499）的要求。

②套筒與鎖母材料應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，其材質(zhì)應(yīng)符合GB699的規(guī)定。

③工具設(shè)備：切割機、套絲機、普通扳手、量規(guī)、鋼尺等。

3.1.2質(zhì)量控制與注意事項

①參加滾壓直螺紋接頭施工的人員必須進行技術(shù)培訓(xùn)，并經(jīng)考核合格后方可持證上崗操作。

②鋼筋端面必須平整，應(yīng)采用砂輪切割機下料，對端面彎曲、馬蹄嚴重的應(yīng)切去，避免在加工過程中破壞刀口和影響絲頭質(zhì)量。

③鋼筋加工時應(yīng)經(jīng)常添加水溶性切削液，嚴禁不用切削液加工絲頭。

④待加工鋼筋必須系好標識牌，避免加工后對錯型號。

⑤絲頭加工檢驗完成后其端頭應(yīng)及時戴保護帽，防止絲頭在搬運和安裝施工過程中被損壞或被水泥漿污染。

⑥絲頭加工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查絲牙長度、絲牙牙型的飽滿度及完整絲扣圈數(shù)。

為充分發(fā)揮鋼筋本材強度，連接套筒的設(shè)計強度大于等于鋼筋抗拉強度標準值的1.1倍，在鋼筋套絲機絲扣標尺上做好標記，便于操作工控制套絲長度。同時，加工鋼筋螺紋時，要使用切削液。 對已制作檢驗合格的絲頭要求加保護帽。 按照下列標準逐個檢查鋼筋絲扣長度及外露長度。

3.2鋼筋連接過程

直螺紋接頭的連接及檢驗，用套筒對螺紋中徑尺寸進行檢查，抽檢數(shù)量不小于10%；用力矩扳手檢驗；

（1）直螺紋接頭的現(xiàn)場連接

①連接鋼筋時，鋼筋規(guī)格和套筒的規(guī)格必須一致且數(shù)量不小于10%，鋼筋和套筒的絲扣必須干凈、完好無損。

②連接鋼筋時應(yīng)對正軸線將鋼筋擰入連接套筒。

③接頭連接完成后，應(yīng)使2個絲頭在套筒中央位置互相頂緊，標準型套筒每端不得有一扣以上完整絲外露。

（2）直螺紋鋼筋接頭的質(zhì)量檢驗 直螺紋鋼筋接頭性能檢驗分型式檢驗和施工現(xiàn)場檢驗兩類，套筒檢驗為出廠檢驗，絲頭檢驗為加工現(xiàn)場檢驗。型式檢驗包括單向拉伸、高應(yīng)變反復(fù)拉壓、大變形反復(fù)拉壓的強度、極限應(yīng)變和殘余變形的檢驗。

3.3技術(shù)交底

2010年7月25日召開QC小組會議，組織勞務(wù)配合隊伍現(xiàn)場技術(shù)管理人員、鋼筋操作班組，進行專項技術(shù)交底。在會上做如下工作:

對操作工人進行技術(shù)培訓(xùn)和詳細的技術(shù)交底，在現(xiàn)場對操作工人采用詢問方式進行口頭考核。操作工均能正確答復(fù)操作要領(lǐng)，雖后現(xiàn)場加工3個25的絲扣，經(jīng)檢驗符合規(guī)范要求。

4、效果檢驗

4.1主樓基礎(chǔ)鋼筋機械連接開展QC活動后：

如下表所示：

構(gòu)件名稱 鋼筋規(guī)格 實驗取樣數(shù)量（個） 機械連接接頭

實驗數(shù)據(jù)平均值

N/2 一級接頭等級是1.10倍鋼筋抗拉強度標準值HRB400

4.2檢驗結(jié)果：

所有隨機抽樣結(jié)果均達達到JGJ107-2010《鋼筋機械連接技術(shù)規(guī)程》Ⅰ級接頭性能等級。鋼筋接頭合格率100%。

5、效果評價

天然氣開發(fā)研究中心基礎(chǔ)工程中應(yīng)用PDCA方法，鋼筋直螺紋機械連接強度均達到鋼筋一級接頭的連接要求。提高了鋼筋連接的可靠性。并且，采用了鋼筋機械連接技術(shù)，大大提高了施工功效且減輕了工人的勞動強度。而且還提高了管理人員的管理水平，增強了施工人員的技術(shù)水平，小組成員也在本次活動中掌握了套筒連接技術(shù)標準和施工方法。本次QC活動取得了圓滿成功，鋼筋連接質(zhì)量得到了保證。

結(jié)束語

通過對鋼筋機械連接新技術(shù)的應(yīng)用我們打算在主體工程中繼續(xù)加強對鋼筋直螺紋機械連接質(zhì)量控制，并嚴格按照國家標準及施工規(guī)范的要求把新工藝做到最好，更好，確保建筑結(jié)構(gòu)達到工程質(zhì)量優(yōu)良的標準。

參考文獻

[1] 中國建筑工業(yè)出版社編．滾扎直螺紋鋼筋連接接頭[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2010：65―68

[2] 中國有色工程設(shè)計研究總院．混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(第三版)[M]．中國建筑工業(yè)出版社出版，2009：76―80

[3]中國建筑工業(yè)出版社編．鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2008：56―62

[4]畢強．鋼筋滾軋直螺紋連接控制技術(shù)[J]．建材技術(shù)與應(yīng)用，2010，(04)：32―40

第4篇：機械控制論文范文

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術(shù)。它是集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光機電技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。

目前是采用計算機控制，預(yù)先編程然后利用控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數(shù)控裝置，使得輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強了機械制造的靈活性，提高設(shè)備的工作效率。

2機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

2.1工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機器人和傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)一樣是由控制單元、驅(qū)動單元和執(zhí)行機構(gòu)組成的。主要運用機器設(shè)備的生產(chǎn)線上，或者運用于復(fù)雜惡劣的勞動環(huán)境下下，完成人類難以完成的工作，很大程度上改善了勞動條件，保證了生產(chǎn)質(zhì)量和人身安全。

在實際操作中，控制單元是由計算機系統(tǒng)組成，指揮機器人按照寫入內(nèi)核的程序向驅(qū)動單元發(fā)出指令，完成預(yù)想的操作，同時同步檢測執(zhí)行動作，一旦出現(xiàn)錯誤或發(fā)生故障，由傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)反饋到控制單元，發(fā)出報警信號和相應(yīng)的保護動作。而執(zhí)行機構(gòu)是由伺服系統(tǒng)和機械構(gòu)件組成。有動力部分向執(zhí)行機構(gòu)提供動力，使執(zhí)行機構(gòu)在驅(qū)動元件的作用下完成規(guī)定操作。

2.2煤礦機械現(xiàn)代采煤機開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。同時，數(shù)控氣割機裝有自動可調(diào)的切縫補償裝置。它允許對構(gòu)件的實際輪廓進行程序控制，好比數(shù)控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調(diào)節(jié)切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。

2.3汽車工業(yè)汽車工業(yè)近20年來發(fā)展尤為迅猛，在快速發(fā)展的過程中，汽車零部件的加工技術(shù)也在快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，更加快了復(fù)雜零部件快速制造的實現(xiàn)過程。

將高速加工中心和其它高速數(shù)控機床組成的高速柔性生產(chǎn)線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機床剛性自動線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟規(guī)?！钡膫鹘y(tǒng)觀念，實現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)在復(fù)雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現(xiàn)，不僅如此，數(shù)控技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等，在汽車制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的應(yīng)用。21世紀的汽車加工制造業(yè)已經(jīng)離不開數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用了。

2.4機床設(shè)備機械設(shè)備是機械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機床設(shè)備是現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計算機數(shù)控技術(shù)為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機床的加工實施控制，這樣的機床就是數(shù)控機床。它是以代碼實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。

3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

從第一臺數(shù)控機床開發(fā)成功到現(xiàn)在已有50多年的歷史，由傳統(tǒng)的封閉式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)今的開放式PC數(shù)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的計算機數(shù)控系統(tǒng)，由于采用封閉的體系結(jié)構(gòu)，它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難；開放式體系結(jié)構(gòu)的計算機數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的計算機數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)。開放式計算機數(shù)控系統(tǒng)，采用軟件模塊化的體系結(jié)構(gòu)，顯示了優(yōu)良的性能，能適應(yīng)各種計算機的軟件平臺，具有統(tǒng)一風(fēng)格的用戶交互環(huán)境，操作、維護、更新?lián)Q代和軟件開發(fā)都比較方便，具有較高的性能價格比，已成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向。

4結(jié)束語

機械制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。PC機進入數(shù)控領(lǐng)域，極大的促進了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也為我國在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域趕超發(fā)達國家提供了機遇。跟上發(fā)展先進數(shù)控制造技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，盡快縮小與發(fā)達國家的差距，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。同時，數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展孕育產(chǎn)生大量的數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才，進而推動我國現(xiàn)代機械制造業(yè)進一步走向繁榮。

參考文獻：

[1]馬巖.中國木材工業(yè)數(shù)控化的普及[J].木材工業(yè).2006(02).

[2]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則及方法研究[J].制造業(yè)自動化.2005(09).

[3]南生春，傅萬四.淺談數(shù)控技術(shù)在木材加工機械上的應(yīng)用[J].木材加工機械,2004(01).

[4]孫榮創(chuàng).數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢及策略[J].中國科技信息.2006(12).

第5篇：機械控制論文范文

機械制造是直觀來講通過機械來制造成品，通過對原材料實施加工、包裝處理、冷熱處理、檢驗產(chǎn)品以及實施運輸?shù)恼麄€過程。而且從我國這方面技術(shù)水平發(fā)展的實際情況來看，在企業(yè)規(guī)模與生產(chǎn)實力發(fā)展水平方面還處于世界先進前列，但是我們現(xiàn)在所制造出來的機械成品大部分都是技術(shù)含量不夠高，屬于中檔與抵擋行列的機械成品，至于在知識產(chǎn)權(quán)品牌這個方面更顯得比較落后，而且從目前發(fā)展的情況來看比較滯后。

目前我國機械制造行業(yè)有一個比較嚴重的問題：我國的機械制造產(chǎn)品針對外國的技術(shù)在需求方面比較高。例如：大部分消費者購買了國產(chǎn)機械產(chǎn)品過后，會發(fā)現(xiàn)雖然是國內(nèi)機械產(chǎn)品，但是很多關(guān)鍵部位卻需要國外的機械技術(shù)才能加以完成，這樣的問題長時間以來就會讓國內(nèi)的消費者產(chǎn)生一種比較“畸形”的消費觀念：會非?？隙ǖ恼J為進口機械產(chǎn)品的質(zhì)量一定好于國內(nèi)機械產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，我國機械制造行業(yè)必須面對這些問題，面臨這樣重大的挑戰(zhàn)，需要更加重視機械產(chǎn)品的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)質(zhì)量，逐步提升機械制造過程中的科技含量。從而在未來的時間，從質(zhì)量方面來改善人們對于國產(chǎn)機械產(chǎn)品的偏激認識，不斷增強國內(nèi)機械制造行業(yè)的競爭勢力，才能更好的立足于現(xiàn)代市場競爭的環(huán)境之中。

二、機械制造自動化

利用主控器來輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)與編碼，從而來對機械進行操作來代替一些人工無法實現(xiàn)的速度，無法實現(xiàn)的制造精度，無法適應(yīng)的復(fù)雜等等過程。將機械制造產(chǎn)品的達標率提高，在一定程度上降低了工作的難度，縮短了生產(chǎn)時間，是目前現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的基本要求。

針對目前我國機械產(chǎn)業(yè)所存在的問題，若要改變現(xiàn)狀，提升自身生產(chǎn)實力，最大限度的保障產(chǎn)品質(zhì)量，將生產(chǎn)成本逐漸降低，對機械制造現(xiàn)代化技術(shù)的實現(xiàn)是我國機械制造行業(yè)的必然趨勢。只有將機械自動化實現(xiàn)，才能真正提升自身的生產(chǎn)水平，才能順應(yīng)市場的需求，才能適應(yīng)時代的發(fā)展。而且目前自動化極限的實現(xiàn)是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，也是推動傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代化機械制造產(chǎn)業(yè)過渡。

三、數(shù)控技術(shù)的分析

1.工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)控技術(shù)。在實際生產(chǎn)的操作過程中，需要先設(shè)計相關(guān)的程序編號，然后將這些程序編碼輸入到計算機中去，讓計算機來進行自動控制的生產(chǎn)代替制造操作方面的動作。在實際的生產(chǎn)過程中，同時計算機也會檢測到是否可能出現(xiàn)生產(chǎn)故障或者系統(tǒng)錯誤，然后制定出及時的改善措施，確保生產(chǎn)穩(wěn)定進行。數(shù)控實際操作的過程中，也需要人工擔(dān)任監(jiān)督工作，從而不僅能更好的保障生產(chǎn)過程穩(wěn)定而安全的運行，而且能提升生產(chǎn)效率，在出現(xiàn)突況的同時，還能及時的采取保護措施。因此，工業(yè)生產(chǎn)中融入數(shù)控技術(shù)不僅能更好的改善生產(chǎn)條件與環(huán)境，將工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)所隱含的危險系數(shù)降低，還能節(jié)省更多的勞動力，縮減開支，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，更好的保障了產(chǎn)品的質(zhì)量。因為產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中是通過計算機進行控制操作的，所以眾多產(chǎn)品之間不會出現(xiàn)傳統(tǒng)工藝中較大差異的問題。

2.煤礦機械中的數(shù)控技術(shù)。我國煤礦行業(yè)具有一定的利潤優(yōu)勢，采煤機械在這個因素的推動下得到了高速的發(fā)展，而且基于開采煤礦的環(huán)境存在一定的差異性，因此，機械的種類與先進設(shè)備在開發(fā)的過程中也不相同。通常一般的機械在進行生產(chǎn)的時候都是按小批量來的。由于開采機械的機殼是通過焊件的使用才制造毛培的。傳統(tǒng)加工方式對于單件下料這個問題來講是比較難的。利用數(shù)控技術(shù)進行控制切割，不僅能更好的完成采煤機械的葉片、滾筒等方面的處理工作，突破了傳統(tǒng)的仿形法，讓整個生產(chǎn)過程得到了優(yōu)化。由此可見，在數(shù)控技術(shù)在采煤機械中使用的優(yōu)勢在于：利用數(shù)控技術(shù)制造采煤機械有助于將切割速度最大限度的提升，讓鋒利的葉片在等同的時間內(nèi)，實現(xiàn)更多的采集目標。特別是實際操作過程中也突破傳統(tǒng)的機械操作模式，大大降低了采煤行業(yè)的危險系數(shù)，促進了生產(chǎn)效率的提升。

3.汽車工業(yè)中的數(shù)控技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車行業(yè)也得到了前所未有的發(fā)展，同時也注定了在汽車制造行業(yè)中，汽車部件裝置的加工技術(shù)需要不斷的改善來適應(yīng)。在汽車行業(yè)中使用數(shù)控技術(shù)，不僅促進了復(fù)雜部件制造效率的提升，而且提升了我國汽車行業(yè)在國際競爭環(huán)境中的實力。最近幾十年，汽車行業(yè)的發(fā)展突飛猛進，數(shù)控技術(shù)的誕生，提升了復(fù)雜零件制造的效率與質(zhì)量。經(jīng)過一系列的整合可以告訴我們通過加強柔性生產(chǎn)，不僅能讓汽車品種多元化，而且能高效生產(chǎn)中低批量的汽車，更好的滿足現(xiàn)代社會的不斷需求。同時，現(xiàn)代化汽車工業(yè)中必不可少的重要技術(shù)是將虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)，將這些技術(shù)運用到汽車工業(yè)中才能使其行業(yè)得到質(zhì)的突破。

第6篇：機械控制論文范文

符合人機工程學(xué)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，是最近十幾年來所大力提倡的；人機工程學(xué)以人、機、環(huán)境三要素為核心，考慮到工業(yè)造型設(shè)計技術(shù)和藝術(shù)，美觀、大方、適用、實用是始終追求的目標。

2艦船指控設(shè)備結(jié)構(gòu)型式的演變

自20世紀50年代開始，我國艦船指控設(shè)備完成了由機電指揮儀向數(shù)字化綜合指控設(shè)備的演變，設(shè)備從以模擬計算機為主轉(zhuǎn)變成以微型數(shù)字計算機為主。下面介紹指控設(shè)備上一些主要器件、部件和結(jié)構(gòu)型式的演變。

2.1顯示器的演變

目前，CRT顯示器已被液晶顯示器和LCD顯示器替代。由于工作原理不同，液晶顯示器、LCD顯示器與CRT顯示器有明顯的性能差異，較圓滿地解決了CRT顯示器無法克服的在體積、重量、功耗、環(huán)保和電磁輻射等方面的缺點。

2.2計算機的演變

早期艦船用計算機的結(jié)構(gòu)形式是：各插件模塊通過槽口固定于開放式插件框架中，自帶的楔形鎖緊裝置與槽口兩側(cè)壁緊固，其后部的電連接器通過盲插方式與印制大底板上的電連接器鏈接，大底板上的輸入輸出信號通過專用的轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)接?，F(xiàn)在取而代之的是全密封、全加固的抗惡劣環(huán)境加固機，不僅體積小、重量輕，而且具有良好的抗振、散熱、電磁防護能力。

2.3功能部件的演變

鼠標、鍵盤、觸摸屏等通用的功能逐漸被集成為全加固模塊，通過預(yù)留接口與外部設(shè)備聯(lián)系。尺寸被嚴格定義，實現(xiàn)了模塊標準化、通用化設(shè)計。這類模塊多采用整體設(shè)計和加工工藝，如真空釬焊、整體鑄造和整體機加等，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，既能減輕重量，又保證模塊有良好的適應(yīng)性。

2.4整機結(jié)構(gòu)型式的演變

顯示器、計算機和功能模塊的進步，導(dǎo)致了整機在重量、體積上都有了大幅度的下降，造型變得更加時尚、美觀。由于各類模塊標準化、通用化的實現(xiàn)，整機設(shè)計變得快捷、方便，在爭取任務(wù)和任務(wù)立項時，根據(jù)特定的需求，短時間內(nèi)可提供初步的技術(shù)方案，確定外形尺寸和重量等指標。表1給出了不同時期指控設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式。

3幾個關(guān)鍵技術(shù)問題的現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，指控設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容發(fā)生了較大的變化，不再有非線性齒輪、劈錐、傳動鏈這類復(fù)雜結(jié)構(gòu)，剩下的是臺、柜造型、面板設(shè)計、殼體鑄造等。臺、柜、箱及其各層次設(shè)備已實現(xiàn)標準化、通用化和系列化。整機內(nèi)部小到插件模塊、通用模塊、專用模塊，大到顯示器、計算機都實現(xiàn)了全加固設(shè)計，并通過嚴格的應(yīng)力篩選試驗，整機必須按國軍標要求參加例行試驗，通過抗振、散熱和電磁兼容能力測試。結(jié)構(gòu)設(shè)計及其可靠性測試方法和手段逐漸成熟，但也存在一些問題。

3.1隔振減振設(shè)計

隔振減振設(shè)計主要還是遵循傳統(tǒng)的方法進行，以定性設(shè)計為主。即，對結(jié)構(gòu)件做個初步的靜力分析后，再根據(jù)使用環(huán)境和經(jīng)驗乘上一個安全系數(shù)，在設(shè)計階段難以充分考慮動態(tài)激勵帶來的影響。設(shè)備的抗振能力主要靠環(huán)境試驗來驗證。這種設(shè)計方法帶來的問題是：

1)由于無法準確把握設(shè)備內(nèi)部重量及分布，臺、柜、箱在設(shè)計上普遍存在剛強度整體有余、局部不足的問題。雖然在振動、沖擊試驗中也能發(fā)現(xiàn)一些問題，諸如在某個頻段振動超標，在哪個頻點共振幅值最大等，但不能具體定位，也不能準確評估共振帶來的影響；

2)設(shè)備的重量和幾何重心的位置，是在總裝完成后靠稱量才能最終確定，所以，通常是選擇具有一定承載范圍的減震器，在使用過程中需對承載量進行調(diào)節(jié)，給用戶帶來一定的麻煩。

3.2熱設(shè)計

現(xiàn)役的指控設(shè)備從機箱到臺、柜基本上還是通過風(fēng)機散熱，這是目前主流散熱方式。對于發(fā)熱量大的模塊，如加固機，除了要解決自身的散熱問題，還在臺、柜內(nèi)部設(shè)計專用風(fēng)道，保證熱量快速排除。其弊病是會造成電磁干擾且噪聲較大；20世紀90年代，國外一些潛艇指控設(shè)備開始采用液冷散熱，這種通過泵產(chǎn)生的動力推動密閉裝置中液體的循環(huán)來實現(xiàn)散熱的方式，具有較高的效率，且噪聲較小，缺點是成本較高。近年來，國內(nèi)也開始進行這方面的研究與試驗。由于現(xiàn)行的熱設(shè)計方法不能準確判斷臺、柜內(nèi)部氣流的走向，故無法實現(xiàn)對設(shè)備從芯片到整機實施有效的溫度控制，僅僅是根據(jù)總功耗、單個風(fēng)機的風(fēng)量以及熱源的位置來大略地確定風(fēng)機的數(shù)量和進、出風(fēng)口的位置，散熱效率不高。

3.3電磁兼容設(shè)計

早期的純機械設(shè)備和機電設(shè)備幾乎不要做電磁兼容試驗，然而，隨著軍械電子化程度的迅速提高，越來越多的電路被裝入有限的空間，設(shè)備內(nèi)外電磁信號縱橫交錯、密集重疊，功率分布不均勻；特別是電子戰(zhàn)，其基本著眼點就是奪取“制電磁權(quán)”。電磁兼容設(shè)計在現(xiàn)代指控系統(tǒng)中的重要性可見一斑。電磁兼容設(shè)計涉及電器和結(jié)構(gòu)等多個專業(yè)，綜合性很強。雖然電磁干擾主要是電子元器件及其分布的問題，但與它們安裝的位置、元器件屏蔽與密封的好壞、材料固有的屏蔽效能等緊密相關(guān)。經(jīng)過多年的研究并結(jié)合試驗，指控設(shè)備的電磁兼容設(shè)計已初具規(guī)模，并制定了一些設(shè)計規(guī)范。但是，由于設(shè)備內(nèi)部安裝的模塊較多，很難直觀地了解內(nèi)部的電磁環(huán)境，一些問題在設(shè)計階段很難被發(fā)現(xiàn)。而電磁兼容檢測試驗又是在設(shè)備出廠、功能調(diào)試完成后根據(jù)要求進行的，這時已到了研制的后期，等發(fā)現(xiàn)了問題，再針對超標項目實施解決方案，通常代價是昂貴的，會增加一些不期望的附加元器件。

4關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢

從上節(jié)中可以看到：

1)指控設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的研制任務(wù)量大、周期長、成本高；

2)隔振減振、散熱、電磁防護等關(guān)鍵技術(shù)的研究進入了瓶頸期，還停留在依靠經(jīng)驗或以往環(huán)境試驗結(jié)果類比、亦或有限的公式估算上。置身于21世紀，這種設(shè)計方法已無法適應(yīng)現(xiàn)代國防對產(chǎn)品快速、可靠、經(jīng)濟的要求。三維設(shè)計技術(shù)和仿真技術(shù)的發(fā)展與推廣，為這些研究內(nèi)容的突破提供了有力支持。它們與傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法的融合，將有助于提高研制效率，推動機械結(jié)構(gòu)設(shè)計從定性到定性與定量相結(jié)合的轉(zhuǎn)變。

4.1三維設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)由二維向三維的轉(zhuǎn)變可以說是革命性的，設(shè)計者借助計算機將設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為可視的、可修改、可分析的實體模型，為新產(chǎn)品研發(fā)、仿真分析及后續(xù)的演示帶來諸多方便。1)三維設(shè)計可以直觀地反映整機內(nèi)部各單元的裝配關(guān)系，避免產(chǎn)生干涉等錯誤。

2)三維軟件的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)特別適于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件局部特征修改的快速設(shè)計。以機柜殼體為例，對于同一規(guī)格的不同機柜，殼體大部分設(shè)計特征是通用的，不同主要表現(xiàn)為：兩側(cè)壁上橫向加強筋和走線凸臺的高度位置，導(dǎo)銷支架、前橫梁支架安裝位置以及后橫梁的高度位置。如果利用三維軟件參數(shù)化建模工具，在殼體三維模型構(gòu)建過程中使用變量來控制上述特征的位置尺寸和約束關(guān)系，根據(jù)不同的機柜需求編輯這些參數(shù)，即可得到具有相似拓撲結(jié)構(gòu)的殼體。

3)隨著艦船裝備量的加大，用戶對設(shè)備的重量提出了嚴格要求。在設(shè)計階段通過指定材質(zhì)，可快速預(yù)測出整機的重量，避免了整機裝配完成后再進行減重或配重處理。

4)根據(jù)臺、柜、箱內(nèi)部的重量分布，可較準確地地計算出設(shè)備的幾何重心，并以此為依據(jù)確定隔振器的大小和安裝位置，逐步實現(xiàn)由選擇隔振器到定制隔振器的轉(zhuǎn)變。

5)建立產(chǎn)品常用件、標準件數(shù)據(jù)庫，在新產(chǎn)品設(shè)計時可直接調(diào)用，節(jié)省了人力、物力，避免了重復(fù)勞動。

6)仿真分析和演示系統(tǒng)需要三維模型的支持。以仿真為例，在國外設(shè)計和分析通常分屬不同的部門，設(shè)計者考慮的是功能的實現(xiàn)，分析人員則是負責(zé)對設(shè)計的合理性和準確性做出評估。有了三維模型，分析人員可直接在三維模型上進行簡化，開展分析，保證設(shè)計與仿真同步進行。

4.2基于仿真分析的隔振減振設(shè)計

仿真技術(shù)的引入，在方案論證階段有助于快速了解整機的振動特性以及對外載的響應(yīng)情況，為決策提供支持；在設(shè)計過程中能及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)，盡量做到結(jié)構(gòu)合理、加工量少、材料利用率高，在保證抗振能力的前提下，實現(xiàn)輕量化設(shè)計。國內(nèi)很多研究機構(gòu)和高校都開展了這項工作，并取得了良好的效果。應(yīng)用較廣泛的結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真軟件有很多，如ANSYS、UGNX、ABAQUS等。建議組織專人開展這項研究，掌握模塊、機箱和整機各層次設(shè)備的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，提高指控設(shè)備機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的競爭力。

4.3基于仿真分析的熱設(shè)計

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，指控設(shè)備集成化程度不斷提高，單位體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量不斷增加，而有效的散熱面積卻相對減少；一些發(fā)熱量較大的功率器件和組件的熱設(shè)計問題日顯突出。如何有效降低傳熱路徑上的熱阻成為急待解決的問題，這需要可靠性高且工程化強的熱仿真軟件的支持。目前已廣泛應(yīng)用的計算機輔助熱設(shè)計軟件有FLUENT，ANSYS，ICEPAK等。這類軟件可在短時間內(nèi)獲得復(fù)雜熱分析方案的模擬結(jié)果，及時對元器件的布局、傳熱路徑的設(shè)計是否合理做出判斷。

4.4基于仿真分析的電磁兼容設(shè)計

相對抗振和散熱，艦船領(lǐng)域的電磁兼容仿真研究更是鮮見。直到近年才有一些成熟的電磁兼容仿真分析軟件被引入國內(nèi)，如SEMCAD、EMC-A、IE3D-SI等，它們從電磁兼容三要素(干擾源、耦合路徑、接收器)出發(fā)，與實際工程緊密結(jié)合，通過建立干擾源、接收器與多種傳輸路徑的數(shù)學(xué)模型來模擬傳導(dǎo)、輻射、屏蔽等電磁干擾現(xiàn)象，并提供發(fā)射機和接收機的端口庫、濾波器庫、頻譜信號庫、屏蔽材料庫等，可在研制過程中對板卡、模塊和臺柜等各層次設(shè)備及設(shè)備間的抗干擾設(shè)計做出評估，便于及早發(fā)現(xiàn)問題，減少試驗階段的整改。

5結(jié)束語

第7篇：機械控制論文范文

一 緒論

1.前言

2.機械手的簡史

3.工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.機械手的組成

5工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢

6 本章小結(jié)

機械手移動工件控制系統(tǒng)的控制要求

1工作原理

2設(shè)備控制要求

3硬件配置

I/O地址表

機械手控制系統(tǒng)的程序設(shè)計

1流程圖

2控制源程序介紹

運行調(diào)試

五、梯形圖及PLC的外部接線

1梯形圖

2 PLC外部接線

3主電路

4元件清單

總結(jié)

七、

一 緒論

1.前言

用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為機械手。機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為工業(yè)機械手。

工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機械手工程。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手也是工業(yè)機器人的一個重要分支。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。

工業(yè)機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機械工業(yè)的重視。

機械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機器，他有多個自由度，可以搬運物體以完成在不同環(huán)境中的工作。

機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。

2.機械手的簡史

現(xiàn)代機械手起源于20世紀50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。

機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。他的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962年美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫Versatran機械手，原意是靈活搬運。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。

1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于±1毫米。

美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年機械手試驗臺，進行各種性能的試驗。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由400小時提高到1500小時，精度可提高到±0.1毫米。

德國機器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。

瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機械手，采用示教方法編制程序。

瑞典安莎公司采用機械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。 第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機械手。

第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。

隨著工業(yè)機器手（機械人）研究制造和應(yīng)用的擴大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。

3.工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用

機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作?？稍跈C械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有

四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個生產(chǎn)工序；機械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運機械手為研究對象。

4.機械手的組成

工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。

4.1 執(zhí)行機構(gòu)

（1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。

傳力機構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。

（2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。

目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700）,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。

（3）臂部 手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。

臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。

手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。

行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。

4.2 控制機構(gòu)

驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。機械手的控制可采用以下幾種方式：

1）用繼電器控制，這種控制系統(tǒng)故障率高、控制方式不靈活且功率消耗大，已逐漸被人們所淘汰；

2）用微機控制，雖然它在智能控制方面有較大的功能，但它的抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計比較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，廣泛應(yīng)用也不太容易；

3）PLC控制，此控制系統(tǒng)具有運行可靠、使用維修方便、抗干擾性強、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗等優(yōu)越性，已經(jīng)成為在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。

4.3 控制系統(tǒng)分類

在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。

5工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢

(1)工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。

(2)機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。

(3)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

(4)機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

(5)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。

(6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。

(7)機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人;其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產(chǎn)品:機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程.我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人，6000m水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種:在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。

6 本章小結(jié)

本章簡要的介紹了機械手的基本概念。在機械手的組成上，系統(tǒng)的從執(zhí)行機構(gòu)、控制機構(gòu)以及控制部分三個方面說明。比較細致的介紹了機械手的發(fā)展趨勢，簡要的敘述了本文研究的內(nèi)容。

二 .機械手移動工件控制系統(tǒng)的控制要求

以三菱公司的PLC為例，設(shè)計一個簡單的機械手移動工件控制系統(tǒng)。圖a所示為一簡易物料搬運機械手的工藝流程圖。該機械手石一個水平/垂直位移的機械設(shè)備，其操作是將工件從左工作臺搬運到右工作臺。

機械手移動工件的基本結(jié)構(gòu)圖如圖a所示

圖1-a 機械手移動工件的基本結(jié)構(gòu)圖

1工作原理

機械手移動工件通過限位開關(guān)和電機來控制。

機械手分別通過前進/后退電機、上升、下降電機的正反轉(zhuǎn)來上、下、左、右移動，移動的最大位置通過上、下、左、右4個限位開關(guān)控制。

夾放工件通過夾緊、放下電機的正反轉(zhuǎn)來控制。夾緊工件通過定時器來控制，即憑經(jīng)驗設(shè)定一個時間，在這個時間內(nèi)，機械手能完全夾緊工件。放下工件通過松限位開關(guān)來控制。

按下啟動按鈕，整個系統(tǒng)按照PLC程序的設(shè)定有序的運行；正常停車時，按下正常停車按鈕，等機械手運行到初始位置，停車。當按下即停按鈕時，系統(tǒng)不管運行到什么狀態(tài)，都要立即停止

2設(shè)備控制要求

機械手移動工件控制系統(tǒng)的要求時有“正常運行”和“強制停止”兩種控制方式。

2.1正常運行

在初始位置（上、左、松限位開關(guān)確定）處，按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始工作；

機械手首先向下運動，運動到最低位置停止；

機械手開始夾緊工件，一直到工件夾緊為止（由定時器控制）；

機械手開始向上運動，一直運動到最上端（由上限位開關(guān)確定）；

上限位開關(guān)閉合后，機械手開始向右運動；

運行到右端后，機械手開始向下運動；

向下運動到最低位后，機械手把工件松開，一直到松限位開關(guān)有效（由松限位開關(guān)控制）；

工件松開后，機械手開始向上運動，直至觸動上限位開關(guān)（上限位開關(guān)控制）；

到達最上端后，機械化搜開始左運動，直到觸動左限位開關(guān)，此時機械手已回到初始位置；

該系統(tǒng)要求能連續(xù)循環(huán)工作。正常停車時，要求機械手回到初始位置才能停車。

2.2緊急停止

按下緊急停止按鈕時，系統(tǒng)立即停止。

3硬件配置

從控制系統(tǒng)圖1－B可以看出，在控制方式選擇上需要一個啟動按鈕用來完成自動方式的啟動、1個停止按鈕用來處理正常情況下的停止運行，1個急停按鈕用來處理緊急情況下的停止運行。機械手運動的限位開關(guān)有5個:高位限位開關(guān)、低位限位開關(guān)、左位限位開關(guān)、右位限位開關(guān)和松開器件開關(guān)。手動輸入信號共由3個電機組成：前進/后退電機、上升/下降電機、夾取/放下電機。

機械手控制系統(tǒng)圖如下圖所示：

3.1.PLC的選型

(1)對輸入 / 輸出點的選擇 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％；本設(shè)計中的輸入點為8，所以PLC所需的輸入點需要大于14。 PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

(2)對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算，本設(shè)計中的開關(guān)量為830；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算，本設(shè)計中有一個定時器。最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。

(3)對 I/O 響應(yīng)時間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。

(4)根據(jù)輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。本設(shè)計中的在負載都式動作不頻繁的交、直流負載，因此選用繼電器輸出型的。繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。

(5)對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 FX2N系列PLC是三菱公司的高性能疊裝式機種?？梢苑峙洳煌膯卧夯締卧?、擴展單元和特殊單元?；締卧獌?nèi)含有CPU，存儲器和I/O電路，要增加系統(tǒng)的I/O點數(shù)可聯(lián)接擴展單元，增加系統(tǒng)的控制功能，則可以連接相應(yīng)的特殊單元。在本系統(tǒng)中，配置基本單元就可以滿足控制要求。不同的負載對PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。即選用FX2N-32MR繼電器輸出型PLC作為機械手移動工件的控制系統(tǒng)。

機械手移動工件控制以三菱公司的FX2N 系列PLC為例，PLC框架配置如圖1－C所示:

圖1－C PLC框架配置

&nbs p;3.2.按鈕的選擇

按鈕是最常用的主令電器，在低壓控制電路中用于手動發(fā)出控制信號。它由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。按用途和結(jié)構(gòu)的不同，分為啟動按鈕、停止按鈕和復(fù)合按鈕等。

在機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計中，選用分別選用了一個啟動按鈕，一個停止按鈕，一個急停按鈕，其原理分別為：啟動按鈕帶有常開觸頭，手指按下鈕帽，常開觸頭閉合；手指松開，常開觸頭復(fù)位。停止按鈕帶有常閉觸頭，手指按下按鈕帽，常閉觸頭斷開；手指松開，常閉觸頭復(fù)位。急停按鈕按下之后，機械手移動工件立即停止；急停按鈕解除后，所有輸出重新開始。一按按鈕，機床就能鎖住，解除的方法是旋轉(zhuǎn)后解除。 表1－1 按鈕的技術(shù)數(shù)據(jù)

型號 觸頭組合 按鈕顏色

LA25－10 —常開 綠色

LA25－01 —常閉 紅色

KA5－4211 —常開—常閉 灰色

3.3.限位開關(guān)的選擇

行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理及符號表示行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。 表1－2 限位開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)

型號 額定電壓/V 額定電流/A 觸頭數(shù)量 結(jié)構(gòu)形式 個數(shù)

交流 直流 常開 常閉

JLXK1-311 500 440 5 1 1 直動防護式 5

3.4.繼電器的選擇 表1－3 正反轉(zhuǎn)繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)

型號 觸點數(shù)量 觸電容量 工作電壓 個數(shù)

JZF-5 3個常開觸點 AC250V 5A 220V 6

4.I/O地址表

由于CPU模塊有16點數(shù)字量輸入，16點數(shù)字量的輸出，因此不再需要輸入/輸出模塊。I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應(yīng)的輸入地址是X000～X007，輸出端子對應(yīng)的輸出地址是Y000～X017。

表1－4 I/O地址表

對應(yīng)地址 對應(yīng)的外部設(shè)備

輸入地址 X000 啟動按鈕

X001 停止按鈕

X002 緊急停止按鈕

X003 上限位開關(guān)

X004 下限位開關(guān)

X005 左限位開關(guān)

X006 右限位開關(guān)

X007 松限位開關(guān)

輸出地址 Y000 前進/后退電機正轉(zhuǎn)繼電器（前進）

Y001 前進/后退電機反轉(zhuǎn)繼電器（后退）

Y002 上升/下降電機正轉(zhuǎn)繼電器（上升）

Y003 上升/下降電機反轉(zhuǎn)繼電器（下降）

Y004 夾緊/放下電機正轉(zhuǎn)繼電器（夾緊）

Y0 05 夾緊/放下電機反轉(zhuǎn)繼電器（放下）

功能

定時器 T0 夾緊工件時定時5S

內(nèi)部繼電器 M0 機械手的初始位置

三、機械手控制系統(tǒng)的程序設(shè)計

1流程圖

1.1正常運行流程圖

正常運行流程圖如圖1－D所示： 緊急停止流程圖如圖1－E所示：

圖1－D 正常運行流程圖

圖1－E 緊急停止的流程圖

2控制源程序介紹

2.1初始位置輔助繼電器

M0是初始位置輔助繼電器，當機械手的位置在左上方時，M0得電。它的助記符程序為：

LD X003

AND X005

OUT M0 ;機械手在初始位置

所對應(yīng)得梯形圖如圖1-F所示：

圖1-F 初始位置輔助繼電器梯形圖

2.2向下運動

機械手在初始位置時，按下啟動按鈕，機械手開始向下運動，運動到最下端停止；當機械手夾著工件運動到最右邊時，開始向下運動，運動到下端停止；當緊急停止按鈕按下時，停止向下運動。它的助記符程序為：

LD X000 OR Y003

AND M0 ANI X004

LD X006 ANI X002

ORB ANI X001

OUT Y003 ；機械手向下運動

所對應(yīng)得梯形圖如圖1－G所示：

圖1－G 向下運動梯形圖

2.3夾工件

當機械手運動到左下方時，開始夾工件，夾5S；當緊急停止按鈕按下時，停止夾工件。它的助記符程序為：

LD X004 ANI T0

AND X005 OUT Y004 ；機械手夾工件

OR Y004 OUT T0 K50定時5S鐘

ANI X002

所對應(yīng) 的梯形圖如圖1－H所示:

圖1－H 夾工件梯形圖

2.4向上運動

機械手夾緊工件后或者工件放下后，開始向上運動，運動到最上端停止；當緊急停止按鈕按下時，停止向上運動。它的助記符程序為:

LD T0 ANI X003

OR X007 ANI X002

OR Y002 OUT Y002 ；機械手向上運動

所對應(yīng)的梯形圖如圖1－I所示：

圖1－I 向上運動梯形圖

2.5向右運動

機械手夾緊工件，上升到最上端后，開始向右運動，運動到最右端停止；當緊急停止按鈕按下時，停止向右運動。它的助記符程序為:

LDI X007 ANI X006

AND X003 ANI X002

OR Y000 OUT Y000 ；機械手夾著工件向右移動

所對應(yīng)的梯形圖如圖1－J所示：

圖1－J 向右運動梯形圖

2.6放下工件

當機械手運動到最右、最下端時，開始放下工件；當緊急停止按鈕按下時，停止放下工件。它的助記符程序為：

LD X004 ANI X007

AND X006 ANI X002

OR Y005 OUT Y005 ；機械手放下工件

所對應(yīng)的梯形圖如圖1－K所示：

圖1－K 放下工件梯形圖

2.7向左運動

機械手放下工件，上升到最上端后，開始向左運動，運動到最左端停止；當緊急停止按鈕按下時，停止向左運動。它得助記符程序為：

LD X003 &n bsp; ANI X005

AND X006 ANI X002

OR Y001 AND X007

OUT Y001 ；機械手向左移動

所對應(yīng)得梯形圖如圖1－L所示：

圖1－ L 向左運動梯形圖

四、運行調(diào)試

針對機械手的幾種工作方式，分別進行控制的實現(xiàn)邏輯處理。

首先是復(fù)位控制，這對于周期運轉(zhuǎn)而言是十分重要的，只有當機械手處于原點位置時才能啟動周期工作程序。系統(tǒng)設(shè)計了一個復(fù)位控制信號，在系統(tǒng)上電后，如果選擇單周期或連續(xù)工作方式，則首先要確保機械手處于原點位置才能進行下一步處理。為了保證在周期方式啟動前系統(tǒng)處于該位置，可以首先通過按下回原點按鈕來驅(qū)動機械手到達該位置，然后啟動周期控制。這樣就可以有效地減少逐個手動控制設(shè)備到位地繁雜過程，提高控制效率。這樣，就要求系統(tǒng)在手動方式下，如果收到復(fù)位命令，則驅(qū)動機械手向上或向左運動到原始位，同時復(fù)位抓取信號。

周期工作分為單周期和連續(xù)工作兩種方式，其區(qū)別主要在于完成一個動作周期后，但周期方式下，系統(tǒng)等待下一個啟動信號到來才進行下一步動作，而連續(xù)工作方式下則繼續(xù)進行下一個周期，直至停止信號到來。對每個周期的動作而言，兩種方式下完全相同。

五、梯形圖及PLC的外部接線

1梯形圖

機械手系統(tǒng)設(shè)計梯形圖如下圖所示：

圖1－M 機械手系統(tǒng)設(shè)計梯形圖

2 PLC外部接線

機械手控制系統(tǒng)外部接線

圖1－N 機械手控制系統(tǒng)外部接線圖

3主電路

4元件清單

表1－5 機械手控制系統(tǒng)元件清單

元器件名稱 型號 數(shù)量 生產(chǎn)公司 備注

啟動按鈕 LA25－10 1 三菱 常開

停止按鈕 LA25－01 1 三菱 常閉

急停按鈕 KA5－4211 1 三菱 常開－常閉

行程開關(guān) JLXK1-311 5 三菱 直流防護式

輔助繼電器 LY2-0 DC48V 1 三菱 3個常開觸點

正反轉(zhuǎn)繼電器 JZF－5 6 三菱 AC250V 5A

總結(jié)

通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對三菱FX系列PLC的特點有了更深的理解。掌握了構(gòu)建實際PLC控制系統(tǒng)的能力和對程序調(diào)試的步驟和方法。熟悉了PLC的I/O的連接方法和對一些硬件根據(jù)實際要求進行適當?shù)倪x擇。

機械手控制系統(tǒng)利用了三菱FX系列PLC的特點，對電機、行程開關(guān)及其他一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了機械加工中移動工件的自動化。機械手作為工件取送設(shè)備雖然應(yīng)用于不同的場合，其具體的工作情況不同，但本質(zhì)的工作過程卻是類似的。采用PLC對機械手進行控制也是目前常見的控制方式，本設(shè)計給出的機械手控制程序，可以應(yīng)用于大部分的類似場合。

七、 (1) 可編程序控制器原理與應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社 主編 汪志鋒

(2) PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐 人民郵電出版社 編著 求是科技

(3) 可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用 北京理工大學(xué)出版社 編著 夏辛明

(4) 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 王也仿

(5) 可編程控制器原理與應(yīng)用 中國電力出版社 &nbs p; 主編 郁漢琪

第8篇：機械控制論文范文

關(guān)鍵詞：機械控制工程基礎(chǔ)；工程實際案例；小組討論；科研論文

0引言

“機械控制工程基礎(chǔ)”是機械類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)理論基礎(chǔ)課及專業(yè)必修課，在機械工程學(xué)科的課程建設(shè)中具有舉足輕重的作用。該門課程以經(jīng)典的控制理論知識及方法為基礎(chǔ)，旨在解決機械工程系統(tǒng)的動力學(xué)問題以及控制論問題；同時，該課程也是機械專業(yè)“測試技術(shù)”“機電一體化技術(shù)”“過程控制與裝備”以及“機器人技術(shù)”等后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)。因此，該門課程的教學(xué)效果一方面關(guān)系著機械類專業(yè)學(xué)生后續(xù)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，另一方面直接關(guān)系著學(xué)生解決實際機械工程問題的能力。然而，在“機械控制工程基礎(chǔ)”該門課程的實際教學(xué)過程中，由于該課程具有理論性強、對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、內(nèi)容枯燥乏味、學(xué)科交叉明顯等諸多特點，使得該門課程的教學(xué)難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情及積極性不高。同時，目前國內(nèi)該課程主要的教學(xué)還是以傳統(tǒng)的講授結(jié)合少量實驗的形式為主，在整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)生都處于知識點的被動接收層面，學(xué)習(xí)主動性和自主性不高、學(xué)習(xí)效果極差。另外，大多數(shù)國內(nèi)高校在“機械控制工程基礎(chǔ)”的教授過程中，理論脫離工程實際，使得學(xué)生嚴重缺乏利用控制理論知識解決實際工程問題的能力，學(xué)生在完成本門課的學(xué)習(xí)之后，所具備的能力往往只是停留在應(yīng)試和解題的層面，大多數(shù)情況下并沒有掌握或是領(lǐng)悟?qū)W習(xí)這門課的目的是什么，具體應(yīng)用又如何，更難以利用所學(xué)知識合理有效地解決工程實際問題。為此，本文針對目前國內(nèi)高校在“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課教授方面存在的問題，提出以下幾點建議及措施。

1充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

如前所述，“機械控制工程基礎(chǔ)”該門課具有理論性強、對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、內(nèi)容枯燥乏味等特點，因此學(xué)生在最初接觸該門課程時，通常表現(xiàn)出學(xué)習(xí)興趣不大，積極性不高等問題。同時，目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)已經(jīng)得到廣泛發(fā)展和普及，學(xué)生們可以較為容易地從網(wǎng)絡(luò)上獲取大量的學(xué)習(xí)資源，甚至是國內(nèi)外知名高校所的該門課程的優(yōu)秀教學(xué)視頻和資料，因此如果教師只是簡單地照本宣科，會使得學(xué)生感覺教師在課題上傳授的知識點簡單乏味，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高。因此，教師在教學(xué)過程中，如何充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就成為能否順利達到該門課程既定教學(xué)效果和目的的關(guān)鍵。筆者認為要想培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，可以從以下幾個方面著手：一是重視首堂課教學(xué)內(nèi)容和方案的設(shè)定。在首堂課中合理設(shè)定教學(xué)方案，介紹并講解該課程在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等諸多方面的應(yīng)用案例，使得學(xué)生充分認識到該門課的重要性；二是針對學(xué)生特點，合理選用教學(xué)案例。在實際的教學(xué)過程中切忌理論脫離實際，因此在知識點的講解過程中可以充分利用案例，首先通過引入對學(xué)生來說較為新穎且易于理解的案例吸引學(xué)生，在案例的講解過程中合理引導(dǎo)學(xué)生探尋、領(lǐng)悟并學(xué)習(xí)知識點。

2采用多樣化教學(xué)方式與手段，使學(xué)生成為教學(xué)過程的主體

目前，“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課普遍存在著教師灌輸、學(xué)生被動接收的教學(xué)現(xiàn)狀，大多數(shù)情況下教師才是教學(xué)過程的主體，而學(xué)生只是知識的被動接收者。為此，可以采用多樣化的教學(xué)方式和手段，改革傳統(tǒng)的教師講授加少量實驗的教學(xué)形式，增加學(xué)生的參與性，使得學(xué)生成為教學(xué)學(xué)習(xí)過程的主體。例如教師可以選取合適的章節(jié)或知識點，設(shè)定適當?shù)慕虒W(xué)主題或工程題目，將教師教授改變?yōu)閷W(xué)生小組討論的形式或者目前較為新穎的對分課堂的形式，在這一過程中教師首先安排學(xué)生查閱拓展材料或文獻，自主學(xué)習(xí)獲取知識；隨后，教師合理地組織學(xué)生進行小組討論，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識點，增加學(xué)生的積極性。這種形式的教學(xué)方式一方面可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)興趣、增加學(xué)生思維的靈活性，另一方面可以使學(xué)生成為知識的發(fā)現(xiàn)者和探索者，成為教學(xué)過程的主體。但是需要指出的是，在采取小組討論或?qū)Ψ终n堂這樣多樣化的教學(xué)手段中，教師的作用同樣重要，教師需要在小組討論或?qū)Ψ终n堂過程中合理設(shè)定題目或主題，使其難度適中。同時，要合理引導(dǎo)學(xué)生進行討論，完成對知識點的探索，并保證學(xué)生注意力的集中，而不是信馬由韁。

3改革教學(xué)內(nèi)容，增加工程實際案例的講解

“機械控制工程基礎(chǔ)”最終的教學(xué)目的是為了培養(yǎng)學(xué)生利用控制理論知識解決機械工程實際問題的能力，如果只是泛泛地學(xué)習(xí)或者傳授理論知識，而不能很好的做到理論聯(lián)系實際，那么學(xué)習(xí)效果會很差，所能達到的教學(xué)目標也會很低。而目前在大多數(shù)情況下，學(xué)生學(xué)習(xí)完“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課程之后，往往表現(xiàn)出對課程的茫然，不明白也不能領(lǐng)悟?qū)W習(xí)這門課有什么用，學(xué)習(xí)的目的是什么，這門課又能解決什么樣的工程實際問題，更談不上利用理論知識解決實際問題。因此要想通過“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課的教授真正培養(yǎng)學(xué)生解決機械工程實際問題的能力、達到培養(yǎng)工程型人才的目標，需要對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進行必要的改革，而筆者認為“機械控制工程基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容改革的一個重要方面是在教學(xué)內(nèi)容或是教材中增加與“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課知識點相關(guān)聯(lián)的機械工程實際問題。通過講解這些工程實際問題以及控制理論知識在這些實際工程問題中的應(yīng)用，使得學(xué)生一方面可以充分認識到課程的重要性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情；更重要的是讓學(xué)生了解“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課有什么用，用什么知識點解決問題以及怎么用的問題。使得學(xué)生通過課程的本門課程的學(xué)習(xí)真正做到理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。另外，教師可以充分鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參加相關(guān)的機電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽等活動，一方面可以通過參加該類競賽等相關(guān)活動讓學(xué)生檢驗自己的學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)自己利用所學(xué)知識解決實際問題的能力；另一方面還可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和成就感。

4增加科研論文選讀，幫助學(xué)生了解課程發(fā)展最新的動態(tài)

此外，在具體的教學(xué)過程中，筆者認為教師可以選取并提供給學(xué)生一些較為新穎或經(jīng)典的有關(guān)“機械控制工程基礎(chǔ)”這門課程工程應(yīng)用的科研論文，指導(dǎo)學(xué)生閱讀并學(xué)習(xí)這些文獻，同時要求學(xué)生課下檢索并增加相關(guān)拓展材料的閱讀，讓學(xué)生們通過“機械控制工程基礎(chǔ)”相關(guān)科技論文的了解和學(xué)習(xí)，加深對這門課程重要性及其在工程實際中應(yīng)用的認識，讓學(xué)生們了解哪些領(lǐng)域在應(yīng)用所學(xué)課程的知識點、在應(yīng)用哪些知識點、解決什么樣的工程實際問題以及如何解決這些工程實際問題。通過科研論文的選讀，一方面可以使學(xué)生領(lǐng)悟課程的重要性，把握最新的課程發(fā)展動態(tài)；另一方面可以激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主動性和積極性，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5結(jié)語

本文針對目前“機械控制工程基礎(chǔ)”教學(xué)過程中存在的學(xué)生積極性不高、被動接收以及理論脫離工程實際等一些問題，從激發(fā)學(xué)生興趣、改革教手段以及優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容等方面提出了一些“機械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的措施和意見。具體舉措上，要求教學(xué)過程中應(yīng)采用小組討論或?qū)Ψ终n堂等形式實現(xiàn)教學(xué)過程的主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生；而在教學(xué)內(nèi)容方面應(yīng)增加機械工程實際案例，并指導(dǎo)學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)最新的相關(guān)科研論文及成果。以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，并能夠真正做到學(xué)以致用，實現(xiàn)理論與實際的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。

參考文獻

[1]鄭明軍,劉希太,王海花.《機械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革研究與實踐[J].中國科技信息,2009(6):257-258.

[2]王芳.“機械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探討[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2008(26):76-77.

[3]唐宏賓,吳康雄.一般本科院校機械控制工程基礎(chǔ)課程改革實踐[J].科教導(dǎo)刊,2015(8):39-40.

[4]周武能,石紅瑞.自動控制原理教學(xué)改革與實踐[J].教學(xué)研究,2010(1):63-66.

[5]劉潔,馬建榮,賀振東.《機械工程控制基礎(chǔ)》課堂教學(xué)及實驗教學(xué)方法探討[J].黑龍江科技信息,2015(30):53-54.

第9篇：機械控制論文范文

論文關(guān)鍵詞：控制，干擾

 

“控制包括三個基本步驟：1）確立標準；2）衡量成效；3）糾正偏差。為了實施控制，均需在事先確立控制標準，然后將輸出的結(jié)果與標準進行比較；若現(xiàn)有偏差，則采取必要的糾正措施，使偏差保持在容許的范圍內(nèi)?！?】”造成這種偏差的主要原因就是干擾，所以，要設(shè)計一個優(yōu)良的控制系統(tǒng)，設(shè)計者首先要能夠?qū)崿F(xiàn)該控制系統(tǒng)可能受到的干擾因素進行全面而準確的判斷，然后才能想辦法“采取必要的糾正措施”。如何全面而準確的判斷出一個控制系統(tǒng)可能受到的干擾因素就尤為重要。實際上，“什么才是干擾因素”這一問題在通用技術(shù)課程教學(xué)中老師們還存在著很多疑惑，例如，在一次公開課上，授課教師讓學(xué)生把一張紙折疊后，用吸管吹向天花板，課堂上有的學(xué)生吹的高，有的學(xué)生吹的低。老師在總結(jié)時說，“疊紙的形狀、吹力的大小和方向、空氣的阻力等都是影響疊紙吹高要考慮的主要因素，這些就是干擾因素”。這一說法在聽課老師中引起了很大的反響，大家都在議論紛紛。這一說法是對是錯呢？再如教材中出現(xiàn)的：電冰箱、空調(diào)等電器在使用過程中的干擾因素有那些；熱水器水溫控制系統(tǒng)中的干擾因素有哪些；干擾因素都是有害的嗎等問題初中物理論文，對于我們這些非本專業(yè)的老師來說，解釋起來都具有一定的困難。要從根本上解決這一問題，就得先要來了解什么是“干擾”的問題。

關(guān)于什么是控制系統(tǒng)中的干擾因素的問題的界定有多種說法：如：在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量發(fā)生變化的各種因素稱為干擾因素【2】；在實際的控制系統(tǒng)中，常常會有一些變化不定的因素對系統(tǒng)的行為造成不利的影響，這種有害的因素我們稱其為干擾【3】；對于一般的控制系統(tǒng)來說，多余的、不需要的、強制的“輸入”便稱為系統(tǒng)的干擾。另一方面，如果削減系統(tǒng)生存所必需的輸入也是干擾；對系統(tǒng)來說，不僅輸入端有干擾，輸出端同樣有干擾，如制約輸出或強制作過量的輸出等都是干擾，制約輸出，如企業(yè)的產(chǎn)品受市場制約而減少了銷量，強制過量輸出如“竭澤而漁”，系統(tǒng)的輸入和輸出的“過與不及”都是干擾；對于復(fù)雜控制系統(tǒng)而言，干擾是不可避免的，因為復(fù)雜系統(tǒng)由多層次、多品種的諸多子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)都有其自由度和相對獨立性，各子系統(tǒng)間的輸入和輸出不可能配合得盡善盡美，必有多余和不足的輸入和輸出，這些多余和不足的輸入和輸出就成了系統(tǒng)的干擾；對于社會系統(tǒng)來說，其輸入是自然界給予的一切，人們從自然界獲取空氣、陽光、雨露，及生產(chǎn)生活所需要的一切資源，這是社會系統(tǒng)“輸入”的需要，但自然界會“發(fā)威”，各種自然災(zāi)害是社會系統(tǒng)所不需要的，但生活在地球上的人們不得不接受自然災(zāi)害的干擾，而社會系統(tǒng)對自然界的“輸出”，一方面是人們對自然界的“改造”，另一方面是廢物的排放，廢氣、廢水、廢渣、垃圾排向自然界，這是自然界所不需要的，但人類強迫自然界接受這些廢物，就是對自然界生態(tài)平衡的干擾【4】。

由以上的論述可知，判斷什么是干擾要從兩方面來看，一方面初中物理論文，對于控制系統(tǒng)的整體而言，屬于系統(tǒng)之外的，是多余的、不需要的、強制的“輸入”便稱為系統(tǒng)的干擾；另一方面，對于控制系統(tǒng)的部分而言，如果前一子系統(tǒng)的輸出與下一子系統(tǒng)所需要的輸入不匹配，就會造成下一子系統(tǒng)的輸入的多余和不足，這種多余和不足的輸入和輸出就成了系統(tǒng)的干擾中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。由此可見，疊紙的形狀是物體的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，通過改變疊紙的形狀可以減少疊紙飛行時的阻力，吹力的大小和方向是控制的輸入問題，這兩個因素雖然是影響疊紙飛行高度的主要因素，但不屬于我們的干擾的界定范圍。所以不是干擾因素，把系統(tǒng)的設(shè)計問題和對系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾混淆的案例還很多，如：。對于電冰箱、空調(diào)等電器在使用過程中的干擾因素分析，門的開啟、環(huán)境溫度的變化、電壓的變化等都是屬于系統(tǒng)之外的可能引起被控量發(fā)生變化的因素，所以這些因素就是這兩個控制系統(tǒng)的干擾因素。一般情況下，對于簡單控制系統(tǒng)較為規(guī)范和嚴謹?shù)呐袛喾椒ㄊ牵合纫_定所要設(shè)計的控制系統(tǒng)，然后對所設(shè)計控制系統(tǒng)本身的各個環(huán)節(jié)進行具體分析，找出各環(huán)節(jié)可能受到的干擾因素（屬于系統(tǒng)之外的，是多余的、不需要的、強制的“輸入”），再分析這些干擾可能會對系統(tǒng)的輸出造成什么樣的影響，哪些是必須考慮的，那些是可以忽略的，那些是要綜合考慮的，那些事要獨立考慮的，最后整理出系統(tǒng)設(shè)計所要考慮的主要的干擾因素，這樣的分析才會針對性更強，對控制系統(tǒng)如何克服這些干擾的設(shè)計幫助更大。以下對熱水器水溫控制系統(tǒng)的干擾因素的分析過程為例進行說明，第一、根據(jù)設(shè)計目的畫出控制分析方框圖（圖一），分析方框圖并不是最終的控制方框圖，控制方框圖是控制系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果，控制分析方框圖是控制系統(tǒng)設(shè)計的過程，就像設(shè)計草圖一樣，是用來進行設(shè)計分析用的。

第二，對控制系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)進行分析。在這個控制系統(tǒng)中，可能受到的干擾因素有，在輸入端，電源電壓的波動、由于開關(guān)燈元件的原因輸入電壓可能降低；在控制器和執(zhí)行器部分初中物理論文，隨著使用時間的變化，控制裝置的不穩(wěn)定、各種元件、加熱裝置的老化等；熱水箱的大小、保溫性能的好壞、熱水箱深淺、水的散熱面大小、水箱裝水的多少等；在輸出部分，周圍空氣的流動、氣溫的高低、用水量的快慢等。以上這些因素都是影響溫度的干擾因素。第三，根據(jù)對干擾因素的分析，選擇合適的控制方法來克服這些干擾對輸出的影響（比如最簡單的方法就是采取終端反饋的方式，當然，如果對水加溫的時間有要求的話，這種控制方法就不能完全克服所有的干擾了，如圖二）。

對于“在有些情況下，卻可以[i]利用干擾因素實現(xiàn)某種目的【1】”這一說法也沒有錯，因為這種“干擾”是我們所要設(shè)計的控制系統(tǒng)的輸出量，這一輸出的最終目的是想使另一控制系統(tǒng)的目標不能實現(xiàn)，這種“干擾”對于第一個控制系統(tǒng)來說不是干擾而是輸出，對于第二個控制系統(tǒng)來說這是系統(tǒng)需要克服的干擾。通過分析可以看出，就控制系統(tǒng)而言，干擾一定是有害的，它是控制系統(tǒng)要實現(xiàn)控制的最終目標需要考慮和克服的

分析和判斷控制系統(tǒng)可能存在的干擾因素的最終目的，是為了使我們設(shè)計的控制系統(tǒng)“在干擾影響控制之前就進行必要的防范和修正，”使得控制系統(tǒng)能夠“對控制對象進行有效控制以減小乃至消除偏差。”【5】所以要準確判斷一個控制系統(tǒng)所存在的干擾因素，還要結(jié)合系統(tǒng)所要實現(xiàn)的最終目標進行綜合考量，搞清楚這種干擾產(chǎn)生的原因、可能對控制系統(tǒng)所造成的后果和它將對控制系統(tǒng)的哪個環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響等，這種干擾因素的分析才對我們進行控制系統(tǒng)的設(shè)計有所幫助。

參考文獻：

【1】《控制論》（美）維納著；赫季仁譯；北京；北京大學(xué)出版社，2007.12

【2】《技術(shù)與設(shè)計2》主編：顧建軍江蘇教育出版社2008.12

【3】《技術(shù)與設(shè)計2》主編：劉瓊發(fā)廣東科技出版社2007.7

【4】《系統(tǒng)論信息論控制論》馬麗揚河北：河北人民出版社，1987.2

【5】《機械控制入門》雨宮好文（日）著王獻平譯科學(xué)出版社2001.4