自动控制技术的发展与应用

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  【摘 要】自动控制技术广泛应用于各个领域,它能够有效地提高生产效率,降低生产成本,尤其是与计算机技术、信息技术等领域相结合后,自动控制技术朝着智能化、远程化、高精化的方向飞速发展。本文简单阐述了自动控制技术的发展,并对其主要应用进行了分析,展现了自动控制技术在各个领域的广阔前景。
  【关键词】自动控制技术;智能化;高精化;远程化
  近几十年来,自动控制技术在我国国民生产中得到了迅速发展,并广泛应用于各个领域,如军事国防、家用电器、工业生产等,甚至拓展到环境、生物、医学等领域。自动控制技术在推动社会发展与进步中发挥了重要作用,已经成为现代社会生活不可缺少的一部分。
  一、自动控制技术简介
  自动控制技术是现代控制理论的发展与应用,顾名思义,是指在无人参与或仅有少数人直接参与的情况下,通过具有某些控制功能的自动控制系统,使生产过程或被控对象能够自动的按照预定程序完成工作,从而实现工作任务。对于广义的控制系统,按照反馈情况一般可以分为两大类:闭环控制和开环控制。(1)闭环控制:存在反馈回路,即在控制系统中,被控对象的值会被送回至输入端,与设定值相比较,通过两者的差值进行调节被控变量。这种调节系统能够达到精确控制、减小误差的目的,但控制不及时,存在延时。(2)开环控制:这类控制系统不存在反馈回路,仅对当前控制起作用,控制作用在瞬时完成,中间任何一个环节的输入都不会受到输出的影响。
  二、自动控制技术的发展
  (一)自动控制技术发展历程。自动控制技术将控制、管理、决策、调度、经营等功能结为一体,形成庞大的控制规模, 从而取得巨大的经济利益。正是由于计算机拥有强大的信息加工能力,才使得庞大的控制规模得以实现。在工业领域,自动控制技术大致经历了就地检测控制技术、单元集中控制技术、工厂区域自动化控制等几个阶段。我國从二十世纪八十年代起就开始独立研究自动控制技术,先从工艺参数简单的控制回路开始研究,并取得了一定成果。到九十年代,我国“八五”科技攻关项目开始对自动化给予高度重视,并在DCS等技术领域取得了相应的成果,为我国工业控制打下了坚实的基础[1]。
  (二)低成本自动控制。低成本自动控制是指自动控制技术一方面能节省时间,提高工作效率,另一方面能够降低成本,以最少的投入获取最大的利润,节约资源。低成本自动控制十分适用我国现阶段国情。一般可使用数控、数显、专家系统等专业技术改造通用控制设备,以提高通用设备的自动化程度;也可对通用机床或组合式机床进行PCL改造,利用现代信息技术编程灵活、可移植性强等特点,对整个工业生产流水线进行改造,彻底解放手工劳作,提高工业生产的自动控制水平。
  (三)综合控制。现阶段的自动控制技术一般包含了自动化技术、计算机技术、电子信息技术、机械技术等,并呈现出综合控制的特性。自动控制技术必须与各应用领域的相关技术相结合才能研制出高精度、高效率的可靠自动控制系统,并在相关领域发挥重大作用。随着各项技术的不断发展,自动控制也引入了各个领域的新理论、新技术、新概念,在原有技术的发展之上,开发新的控制模式,以此满足不同领域对自动控制技术的要求[2]。
  (四)智能化、远程化和高精化。智能化是未来自动控制技术发展的方向,其代表的是高水平的控制技术。自动控制技术智能化主要表现在多功能控制和多用途控制两方面,比如在传统机床C650进行改造方面,可以对机床的伺服驱动电压和电流进行在线监测,对刀片磨损的程度进行判断测量,分析后对其进行智能补偿,使之能够长久使用。当无线通信技术发展到一定程度后便可实现自动控制技术的远程控制。远程控制很好地解决了远距离操作的目标,在危险场合或不利于人员靠近的场合发挥出了巨大作用。在机械加工、机械制造、飞行器制造等领域对精度的要求极其严格,因此在自动控制实现智能化、远程化的同时也要追求高精度[3]。一般机械加工的精度指的是在零件加工完成后所具备的大小、尺寸、形状、位置等几何参数,加工尺寸与图纸尺寸之间的差异即为加工误差,这是反映加工精度的参数,精度要求越高的产品需要保证加工误差越小,才能达到所需要求。
  三、自动控制技术的主要应用
  (一)电梯运行中的自动控制。电梯是高层建筑中不可缺少的一部分。电梯在普及初期大多采用继电控制的方式对整个电梯的电气系统进行控制,这种控制实现起来虽然简单、易操作,但故障率较高,通用性不强。因此,目前电梯多采用PLC自动控制技术,如下图1所示,
  图1 基于PLC控制系统的电梯控制系统框架
  (二)火电厂脱硫技术中的自动控制应用。火电厂在烟气排放过程中要尽量降低硫含量的排放,采用先进的工艺流程,使用烟气脱硫技术,是目前火力发电的整体趋势。常用的湿法脱硫工艺一般包括数据采集、数据处理、在线计算、屏幕显示以及事件记录与追踪等几方面的功能,以上功能均可利用自动控制技术实现,如利用控制系统自动调节吸收塔的水位、对实际值与设计值进行偏差比较等,通常将火电厂脱硫系统与PLC控制系统结合使用,就能达到无人操作的目的。
  (三)给水排水系统中的自动控制。无论在工业用水还是居民用水方面,污水的排放量均日益增大,因此,对污水的处理工作也逐渐加大规模。在污水处理中,自动控制技术的应用提高了处理的可靠性,使水质得到了保证。以变频恒压供水系统为例:变频器内部的PID调节器采用优化计算,使得水压调节趋于稳定、平滑,同时将反馈信号设置为滤波时间常数,并对反馈信号进行换算,使之满足工艺条件及精度要求。在给水排水系统中使用自动控制技术,大大提高了工作效率,保证了工业、生活用水质量。
  四、结束语
  随着计算机技术及信息技术的飞速发展,自动控制技术水平也日益提高,并在各个领域发挥着越来越重要的作用。我国自动控制技术的发展,需要与国情相结合,通过对传统设备的改造,与微电子技术、通信技术等相关领域交叉结合,使自动控制技术朝着智能化、远程化、高精化的方向发展,实现高水平的自动控制技术。
  参考文献:
  [1]厚琳亮.自动控制技术的发展应用和弊端分析[J].城市建设理论研究,2011(22)
  [2]周立文.浅析自动控制技术在化工领域的应用[J].太原科技,2007(11)
  [3]刘元元.我国机械自动化技术的发展现状与趋势[J].科技致富向导,2011(10)
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