【摘 要】 如今时代,是知识大爆炸的时代,在这个时代里,大量的科学技术被提了出来,并且在实际的工业制造和生产过程中得到了广泛的运用,而就这种运用而言,其实际上就是极大地解放和发展了生产力,就如目前常用的机床来说,其动力来源已经在不同的时期表现为不同的方式。最初由于受到外部因素的限制和约束,其大多是都是采用以水位戒指的液体传动方式,这无论是在效果还是在效率上都表现出一种并不乐观的状态,因此到了后来,包括又称液压传动控制技术及气压传动控制技术等在内的流体传动及控制技术被提了出来,并得到了十分广泛的运用,但这种运用的成功与否,又在很大程度上取决于我们对这种技术相关方面的认识与把握。
【关键词】 流体传动;控制技术;技术研究
引言:
流体传动及控制技术,已经有着十分悠久的历史,而在这条历史长河之中,流体传动及控制技术也一直在经过自身的改良后实现了自身的革新。当然,我们应该清楚的是,就这种流体传动及控制技术而言,其起源较早,并且到现今已经逐步发展成为了一个系统性的技术大家庭,其无论是在技术数量,还是在技术类型上都有着多样性的特点。而这种多样性又与其具体技术组成和特征有着十分紧密的联系,而也正是这种联系使得这种技术在如今的工业制造及生产中得到了尤为广泛的运用。本文主要围绕着流体传动及控制技术这一中心主题,从该技术的起源出发,对其发展、技术组成以及运用进行了简要的分析和介绍。
一、流体传动及控制技术的发展起源
流体传动及控制技术,作为一种悠久发展历史的技术类型,其已经在如今的工业制造及日常生活发挥着十分重要的作用。流体传动与控制技术起源于著名的“帕斯卡原理”,18世纪末,JosephBramah首次在伦敦用水作为工作介质把流体动力传动应用于“水压机”。1906年美国弗吉尼亚号军舰上火炮采用液压传动驱动,由此开拓了现代流体传动广泛应用于工业各个领域的先河。流体传动与控制技术包括液压传动与控制和气压传动与控制两部分内容。液压传动是以液体作为工作介质,利用压力能传递动力,具有易于实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等优点,在航空航天、舰船、武器装备、工程机械、冶金机械、运动模拟器、试验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。而气压传动则是以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、防电磁干扰等优点,在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。今天,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可缺少的重要组成部分。进入20世纪90年代后期,随着自动控制技术,计算机技术,微电子技术,可靠性技术的发展以及新材料的应用,使传统的液压技术有了新的进展,也使用权液压系统和元件的水平有很大提高。流体传动及控制技术不仅能有效地传递能量,并且能控制和分配能量。因此,控制技术一直是本学科领域的重点之一。液压和气动控制由于其典型的非线性、低阻尼、时变特性以及无法得到精确的数学模型,用经典的PLD控制往往不能得到满意的效果。为了得到准确的快速响应,各种控制策略被广泛地研究。在近年来的流体传动及控制国际会议上,控制技术一直是关注的热点。
二、流体传动及控制技术的技术构成
事实上,就这种流体传动及控制技术而言,其在经过长时间的发展过后已经逐步发展成了一个有着丰富技术内涵的技术集合体。其主要表现在以下两个方面:
1、液压的传动及控制
液压传动是以水、油等液体作为工作介质,将压力能量转换成动力能量来传递动力,实现液压传动。液压传动的优点是能够实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等等。液压传动与控制技术的优点使得其应用领域越来越广。然而,液压传动不够节能、不够环保的缺点同样是其更快发展的瓶颈。主要体现在液压传动与控制技术的发展需要尽快解决泄露控制,以达到不污染外界和不被外界所污染的目的。另外,需要开发创新意识,寻找新的液体介质来替代石油基液压油的使用,来降低污染,实现环保。而在节能方面,液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失、泄漏损失、输入和输出功率不匹配的无功损失等几方面。因此节能是液压技术的重要课题之一,随着节能和环保要求的日益高涨,有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程,无时无刻不伴随节能的需要及创新。因此,随着现代化技术的进步与人类环保意识的觉醒,液压传动与控制技术需要在节能、环保上进行改革与创新。
2、气压的传动与控制
气压传动是以气体作为工作介质,通过气体压缩机,经过冷却、干燥、除尘、净化等等一系列的内部工作,将电动机的机械能转换为压力能输送给气动系统,利用净化并带有润滑雾油的气体经气缸或气马达再将压力能转变为机械动力,进行动力传递,并由控制技术进行细化控制。气压传动的优点是空气原料取之不尽,处理方便,清洁环保无污染、成本低廉,气动控制动作快,能够有效防火、防爆、防电磁干扰、防尘防辐射等等。这些优点是液压传动无法替代的。正因为如此,气压传动及控制技术在自动化生产线、食品、包装、电子产品生产等领域得到广泛应用。气压传动的缺点是空气可压缩性大,气压传动系统的速度稳定性差,给系统的速度和位置控制精度带来很大的影响,另外,气压传动系统的噪声大,尤其是排气时,需要加消音器。总而言之,就这两种技术而言,其实际上有着十分重要的共同点,即一同为其广泛运用奠定基础。
三、流体传动及控制技术的具体运用
当然,流体传动及控制技术也正是凭借着其深厚的技术理论及技术内涵,才在如今包括工业生产制造等在内的各个环节中有着十分广泛的运用,但就这种运用而言,其实际上又是多方面的,总的来说,其主要表现在以下几点。
1、制造行业应用流体传动的控制技术与计算机技术
计算机技术具有精确、可控、智能化等特点,将其与流体传动及控制技术相结合,使得制造行业的产品无论是外观,还是性能上,都得到全新的升级,近乎完美,并能够进行自适应控制,对系统故障执行自动断电,实现快速定位,降低系统故障损失。
2、人工智能技术与流体传动及控制技术相结合应用在工业上
由于人工智能技术能够在模糊模型上产生作用,并能够进行自学,能够在运行过程中对自身进行不断的修正和完善。因此,智能控制提供了解决“黑箱”、“灰箱”或大型非线性系统的有利工具。绝大部分流体传动系统是本质非线性系统或“灰箱”系统,时变参数很多。智能控制的发展,为解决这些总是开辟了一条很好的途径。
3、在流体传动及控制中对神经网络控制技术的应用
神经网络控制技术在液压系统中的应用主要有:采用CMAC再励学习控制策略进行电液位置伺服系统的快速跟踪控制,结果显示系统具有良好的处理非线性能力和抑制干扰能力;采用B样条算法对位置伺服系统的液压管道脉动进行控制,结果显示了较好的鲁棒性;采用模糊神经网络对电液位置伺服系统进行控制,结果显示出了较强的鲁棒性和良好的跟踪特性;对电液飞行模拟器采用BP网络控制策略抗负载干扰,取得了较好的控制效果。此外,神经网络还大量用于离线控制,如液压系统或元件的故障诊断等。
四、结束语
经过上文的分析和介绍,我们对流体传动及控制技术的起源、技术构成以其在工业生产制造中的实际运用等几个方面的内容有了一定的了解,从中我们可以清晰地看到,就这种有着丰富技术内涵的流体传动及控制来说,其在被提出开始到现在,实际上都是沿着一条自我否定以及不断革新的脉络进行发展着,因为就如今包括又称液压传动控制技术及气压传动控制技术在内的流体传动及控制技术已经较原先的以水为介质的传动方式有了很大的改善和提升,其无论是在效率,还是在效果上都进行了有效地革新。当然,正如我们在文中所说的那样,流体传动控制技术有着自身的技术内涵及运用空间,我们有充分的理由去相信,其在未来将会有更好的发展。
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