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舞臺機械控制系統多電機同步控制初探論文
摘要：藝術(shù)表演離不開(kāi)劇場(chǎng)的支撐，然而，在劇場(chǎng)中也不可缺少舞臺機械。它空間位置變化豐富、速度快慢不一，形式變化多端，所以，如何的控制舞臺效果，就需要從舞臺機械控制系統入手，多電機同步控制系統能夠很好的滿(mǎn)足以上多樣的舞臺需求，所以，必須要引起重視。
關(guān)鍵詞：智能控制系統論文
在控制舞臺的時(shí)候，不但要依靠電機驅動(dòng)裝置，在舞臺控制中，電機同步控制技術(shù)也是其中的核心技術(shù)之一，旋轉臺、防火幕、升降臺等舞臺設施都要由多臺電機一同完成控制。一旦沒(méi)有協(xié)調控制多臺電機，對演出效果必將帶來(lái)很大的影響。所以，文章通過(guò)對舞臺機械控制系統多電機同步控制相關(guān)內容進(jìn)行了分析。
1多電機同步控制的相關(guān)闡述
這種控制指的是在確保系統快速性與高精度的基礎上，令多個(gè)電機一同工作。電控制與機械控制是兩種主要的控制方式。初期的控制系統，經(jīng)常對機械同步控制方式進(jìn)行應用，對機械的傳動(dòng)裝置進(jìn)行應用，將各個(gè)運動(dòng)部分連接到一塊，進(jìn)而完成多軸同步的目的，能夠非常簡(jiǎn)單的完成這種同步操作，難度在電氣系統設計中較少，所以，在設備相對固定且對控制精度要求低的場(chǎng)合得到了有效的應用。機械同步控制方法在上個(gè)設計所搭建的舞臺機械控制系統中得到了大量的應用。然而，在科技不斷發(fā)展的推動(dòng)下，極大的提升了人們的生活質(zhì)量，也將越來(lái)越高的精度要求拋向了同步控制，此外，隨著(zhù)電機控制技術(shù)的不斷發(fā)展，從而能夠同步完成多臺電機的驅動(dòng)，從而將同步控制精度和質(zhì)量提升，這就是我們所講的電控方式。應用一臺電機驅動(dòng)電控方式的各個(gè)軸，利用主控制器，確保每個(gè)軸的電機能夠協(xié)調工作，進(jìn)而同步運行。同機械控制方式進(jìn)行比較，電控方式控制精度會(huì )更高，較大的同搭建靈活性，能夠非常容易的改動(dòng)設備，能夠低成本的完成設備的維護。
2具體的控制對策分析
2.1主從式控制
在跟隨原理的串聯(lián)運行方式的基礎上發(fā)展起來(lái)了主從控制，簡(jiǎn)單而言，就是將下一臺電機的速度輸入用上一臺電機的速度輸出，就是主動(dòng)電機的速度變化由從動(dòng)單機進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而完成同步的目的。在此種控制方案中，從電機的轉速參考值是由主電機的輸出轉速所提供出來(lái)的。通過(guò)分析能夠發(fā)現，從動(dòng)電機越是靠后，所用的調節時(shí)間就會(huì )越長(cháng)，才可以穩定下來(lái)。當存在較多的電機數目時(shí)，從動(dòng)電機越是靠后，響應也就慢。在從動(dòng)電機上會(huì )完全的反應出主電機上的負載擾動(dòng)或者速度變化情況，然而，不會(huì )向主電機中反饋從動(dòng)電機上的擾動(dòng)，造成在突加干擾與啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì )有很大的同步誤差出現在其中。因為非常簡(jiǎn)單的就可以實(shí)現這種同步控制結構，所以，同步電機數目較少的工程或者電機之間主從關(guān)系明確的工程中應用的較多。
2.2并行控制
在相同給定電壓并聯(lián)運行方式基礎上完成這種控制，這種同步方法相對而言最簡(jiǎn)單。將同一給定電壓應用到調速系統中，在控制目標大致相同的情況下比較適合應用此種方法，速度穩定性在驅動(dòng)器非常合理，進(jìn)而能夠更好完成系統控制。同步控制系統中應用并聯(lián)運行方式，有著(zhù)搭建簡(jiǎn)易的優(yōu)越性，并且，停止階段和啟動(dòng)階段系統的同步性能都非常的優(yōu)越。然而，因為相當于開(kāi)環(huán)控制整個(gè)系統，協(xié)調反饋情況根本不會(huì )發(fā)生于電機之間。在運行的時(shí)候，當擾動(dòng)某一臺電機時(shí)，這樣將會(huì )有偏差出現在電機之間的同步中，最后造成電機難以同步，總的來(lái)講，就是有著(zhù)較差的同步性能，主要是在電機運行或者簡(jiǎn)單擾動(dòng)的場(chǎng)合中比較適合應用這種方法。
2.3耦合交叉控制
由Koren于1980年研究出的這種控制策略，能夠將兩軸控制系統的精度有效的提升上來(lái)，這種控制對策的基本特征為：合理的對比分析位置反饋信號、電機的速度，附加的反饋信號即為所得到的轉速差，而且，跟蹤信號就是由合這個(gè)附加的反饋信號進(jìn)行表示的，分別補償兩臺電機轉速。這樣確保任何一臺電機的負荷變化情況都能夠通過(guò)系統反映出來(lái)，進(jìn)而將更高的控制精度展現出來(lái)。然而，將兩軸電機的控制精度提升上來(lái)是此策略的最初目的，雖然能夠同步控制兩臺電機，然而卻很難確定是否，而已對三臺以上的電機進(jìn)行同步控制。為了簡(jiǎn)化控制公式，同步控制更多的電機，相鄰耦合控制、環(huán)形耦合控制、偏差耦合控制等控制不斷的被研究出來(lái)。不但多電機控制能夠利用耦合控制給予完成，同時(shí)，將系統的穩定性、魯棒性和控制精度也能夠非常有效的提升上來(lái)。
2.4偏差耦合策略
將其他電機的轉速與某一臺電機的轉速相應的做差，相加所得到的轉速以后，將相應的補償信號為該電機的速度提供出來(lái)，這樣每個(gè)電機轉動(dòng)慣量的差異就可以用它進(jìn)行補償，對于種種測試控制的不足都能有效的予以克服，將更高的同步控制性能彰顯出來(lái)，然而，計算量過(guò)于龐大是這種控制策略的不足所在。進(jìn)而就將更高的要求拋向了整個(gè)系統的實(shí)現性與計算速度。
2.5相鄰耦合策略
在最小相關(guān)軸數目的基礎上發(fā)展起來(lái)的相鄰耦合控制策略，其中同步誤差控制與跟蹤誤差控制是其中兩個(gè)重要方面，所以，有兩個(gè)同步誤差控制器及跟蹤誤差控制器存在于各臺電機控制器當中。各個(gè)軸的控制轉矩，都可以令此軸同鄰近兩軸及此軸的跟蹤誤差穩定的完成工作。對于相鄰兩個(gè)周的情況，各個(gè)軸的控制是一定要進(jìn)行認真考慮的。對外部擾動(dòng)能夠非常迅速的進(jìn)行收斂跟蹤是相鄰耦合控制的優(yōu)點(diǎn)所在，動(dòng)態(tài)性能在其中非常優(yōu)越。然而，因為各個(gè)軸都應該監督控制相鄰兩個(gè)軸的具體運行情況，因此，在系統進(jìn)行搭建的過(guò)程中，系統會(huì )更加的復雜，設備成本會(huì )更大。
2.6環(huán)形耦合策略
通過(guò)相鄰耦合控制策略發(fā)展而來(lái)的環(huán)形耦合控制策略，在同一給定控制和耦合補償原理基礎上發(fā)展而來(lái)的，在對給定轉速和各臺電機轉速之間誤差進(jìn)行充分考慮的基礎上，同時(shí)，對于相鄰一臺電機和該電機轉速之間的差異也需要認真的進(jìn)行分析與考慮，只要干擾到了系統中任何一臺電機，并且有變化出現當中，都會(huì )有反饋形成與相鄰電機之間，最后就會(huì )影響到每一個(gè)電機，這樣就會(huì )有相互耦合的問(wèn)題出現在各個(gè)電機之間，進(jìn)而出現耦合環(huán)。對這種方法進(jìn)行應用，參數信號會(huì )被全部電機所跟隨，確保了在啟動(dòng)或者停止系統時(shí)，同步性能都非常的優(yōu)越。在耦合環(huán)的影響下，電機負載所帶來(lái)的擾動(dòng)能夠快速收斂且同步誤差不大，將系統的動(dòng)態(tài)特性與抗干擾性能夠明顯的提升。
3結束語(yǔ)
綜上所述，隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟，一些先進(jìn)的技術(shù)與設備不斷的被應用到舞臺當中，這樣極大的提升了舞臺的表演效果。但是，我們國家的舞臺技術(shù)同西方一些發(fā)達國家對比還有很多地方需要學(xué)習與強化，其中舞臺機械控制環(huán)境是確保打造高質(zhì)量舞臺效果的關(guān)鍵所在，是我們進(jìn)行舞臺效果強化的重點(diǎn)。所以，文章通過(guò)相關(guān)方面的進(jìn)行了內容闡述，從而為有關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際工作中提供一定的借鑒作用。
參考文獻
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