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舞臺機械控制系統(tǒng)多電機同步控制初探論文
摘要：藝術(shù)表演離不開劇場的支撐，然而，在劇場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(tǒng)入手，多電機同步控制系統(tǒng)能夠很好的滿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(tǒng)論文
在控制舞臺的時候，不但要依靠電機驅(qū)動裝置，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(zhuǎn)臺、防火幕、升降臺等舞臺設(shè)施都要由多臺電機一同完成控制。一旦沒有協(xié)調(diào)控制多臺電機，對演出效果必將帶來很大的影響。所以，文章通過對舞臺機械控制系統(tǒng)多電機同步控制相關(guān)內(nèi)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(tǒng)快速性與高精度的基礎(chǔ)上，令多個電機一同工作。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(tǒng)，經(jīng)常對機械同步控制方式進(jìn)行應(yīng)用，對機械的傳動裝置進(jìn)行應(yīng)用，將各個運動部分連接到一塊，進(jìn)而完成多軸同步的目的，能夠非常簡單的完成這種同步操作，難度在電氣系統(tǒng)設(shè)計中較少，所以，在設(shè)備相對固定且對控制精度要求低的場合得到了有效的應(yīng)用。機械同步控制方法在上個設(shè)計所搭建的舞臺機械控制系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。然而，在科技不斷發(fā)展的推動下，極大的提升了人們的生活質(zhì)量，也將越來越高的精度要求拋向了同步控制，此外，隨著電機控制技術(shù)的不斷發(fā)展，從而能夠同步完成多臺電機的驅(qū)動，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(yīng)用一臺電機驅(qū)動電控方式的各個軸，利用主控制器，確保每個軸的電機能夠協(xié)調(diào)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更高，較大的同搭建靈活性，能夠非常容易的改動設(shè)備，能夠低成本的完成設(shè)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(chǔ)上發(fā)展起來了主從控制，簡單而言，就是將下一臺電機的速度輸入用上一臺電機的速度輸出，就是主動電機的速度變化由從動單機進(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(zhuǎn)速參考值是由主電機的輸出轉(zhuǎn)速所提供出來的。通過分析能夠發(fā)現(xiàn)，從動電機越是靠后，所用的調(diào)節(jié)時間就會越長，才可以穩(wěn)定下來。當(dāng)存在較多的電機數(shù)目時，從動電機越是靠后，響應(yīng)也就慢。在從動電機上會完全的反應(yīng)出主電機上的負(fù)載擾動或者速度變化情況，然而，不會向主電機中反饋從動電機上的擾動，造成在突加干擾與啟動的時候，會有很大的同步誤差出現(xiàn)在其中。因為非常簡單的就可以實現(xiàn)這種同步控制結(jié)構(gòu)，所以，同步電機數(shù)目較少的工程或者電機之間主從關(guān)系明確的工程中應(yīng)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(chǔ)上完成這種控制，這種同步方法相對而言最簡單。將同一給定電壓應(yīng)用到調(diào)速系統(tǒng)中，在控制目標(biāo)大致相同的情況下比較適合應(yīng)用此種方法，速度穩(wěn)定性在驅(qū)動器非常合理，進(jìn)而能夠更好完成系統(tǒng)控制。同步控制系統(tǒng)中應(yīng)用并聯(lián)運行方式，有著搭建簡易的優(yōu)越性，并且，停止階段和啟動階段系統(tǒng)的同步性能都非常的優(yōu)越。然而，因為相當(dāng)于開環(huán)控制整個系統(tǒng)，協(xié)調(diào)反饋情況根本不會發(fā)生于電機之間。在運行的時候，當(dāng)擾動某一臺電機時，這樣將會有偏差出現(xiàn)在電機之間的同步中，最后造成電機難以同步，總的來講，就是有著較差的同步性能，主要是在電機運行或者簡單擾動的場合中比較適合應(yīng)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?qū)奢S控制系統(tǒng)的精度有效的提升上來，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(zhuǎn)速差，而且，跟蹤信號就是由合這個附加的反饋信號進(jìn)行表示的，分別補償兩臺電機轉(zhuǎn)速。這樣確保任何一臺電機的負(fù)荷變化情況都能夠通過系統(tǒng)反映出來，進(jìn)而將更高的控制精度展現(xiàn)出來。然而，將兩軸電機的控制精度提升上來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。不但多電機控制能夠利用耦合控制給予完成，同時，將系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性和控制精度也能夠非常有效的提升上來。
2.4偏差耦合策略
將其他電機的轉(zhuǎn)速與某一臺電機的轉(zhuǎn)速相應(yīng)的做差，相加所得到的轉(zhuǎn)速以后，將相應(yīng)的補償信號為該電機的速度提供出來，這樣每個電機轉(zhuǎn)動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，然而，計算量過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系統(tǒng)的實現(xiàn)性與計算速度。
2.5相鄰耦合策略
在最小相關(guān)軸數(shù)目的基礎(chǔ)上發(fā)展起來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重要方面，所以，有兩個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(dāng)中。各個軸的控制轉(zhuǎn)矩，都可以令此軸同鄰近兩軸及此軸的跟蹤誤差穩(wěn)定的完成工作。對于相鄰兩個周的情況，各個軸的控制是一定要進(jìn)行認(rèn)真考慮的。對外部擾動能夠非常迅速的進(jìn)行收斂跟蹤是相鄰耦合控制的優(yōu)點所在，動態(tài)性能在其中非常優(yōu)越。然而，因為各個軸都應(yīng)該監(jiān)督控制相鄰兩個軸的具體運行情況，因此，在系統(tǒng)進(jìn)行搭建的過程中，系統(tǒng)會更加的復(fù)雜，設(shè)備成本會更大。
2.6環(huán)形耦合策略
通過相鄰耦合控制策略發(fā)展而來的環(huán)形耦合控制策略，在同一給定控制和耦合補償原理基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在對給定轉(zhuǎn)速和各臺電機轉(zhuǎn)速之間誤差進(jìn)行充分考慮的基礎(chǔ)上，同時，對于相鄰一臺電機和該電機轉(zhuǎn)速之間的差異也需要認(rèn)真的進(jìn)行分析與考慮，只要干擾到了系統(tǒng)中任何一臺電機，并且有變化出現(xiàn)當(dāng)中，都會有反饋形成與相鄰電機之間，最后就會影響到每一個電機，這樣就會有相互耦合的問題出現(xiàn)在各個電機之間，進(jìn)而出現(xiàn)耦合環(huán)。對這種方法進(jìn)行應(yīng)用，參數(shù)信號會被全部電機所跟隨，確保了在啟動或者停止系統(tǒng)時，同步性能都非常的優(yōu)越。在耦合環(huán)的影響下，電機負(fù)載所帶來的擾動能夠快速收斂且同步誤差不大，將系統(tǒng)的動態(tài)特性與抗干擾性能夠明顯的提升。
3結(jié)束語
綜上所述，隨著技術(shù)的不斷成熟，一些先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備不斷的被應(yīng)用到舞臺當(dāng)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(dá)國家對比還有很多地方需要學(xué)習(xí)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。所以，文章通過相關(guān)方面的進(jìn)行了內(nèi)容闡述，從而為有關(guān)技術(shù)人員在實際工作中提供一定的借鑒作用。
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