多傳感器數(shù)據(jù)融合在機電一體化自動控制中的應(yīng)用

李婷婷

（晉中職業(yè)技術(shù)學院，晉中 030600）

1 引言

現(xiàn)如今，基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的自動控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到很多工程建設(shè)中，為克服傳統(tǒng)機電一體化自動控制技術(shù)中的缺點，提出基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的自動控制技術(shù)[1]，可有效提高機械效率，推動工業(yè)的發(fā)展。

2 基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的自動控制技術(shù)設(shè)計

2.1 設(shè)定電動機轉(zhuǎn)速參數(shù)

基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的自動控制技術(shù)高低直接影響機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)水平。機電一體化系統(tǒng)運行過程中，需要安裝高配置的電機來完成數(shù)控機床進行加工。一般電機主軸的轉(zhuǎn)速為3000～4000r/min，為提高機械效率，對電機轉(zhuǎn)速要求較高，要求達到8000～10000r/min[2]。

2.2 計算電動機轉(zhuǎn)速

電動機的轉(zhuǎn)速可分為額定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速，如果電動機在額定功率下工作，計算的電動機轉(zhuǎn)速就是額定轉(zhuǎn)速；如果電動機工作過程中功率是變化的，那么計算得到的轉(zhuǎn)速就是電動機的實際轉(zhuǎn)速，電動機轉(zhuǎn)速計算公式如下：

式中，n 代表電動機的轉(zhuǎn)速（r/min）；60表示每分鐘（s）；f表示電源頻率（Hz）；p 表示電動機旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，電源的標準頻率為50圈/s，因此，在旋轉(zhuǎn)磁場中，轉(zhuǎn)速的大小與磁極對數(shù)有直接關(guān)系，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比，但是在實際應(yīng)用過程中，電機的轉(zhuǎn)速往往低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，當磁極對數(shù)分別為1、2、3、4、5時，對應(yīng)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速分別為3000、1500、1000、750、600。

通過上述轉(zhuǎn)速公式可以得到電機的轉(zhuǎn)速，結(jié)合電動機工作時的電壓和頻率來研究機電一體化系統(tǒng)中自動控制技術(shù)的優(yōu)勢。

2.3 確定電動機電壓

電動機電壓穩(wěn)定性影響電動機轉(zhuǎn)速。電動機輸入電壓降低時，電動機轉(zhuǎn)速隨之降低，導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)矩也會降低，因為電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方是正比關(guān)系。電動機是將電能轉(zhuǎn)換成為機械能的過程，由于電壓降低會導(dǎo)致電磁力矩減小，因此要保證電動機電壓的穩(wěn)定性來提高轉(zhuǎn)速，提高機電一體化系統(tǒng)的工作效率。

2.4 確定電動機頻率

電動機頻率改變會影響電動機的轉(zhuǎn)速。如果電動機頻率過高，會導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)速變高，轉(zhuǎn)速增大到一定程度時，電動機的實際功率會成倍增加，易造成電動機燒毀；如果電動機頻率過低，會影響電動機葉片應(yīng)力，甚至降低葉片使用壽命。

2.5 實現(xiàn)多因素檢測

為了驗證本文技術(shù)的實用性能，實現(xiàn)多因素檢測機電一體化自動控制技術(shù)。

轉(zhuǎn)矩會影響電動機轉(zhuǎn)速，當電動機的轉(zhuǎn)矩小于50赫茲時，電動機的轉(zhuǎn)矩與頻率成正比；當電動機的頻率等于50赫茲時，電動機輸出功率達到最大值，稱為額定功率；如果電動機的頻率大于50赫茲時，電動機轉(zhuǎn)矩與頻率成反比。

電動機功率也會影響電動機轉(zhuǎn)速。如果電動機功率太小，會使電動機超載運行，造成電動機損壞；如果電動機功率太大，易造成輸出功率不能被完全利用，降低效率，浪費電費。

在工業(yè)制造和生產(chǎn)中，要隨時觀察影響機電一體化系統(tǒng)的各種不利因素，及時解決不利因素對機電一體化系統(tǒng)的影響。

3 基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的自動控制技術(shù)實驗

實驗采用型號、額定電壓、額定功率均相同的電動機，使電動機運行轉(zhuǎn)矩、電壓和旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)都一致，適當增加電動機的頻率，分別采用自動控制技術(shù)和普通技術(shù)使電動機運行，電動機旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)一定，制作對比實驗，比較兩種技術(shù)的電動機轉(zhuǎn)速，實驗結(jié)果見圖1。

圖1 電動機轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系圖

實驗結(jié)果表明，隨著電動機頻率的增加，采用自動控制技術(shù)電動機轉(zhuǎn)速明顯高于普通技術(shù)，可提高機械效率。

4 結(jié)束語

本文多傳感器數(shù)據(jù)融合在機電一體化自動控制中的應(yīng)用對提高機械效率具有重要意義，加強多傳感器數(shù)據(jù)融合在機電一體化自動控制中的應(yīng)用，促使機電一體化走向智能化。本文研究的自動控制技術(shù)能有效加快電動機轉(zhuǎn)速，提高工作效率。希望本文研究為機電一體化系統(tǒng)提供有利依據(jù)。