电气控制技术及其发展展望

时间：2022-10-05 21:16:00 机电一体化毕业论文我要投稿

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电气控制技术及其发展展望

　　电气控制技术及其发展展望【1】

　　[摘要]本论文从历史发展的角度，电气控制技术的发展，以及未来的发展空间，提出了一些改进措施，为电气控制技术在具体实例中应用打下基础。

　　[关键词]电气控制技术发展目标功能差别

　　本文首先回顾控制技术和电气技术的发展历史。

　　电气技术开始时沿着信息传送(弱电)和电能利用(强电)两个方向发展，现代电气控制的特点是以弱电控制强电，使两支洪流又汇合起来。

　　电气控制的应用范围极广，从控制对象工艺过程上看，大体可分为电气传动控制和电气仪表过程控制两大部类，它们在控制规律上有许多相似之处。

　　电气控制的目标是保证生产过程和产品质量的优化、节约能源、提高可靠性和自动化水平，是现代化生产中提高生产力的必要途径。

　　一、历史回顾

　　早期的电气传动控制只是利用电器来控制电动机的起动、制动、正反转和分级调速。

　　随着技术的进步，生产工艺对电气传动提出了越来越高的要求，诸如精确稳定的运行速度、无级调速、快速反向、准确定位等等。

　　直流电机变压和弱磁调速可以比较好地满足这些要求，于是诞生了旋转变流机组供电的直流调速系统(Ward-Leonard系统)。

　　对调速性能要求再高时，则引入电机型放大器、磁放大器、电子放大器等放大装置进行反馈控制。

　　到本世纪五十年代，机组供电直流调速系统的控制技术发展到了巅峰的阶段，也正是它的缺点暴露得最充分的时候，它的设备多、体积大、费用高、效率低、安装须地基、运行有噪音、维护不方便等等日益成为生产上的负担。

　　为了解决这个矛盾，人们开始采用水银整流器(大容量)和闸流管(小容量)等静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子传动控制系统。

　　1957年，可控的大功率半导体器件―晶闸管问世，由它组成的静止式可控整流装置无论在运行性能上还是可靠性上都具有明显的优势，60年代成了晶闸管的时代，使离子传动仅仅成为一位历史上的浮云过客而已。

　　七十年代以来，国际上电力电子技术(即大功率半导体技术)突飞猛进，推出了新一代的开和关都能控制的“全控式”电力电子器件，如门极可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、场效应晶闸管(P-MOSFET)等。

　　新型的脉宽调制式(PWM)变压装置使直流电源以1^-4kHz的频率交替地导通和关断，用改变脉冲电压宽度来改变平均输出电压，从而调节电动机的转速。

　　与老式电器开关控制相比，新的PWM开关在形式上是静止的，开关频率高，装置体积小，调节性能好，运行十分可靠。

　　从电器开关到连续调压，再到电子开关，电气传动控制的历史在螺旋式地前进。

　　如上所述，电气控制手段经历了几代的演变，而直流电动机本身却基本上依然故我，虽然它具有优良的可控性能，但它的机械式换向器始终是构上和运行中的薄弱环节。

　　交流电机尤其是鼠笼式异步电机没有这个问题，因此在直流传动控制技术发展的同时，人们一直在憧憬着具有优越控制性能的交流传动系统，业为此付出了艰苦的努力，但直到电力电子技术蓬勃发展以前，始终未能如愿。

　　当晶闸管组成的可控整流装置获得广泛应用以后，又发明了晶闸管逆变电路和变频装置，“全控式”电力电子器件的出现，使变频装置的结构大为简化，交流变频调速系统才逐渐具备大量应用的价值。

　　1971年提出了矢量控制技术，使交流调速得到了可与直流调速媲美的高性能，石油战引起的国际能源危机更促进了节能交流传动的开发。

　　工业上应用的交流传动装置迅速增长，80年代可以说是推广交流传动的时代了。

　　二、当前的国际水平

　　当前，标志着电气控制技术国际先进水平的问题，可以归纳为五个方面。

　　(1)以电子计算机和其它电子装置为主要控制手段。

　　无论是电气传动控制，还是电气仪表过程控制，尽管它们在很长一段时间里采用着很不同的控制手段，到后来都找到了电子装置和电子计算机。

　　这决不是偶然的巧合，这正是技术进步的结果。

　　自晶体管问世以来，电子器件从分立元件发展到小、中、大、甚大规模的集成电路，韭在此基础上制成微处理机和微型计算机。

　　在七十年代的十年中，元件的集成度越来越高，因而从四位机、八位机、十六位机发展到八十年代初的三十二位机，动态存储器的容量日益增大，指令平均执行时间日益缩短，而器件的成本则大幅度降低，从1974年以后的六年中，每个门的平均费用下降为原来的1%。

　　八十年代将进一步实现系统集成化，即使操作系统、IJO处理功能等都作为集成化的对象，以减轻用户在软件上的负担。

　　可以预计，微型计算机将会继续迅猛地发展。

　　(2)以电力电子装置为弱电控制强电的媒介。

　　在各种电气控制设备中，能够实现弱电控制强电的关键是电力电子装置。

　　如果说，计算机是现代化生产设备的大脑，那么电力电子装置就是支配手足动作的肌肉与神经。

　　近十年来由于微电子制造技术的进步，给电力电子器件生产以极大的推动力，各种新型电力电子器件如雨后春笋，韭且向着高电压、大功率、高动态参数和高可靠性的方向发展。

　　表1提供几类主要电力电子器件规格的国际水平。

　　(3)以自动控制理论和信息传输理论为电气控制技术的理论基础。

　　由无源或有源的线性电路构成的PID调节器在电气控制系统中已经沿用了四十多年，结构简单，能满足一般控制性能的要求，在理论和实践上都已经很成熟了。

　　不少人曾尝试应用其它控制规律改善系统的性能，取得了一定的成果，但在控制器的复杂性上也付出了不小的代价。

　　自从计算机用于炙时控制之后，提供了实现各种控制规律的方便，情况发生了根本的变化。

　　举例来说，变结构控制在线性电路的基础上实现起来比较麻烦，用软件来实现就容易得多。

　　计算机的高速运算能力使现代控制理论中较复杂的控制规律都能够得到实时的应用。

　　三、我国的现状与发展展扭

　　从整体来看，我国自产电气控制装置的水平与国际先进水乎相比大约落后二十年。

　　具体分析一下，我们在控制软件设计和控制理论应用上都有一定基础，能力韭不很弱，在理论研究的某些方面还有领先的成就，计算机和控制装置的硬件是我们主要的薄弱环节，其中更根本的弱点在于元器件一大规模集成电路和新型电力电子器件。

　　前者已经受到国家很大的重视，发展势头较大，而后者尚未得到足够的重视，只有本行业在努力。

　　当前我国电力电子器件的生产水平与前面列出的国际水平相比可以看出其差距。

　　此外，在设计方法上，基本上仍处于图板加计算器的状况，数字仿真与计算机辅助设计的应用韭不普遍。

　　为了加快发展速度，在引进和消化之后，关键还在于自己要有足够的研究与开发的力量。

　　在这方面，生产与科研体制的改革是一个重要的问题。

　　没有强大的在经济上与生产部门溶为一体的科研开发基地为后盾，就不可能赶上现代化生产高速发展的趋势。

　　只要我们看清方向，采取正确的符合实际的方针和路线，调动各种积极因素，那么，在我国实现电气控制技术的现代化是完全可能的。

　　参考文献

　　[1] 顾绳谷主编：电机及拖动基础2011年版.

　　[2] 中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会编：风机水泵交流调速节能技术1984年.

　　电气控制技术的应用及其发展【2】

　　摘要：随着经济的不断发展，电气控制技术也迎来了飞速发展。

　　由于电气控制技术在生活中应用范围十分广泛，特别是随着网络技术的发展，电气控制技术涉及的领域更加广泛，因此获得了人们的关注。

　　电气控制技术具有良好的前景，因此本文就在对电气控制技术的应用进行分析的基础上，对其发展进行研究。

　　关键词：电气控制;应用;发展;趋势

　　电气控制

　　技术在近些年来发展十分迅速，特别是电子技术、计算机技术的快速发展，更是推动了该领域的发展。

　　本文就选取了几个应用电气控制技术较为广泛的行业进行研究，探究电气控制技术在其中的具体应用，并据此推断电气控制技术的发展。

　　一、电气控制技术在行业中的使用状况

　　1.在铁路起重机中的应用

　　作为应用于铁路部门救援的一种重要机器，铁路起重机在处理事故现场，挽救人们生命上起到非常关键的作用。

　　从前使用的铁路起重机的控制系统十分复杂，在进行组装或是运输的过程中，步骤十分繁琐，耽误了宝贵的救援时间。

　　而在出现故障时，维修人员也需要对复杂的控制系统进行调试，这样一来影响了起重机的整体性能。

　　因此，要想促进铁路起重机的发展，就需要提升起重机中的电气控制技术水平。

　　铁路起重机可以应用以PLC为核心的电气控制技术。

　　该系统能够大幅度地减少起重机的制作成本，同时简化了维修的步骤，维修人员可以有效地提升维修的效率。

　　2.在环境保护工程中的应用

　　由于经济发展，环境污染加重，对环境进行保护和治理的任务十分艰巨。

　　因此，环保工程获得了国家的大力支持。

　　在环保工程中，许多地方都要使用电气控制技术。

　　以常见的煤炭脱硫为例。

　　由于我国是一个煤炭消耗大国，每年因为煤炭燃烧产生的污染物、毒气数量十分庞大，严重影响了人们的生活，还给人们的健康造成了隐患。

　　但是在经济发展过程中，煤炭的使用又是必不可少的，因此，协调煤炭在支持经济发展与破坏环境之间的关系就显得尤为重要。

　　通过煤炭脱硫程序，可以有效减少煤炭燃烧过程中产生的污染性气体。

　　而电气控制技术可以对煤炭的脱硫程序进行准确的控制，大大提升了煤炭脱硫的效率以及准确性。

　　3.在炼钢行业的应用

　　电气控制技术在炼钢行业中的应用也十分广泛。

　　仅以高炉鼓风机为例，作为炼钢行业中应用十分广泛的一种机器，高炉鼓风机具有良好的生产能力。

　　在炼钢行业中，高炉鼓风机通常用来提升钢水的提取量。

　　但是该机器有一个突出的缺点，就是一旦出现故障，需要付出高昂的维修费用。

　　同时，维修所需时间较长，耽误了正常的炼钢。

　　因此，将电气控制技术应用于高炉鼓风机的控制系统中，与低压跳闸、瞬间断电等问题相结合，能够提升高炉鼓风机使用的稳定性能。

　　二、电气控制技术的发展趋势

　　1.公开化的发展趋势

　　当下，电气控制技术还处于一个不透明的阶段。

　　各个科研组织按照自己的研究目标进行，同行业之间的人缺少技术层面的交流，只依靠自己的力量进行技术的提升。

　　未来的电气控制技术要想获得更好的发展，就必须将相关内容公开，让同行业的人能够相互借鉴，互通有无。

　　同行业内部人员相互借鉴成果，能够减少相同的工作，提升科研效率，因此公开化是必然的趋势。

　　2.智能化的发展趋势

　　科学技术发展直接推动了人工智能技术的发展。

　　而经济水平的提高，让人们开始关注智能化的发展。

　　人们希望从繁重、机械化的劳动中解放出来，去从事更高等级的活动。

　　这就需要人工智能技术。

　　通过人工智能技术的应用，许多行业都可以实现自动化的生产，不需要大量的人力劳动。

　　电气控制技术的智能化发展趋势，就是使其更加独立地完成对各领域机械的控制，解放人的双手。

　　3.网络化的发展趋势

　　随着网络的进一步普及，在未来，每个家庭中都会有网络。

　　而网络给人们带来了无尽的便利，也给其他技术的发展提供了契机。

　　电气控制技术需要保障其安全系统更加可靠，需要不断完善其数据通信功能。

　　因此，将网络应用于电气控制技术，是未来发展的重要方向。

　　与网络结合的电气控制技术，能获得更多与系统运行故障有关的信息，然后对其进行分析，能在最短的时间内找到解决的办法，并故障产生的原因进行分析，减少下次出现故障的可能。

　　随着近些年来科学技术的不断发展，人们对电气控制技术也提出了更高的要求。

　　近年来，电气控制技术已经应用于电力、环保等多个领域，获得了较好的发展。

　　但是我国目前的电气控制技术水平仍然较低，与国外其他国家相比还有不小的差距。

　　因此，电气控制技术还有十分广阔的发展前景。

　　电气控制技术正朝着公开化、网络化、智能化的方向发展。

　　我们应当在对电气控制理论、技术进行研究的基础上，不断提升电气控制技术的水平，使其更好地服务于经济发展与社会生活、生产。

　　参考文献：

　　[1]王玉芳.电气控制技术在工业生产中的应用[J].江西建材，2015(02).

　　[2]朱江丽.节能环保型电气控制技术应用现状和发展趋势[J].能源与节能，2015(01).

　　电气控制技术的应用及其发展【3】

　　摘要：随着我国科学技术的不断快速发展，电气控制技术在社会生活中得到了广泛的应用，同时也降低了工程施工的成本和人工工作量。

　　尤其是网络信息技术的发展，为电气控制技术提供了强有力的技术保障。

　　文章简要阐述了电气控制技术的概述，并详细分析了电气控制技术的发展阶段，最后分析了智能化控制技术和数控技术在电气工程中的应用。

　　关键词：电器控制技术;应用和发展;智能化技术;数控技术

　　电气工程的电子自动化和人们的生活息息相关，在行业内得到广泛的应用，随着我国国际标准接口的不断开放，控制系统应当具备更强的灵活性和适用性，才能实现控制系统的自动化数据存取，满足网络控制的要求。

　　同时现代控制技术的设备安装简洁，材料使用节约，系统运行可靠性较高等特点，具有良好的发展前景。

　　当前现代控制技术已经广泛应用，尤其是射频技术的应用已经渗透到工程各个层面，实现了人工智能化的工作状态，也可以操控仪表和控制器件。

　　随着新技术的发展，新型的电气控制工艺不断发展，当前计算机技术和智能控制技术的突飞猛进为电气技术发展提供了良好的保障，电气控制技术逐渐向智能化和数控化的技术发展，这就需要在实际工作中进行进一步的研究，才能够把握电气控制技术的发展重点。

　　1 电气控制技术概述

　　1.1 电气控制技术的应用

　　电气控制控制技术是当前科学研究的前沿，在精密仪器、计算机、GPS定位技术上广泛应用。

　　随着电气控制技术的日益发展和完善，电气控制技术逐步的扩展到实际的生产生活领域，在为人类服务发挥重要的作用，在市场竞争日益激烈的形势下，电气控制技术充分发挥了其技术优势，提高了设备的可靠性能，并在一定程度上降低了设备维护需要的成本，尤其是在设备和线路的故障诊断上提供了快捷的方式，降低了诊断成本。

　　同时提高了施工人员的工作效率和工作质量，改善了施工人员的工作环境，为施工人员提供了强大的技术支持。

　　1.2 电气控制技术理论基础

　　电气控制技术提出后即被其他领域行业普遍接受采纳，并且电气控制技术的应用范围广泛推展。

　　电气工程是人类从事各种生产活动的基本技术要点，电气控制技术计算机技术的高端分支，其在电气工程中应用良好。

　　电气控制技术通过模拟人的智能的方法和技术，开发研究升级的科学技术，人工智能的工作目的是设计出和人类智能相似的机器，以解决工作出现的复杂情况变化，提高工作的效率和精度，通过调查研究显示，在电气工程的自动化控制中使用电气控制技术能合理整合电气工程中的资源配置，降低成本。

　　1.3 控制技术在电气工程中的应用

　　电气工程是以计算机为操作平台，现代控制技术的应用可以为住户提供技术信息，在实现信息共享的同时，为住户提供极大的便利。

　　在电气工程中，电气控制控制技术以电气工程的实时监控为基础，及时分析系统反馈的运行数据，并评价系统的运行状况，以便于能够及时、有效的发现运行故障，提高了电气工程的安全性;同时在节能环保的基础上极大的保证了居民生命财产的安全。

　　2 电气控制技术的发展阶段

　　电气控制技术经历了长时间的发展阶段，其发展经历主要经过了三个阶段，下面详细介绍三个不同的发展阶段。

　　2.1 手动化到自动化

　　电气控制技术的初始阶段是手工控制阶段，随着科学技术的发展，手工操作逐渐迈向了半自动化操作阶段，并随着应用经验的积累和科学技术的进步，逐渐实现了自动化。

　　其主要的表现形式为控制方法和控制设备的自动化，这一阶段的电气控制技术是一次革命化的变化，极大解放了人力资源，优化了人力资源配置，为电气控制技术的发展奠定了基础。

　　2.2 简单化到智能化

　　电气控制技术实现简单的自动化后，还需要借助人力的操作，因此其故障率一直比较的高，同时这些失误通过控制人力操作是难以避免的。

　　因此，相关的专家把研究的重点放在了更高级的电气控制技术上，尤其是智能化技术更是科学家研究的重点，自动化的电气控制技术不可避免的会出现故障问题，人为故障比率较高，但是智能化控制技术则提高了机器的改错能力，极大提高了系统运行的可靠性，因此，电气控制技术实现了智能化的控制是一次深层次的革命，实现了控制技术的质的飞跃。

　　2.3 逻辑化到网络化

　　电气控制技术在漫长的发展历史中已经实现了智能化的发展模式，但是随着人们需求的提高，智能化的控制技术已经不能满足时代发展的需求，因此进行控制技术的革新势在必行，尤其是简化控制技术是革新的重点。

　　当前电器控制技术面临着从逻辑化到网络化的发展趋势，海量的统计数据整理发展到了信息化的处理模式，电气控制技术的控制原理也从单一的触头硬接线逻辑控制系统发展到了微处理器或者微计算机为中心的网络化自动控制系统，同时其控制设备的体积减小，设备操作更加简洁。

　　3 智能化技术在电气工程中的应用

　　智能化技术在电气工程中应用取得了很好的效果，在自动化控制、设备故障监测、工程优化等方面发挥着重要作用，提高了自动化程度、加快了电气工程的设备事故监测维修速度，极大地优化了电气工程。

　　3.1 智能化技术理论基础

　　人工智能技术的概念在20世纪50年代提出，随后被其他领域行业普遍接受采纳，并且智能化技术的应用广泛推展。

　　电气工程是人类从事各种生产活动的基本技术要素，作为计算机技术中高端分支的智能化技术正逐渐被应用其中。

　　人工智能技术通过模拟人的智能的方法和技术，开发研究升级的科学技术，人工智能的工作目的是设计出和人类智能相似的机器，以解决工作出现的复杂情况变化，提高工作的效率和精度，通过调查研究显示，在电气工程的自动化控制中使用智能化操作技术能合理整合电气工程中的资源配置，降低成本。

　　3.2 智能技术在电气自动化控制中的应用

　　智能化技术在电气设备中的应用，涉及的工作领域较多，分工较为明确，是一项很复杂的工作，需要有极强的技术和人才支撑，同时还需要控制人员有较高的责任感和操作能力。

　　另外，要加强电气控制中人工智能的有效使用，电气控制是整个工程中的重要一环，在电气工程中，要加强自动化控制的保护，把GPS定位系统安装在电气控制线路中，通过定位系统控制电气控制的线路工作，以便于能及时的传输、反馈电气工程中的运行数据，并做出智能化分析，及时采用有效的智能化控制措施。

　　3.3 智能技术在电气工程故障检测分析中的应用

　　在电气工程中，可以使用智能化的控制手段进行系统故障的监测，通过问题的及时反馈，进行智能化的数据分析，以便于进行故障的维修，并能够进一步的实施监控措施，在故障检测中常用的方法有神经网络、模糊网络、专家系统等。

　　对于电气的变压器、发动机、发电机进行有效的监控，利用智能化监测系统能清晰的判断故障的所在，通常在系统中采用模糊理论、神经网络、专家系统来分析，从而提高了工作效率和精度。

　　尤其是在变压器的故障监控中，传统的诊断方法技术是通过检测变压箱中的气体来判断故障，其方法较为复杂、检测时间长，检测精确度差，很难有效的解决故障。

　　3.4 智能技术在电气工程电气设备优化中的应用

　　主要包含两个方面：

　　①智能化技术的遗传算法，这种算法是通过模仿生物遗传，利用生物的进化规律进行智能搜索和运算，利用生物遗传规律的完美型来优化系统内部缺陷。

　　②智能化专家系统，通过设置完善的数据分析软件，把存在的问题和缺陷进行自我优化。

　　在实际的工程中，一般要结合两种优化措施，以便达到最佳的优化效果。

　　此外，在智能化系统中，也采用模糊逻辑、神经网络的方法进行设备的优化升级，其主要的作用原理是：利用物理学的方法和神经网络的方法进行设备和计算机算法的升级优化，从而解决了神经网络运算的速度问题，极大地提升了计算机的运行处理速度和智能化反应速度。

　　4 数控技术在电气工程中的应用

　　4.1 数控技术的电气工程中的应用前景

　　数控技术是一种数字化的控制方式，借助于精密的信息处理系统实现了系统数据的监控，同时通过传输系统把相关指令传输到控制中心，控制中心配备的高效、即时的控制系统，可以快速处理传输数据，并做出相关的指令。

　　数控技术在各个领域中发挥着重要作用，数控在20世纪末技术已经逐渐得到了完善，各种系统内的漏洞也逐渐完善化，从而解决了一系列的工程问题，因此为了更好的实现控制技术的安全，保证了电气工程人员的人身安全，实现电气设备的自动化、无人化、程序化、数据化的操作模式应当前数控技术发展的重点。

　　4.2 数控技术在电气工程中应用的合理性与科学性

　　电气工程系统较为复杂，同时也是一个连续性的工程，因此，数控技术的应用应当结合电气工程的实际，确保电气工程中数控技术运用的合理性与科学性。

　　数控技术的基础环节是数控体系，通常而言，数控体系的完成需要借助于服务主机和控制器，并通过两者之间的连接方式来确定系统的安全性和可靠性。

　　当前KVM主机在电气工程中应用广泛，常采用CATS链接和KVM链接两种模式与数控系统机房进行连接，而本地的控制中心则通过KVM主机收集的信息数据来了解整个电气系统的运行状况，并根据运行数据对系统稳定性做出相应的评估。

　　服务器的功能则是将系统的运行状况转化为数字化的电信号，同时担负着数据的存储和调取功能，这就提高了系统信息存储的科学化和全面，方便了控制工作的进行。

　　此外控制中心也可以根据系统的运行做出相应的指令调整，而指令调整的信息也以同样的方式存储早服务器主机中，方面以后的信息调取工作。

　　远程控制中心则是利用各种网络设备和电气系统与本地控制中心实现有效链接，在同一时内监控多个电气系统，常常应用于较为高层的片区系统。

　　4.3 数控技术对电气工程设备运行环境的监控

　　数控技术在电气工程的一个重要作用就是运行环境的监控，包括对电气系统运行环境、管理环境的监控。

　　对于电气系统环境的监控包括运行环境湿度和温度、电压、电量等，根据设置的参数来确定外部环境和内部控制系统的匹配度，如果电气控制监控系统的数据出现了异常，例如温度不稳、电压过大或者过小等情况都会造成内部环境的异常，而这些数据都会被及时反馈到控制中心，控制中心接收到相关数据信号后就会与预先设定的警戒值进行比较，从而根据比对的数据做出相应的判断，同时发出有效的指令信号。

　　5 结语

　　总而言之，电气控制技术的发展象征人类文明的进步，电气控制技术涉及的电气原理、电气线路、电气系统也逐渐复杂，当前，随着我国科学技术的不断快速发展，电气控制技术也获得了飞速发展，为人类提供了极大的便利，同时还要求电气控制技术要向着智能化和数控化的技术方向发展，以便更好的满足时代的发展需求。

　　参考文献：

　　[1] 简建平.电气控制技术及其发展[J].中国高新技术企业，2014，(14).

　　[2] 徐雷.电气控制技术应用现状及其发展趋势研究[J].中国新技术新产品，2013，(2).

　　[3] 郭云开.简述电气控制技术应用现状及其发展趋势[J].科技资讯，2012，(18).

　　[4] 高俊生.浅谈电气控制技术的应用及其发展[J].两化融合，2011，(16).

　　[5] 王浩.浅谈现代控制技术在电气工程系统中的应用[J].应用技术，2011，(7).

　　[6] 张挺，黄其添.论电气自动化的发展与应用[J].工业技术，2010，(8).

　　[7] 牛美英.人工智能在电气工程自动化中的应用[J].价值工程，2011，(29).

　　[8] 季艳.数控技术在电气工程中的应用分析[J].中国新技术新产品，2011，(20).

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