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机械工业论文全文(5篇)

前言:小编为你整理了5篇机械工业论文参考范文,供你参考和借鉴。希望能帮助你在写作上获得灵感,让你的文章更加丰富有深度。

机械工业论文

第1篇:机械工业论文范文

一、机械工业是为能源发展提供装备的重要产业

是为国民经济各行业及国防建设提供装备的基础性战略性产业。目前,我国机械工业总体规模已连续多年位居世界前茅,我国发电设备的产量占全球60%左右,产业结构也有所改善,产品技术逐年提高。世界最大的单机容量泰山核电机组1号机组175万千瓦核能发电机成功研发,我国在特高压输变电设备的充电桩、高压绝缘套管等一大批长期受制于进口的关键零部件也都取得了重大突破。此外,我国在能源装备的其他方面这些年也有了长足进步,许多产品、许多关键技术已经替代了进口。但是,机械工业也是生产规模大、生产战线长的耗材耗能大户,肩负的责任更加重大。我们还有很多产品能源排放超标、技术改造乏力、工艺水平落后、高效节能等高档产品供给不足。在资源制约、能源安全与环境约束矛盾加剧的形势下,机械工业为能源产业和能源的生产、消费提供高端的产品以及加快转型升级的任务十分艰巨。因此,我们一方面要积极推行绿色制造,带头节能减排;一方面要加大技术创新力度,为社会提供先进、高效、节能和环保的设备和产品,为各行业和社会做出贡献。“十二五”以来,我们按照工业转型升级的总体部署,大力实施“主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色为先”的发展战略,特别是在创新驱动、绿色为先的战略推进中做了一些工作。我们加快发展核能、太阳能、风电、生物质能等新型清洁能源设备,加快发展高效节能技术装备、资源循环利用装备、煤炭清洁利用及海水综合利用装备,加快发展节能与新能源汽车等,并且努力高质量地满足钢铁、有色、建材、船舶等行业对高效、节能、低排放产品和装备的需求。与此同时,我们也通过推广节能减排技术、应用节能减排工艺设备,提高设计、制造环节的能源材料利用率等措施,加大推进自身节能减排、绿色制造步伐,促进行业产业结构调整和技术产品升级,努力为落实国家能源发展战略做出贡献。当前,机械工业正在按照党的“十八大”和十八届三中全会精神以及国家关于工业转型升级的总体部署在加快推进全行业深化改革和提质增效升级。

二、我国已进入全面深化改革的攻坚阶段

各行业都处在调整产业结构和转变发展方式的关键期。面对着经济全球化和科学技术的日新月异,面对着推动能源生产与消费革命的重要使命,只有加强相关产业间的合作协作,拧成一股绳、一股劲,共同破解难题,实现协同创新,才能加快推进产业转型升级,加快产业振兴步伐,共同行使中国作为负责任大国的使命,为建设资源节约型、环境友好型社会履行责任。这次会议就是以能源市场化改革和生产转型发展为主题,邀请各界精英共同探讨今后能源装备发展如何适应国家能源市场生产、消费方面的需求,从而实能源装备的高端制造化。我们也将广泛听取来自各界人士的真知灼见,以全力推进机械行业主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色低碳的发展战略,以实际行动为能源生产和消费及保障我国能源安全作出新的贡献。

作者:王瑞祥 单位:中国机械工业联合会会长

第2篇:机械工业论文范文

【关键词】工业地坪;优质;混凝土;垫层;面层

1引言

在机械工业厂房中,大面积工业地坪的质量好坏将直接影响厂房的生产和使用。近年来,随着大量厂房项目竣工和投入使用,由于地坪频频出现问题而带来的困扰,让越来越多的业主和设计者认识到工业地坪的重要性。如何才能拥有一个理想优质的工业厂房地坪是值得探讨和研究的。

2拥有一个理想优质工业厂房地坪的必要条件

1)合理的地坪设计方案:合理的地坪方案是保证优质地坪的前提条件。在地坪设计时,应先根据地坪的使用荷载对地坪下的地基和混凝土垫层进行详细的设计和说明,然后,根据使用功能对地坪面层进行选择和设计。地坪方案设计时防潮层的设置经常被忽略,在现行的国家建筑设计标准图集06J305《重载地面、轨道等特殊楼地面》和12J304《楼地面建筑构造》中也没有对防潮层提出要求,但实际上在混凝土垫层下设置PE防潮膜可以很好地防止混凝土浆水的离析,还可以让混凝土垫层自由伸缩。2)合格的地基:有些特殊地质条件的地基,还需要根据地勘报告设计合理的地基处理方案。设计合理,施工到位,才能保证地基的合格。由地基引起的地坪问题往往比较严重,不易修复。3)专业的地坪承包商:(1)保证原材料的质量;(2)专业的设计和施工经验;(3)拥有专业的设备;(4)拥有专业的管理人员和施工人员;(5)特别的细节处理与经验。4)必要的维护和保养:地坪在使用的时候还必须做好必要的日常清洁和定期的保养维护。

3机械加工厂房地坪的使用条件和要求

用于机加工、零部件加工、设备加工、模具中心等机械加工类厂房的车间地坪上会经常有叉车行驶,同时还会有金属铁屑、微小金属件或硬质塑料等物件散落在地面上,并可能伴有一些油污。实际工程中类似工况的车间,一般采用金属耐磨混凝土地坪,地坪最终需要达到的效果是:(1)耐久性,正常使用和维护的情况下,地坪使用年限达到15~20a;(2)耐磨性,较好的抗冲击性、高硬度、划痕少;(3)耐腐蚀性,具有一定的防渗、抗油污能力并兼顾防弱酸弱碱的功能;(4)美观度要求,易清洁、不起皮不剥落、色彩丰富、不开裂、表面无龟裂;(5)承载性,一般地坪承载力在3~15t。

4耐磨混凝土地坪的垫层

现阶段耐磨混凝土地坪垫层做法有2种:一种是传统的钢筋网片混凝土垫层,另一种是钢纤维混凝土垫层。钢纤维地坪从20年前引入中国至今,因其优异的性能、品质以及合理的价格,被越来越多的设计者和使用者接受和认可,普及率也越来越高,是优质工业地坪的首选。

4.1不同荷载要求的地坪2种混凝土垫层的构造做法对比

不同荷载要求的地坪2种混凝土垫层的构造做法对比见表1。4.22种垫层特点和价格对比2种垫层特点和价格对比见表2。

4.3垫层混凝土的要求

1)混凝土垫层的混凝土抗压强度不得小于C25。2)混凝土垫层下部应设置可靠的防潮层(垫层混凝土施工前,在素土夯实或碎石垫层上铺一道PE膜)。3)面层施工前垫层混凝土的含水率要求:(1)水性聚氨酯砂浆面层施工时要求垫层混凝土的含水率须将至10%以内;(2)金属耐磨地坪面层对垫层混凝土的含水率没有要求;(3)树脂类面层施工时要求垫层混凝土的含水率须将至4%以内。4)垫层混凝土应该坚实、清洁、确保黏结强度(拉拔试验大于1.5MPa)。5)垫层混凝土的平整度至少能满足4mm/2m。6)垫层混凝土的材料性能要求:(1)混凝土中水泥用量不低于300kg/m3,粉煤灰掺量<35kg/m3,不要掺加矿渣;(2)混凝土水灰比≤0.5;(3)混凝土泵送坍落度14cm±2cm,严禁在现场加水;(4)混凝土中砂子为中到粗砂,且必须是高洁净度的含泥量不得超过3%的河沙;(5)粗骨料最大粒径不超过25mm;骨料要求级配合理。7)对施工的要求:(1)不得偷工减料,施工中应采取抽查过磅;(2)混凝土中不得混有其他木屑、塑料等有害混凝土品质的杂物、杂质等;(3)混凝土泵车运输时间不宜超过20min,生产运输供给能力要满足每小时施工面积150~200m2。目前,在工业地坪行业中,混凝土的质量问题是最核心的问题,也是行业里最薄弱的环节。垫层混凝土的质量与工业地坪质量密切相关,但现阶段混凝土搅拌站的混凝土质量很难达到上述要求。因此,即使设计时已经对混凝土性能提出了相关要求,在实际施工过程中也还需要根据现场混凝土的情况由专业的地坪供应商提供合适的外加剂来改善混凝的质量。为了实现地坪最终的功能、美观、耐久等综合需求,建议大面积的工业地坪应该由专业的地坪承包商来施工。

4.4地坪缝的设置

耐磨混凝土地坪设置地坪缝的目的是为了释放混凝土干缩应力、温度收缩应力。设计时应绘制厂房地坪缝分割示意图。地坪缝一共有4种,分别为:自由伸缩地坪缝、限制伸缩地坪缝、绑结缝和隔离缝。根据建筑地面设计规范,地面混凝土垫层应在纵、横向设置缩缝。横向缩缝宜采用假缝,其间距为6~12m(高温季节时取6m),假缝宽度为5~12mm,切缝深度为垫层厚度的1/3。纵向缩缝应采用平头缝或企口缝,间距3~6m,采用企口缝时垫层厚度不宜小于150mm,拆模时混凝土强度不得低于3MPa。此外,混凝土垫层与墙角、柱脚部位应设置隔离缝隔断,避免不均匀沉降引发地面开裂,缝宽度1~2cm,内填充柔性材料,同时地面开孔部位、钝角处需设置至少3道准加强筋,长度不低于1.2m,避免裂缝产生。地坪缝设计时还应该注意一些细节的处理。地面每不大于33m(大小根据当地施工能力定)设置分仓缝,最好为正方形,如需长方形,则长宽比必须限制在1.5∶1之内;避免阴角以及板块角部为锐角;避免地坪缝处施加点荷载;限制锯切缝的间距,通长最大6m;避免固定物体对混凝土板块之间的约束。现阶段地坪伸缩缝有2种:一种是传统预留钢筋的形式;一种是成品金属地坪伸缩缝连接件(铠装缝、斑马缝)。新型的成品地坪缝连接件各方面性能明显优于传统预留钢筋的方式,目前因为其市场价格比较昂贵而推广得比较慢。

5耐磨面层的选择

根据机械工厂地面功能的要求,地坪面层一般采用金属骨料耐磨面层,并在表面做Li基密封固化剂。常见的有氧化铜合金骨料金刚砂耐磨面层、硅铁耐磨面层等。此面层最大的优点是造价低,易于维护,但颜色比较单一。为了区别地面通道,提升地坪的整体视觉效果,一般会在车间通道上采用3.0mm无溶剂韧性聚氨酯及超耐磨聚氨酯罩面系统,也有一些车间为了节省造价,在整体地坪上仅贴一些标识线来区分通道。

6日常清洁及保养维护方案

工业地坪在后期使用过程中,必要的日常清洁和保养维护也是必不可少的,可以很好地延长地坪的使用寿命和维持较好的感官效果。清洁维护所需的设备有座驾式洗地机、站立式洗地机、推进式洗地机、多功能单擦机、刀锋打蜡器等。清洁维护所需的化学品有专业全能清洁剂、耐用面蜡、快速起蜡水、除油剂等。清洁流程参考:初次保养,彻底清洗和打蜡;日常清洁,推尘和清洗;中期保养,修补蜡面;深度保养,彻底起蜡打蜡。

7结语

第3篇:机械工业论文范文

关键词:讨论课模式;物流信息管理;课程改革

融合讨论课的《物流信息管理》课程改革与建设的想法最早形成于2011年,当时本人从德国回国并已经积累了一定的本门课程的讲授经验。2012年本人在机械工业出版社出版了《物流信息管理》教材,该教材的结构体现了以讨论课为主线的课程建设思路。2015年融合讨论课(Seminar)教学模式的《物流信息管理》课程改革项目获得校级教改立项,并于2018年完成项目结题工作。虽然项目已经通过结题,但仍然感觉还有更大的建设和改革空间。

一、2015年《物流信息管理》课程申请课程改革的动因

传统的物流信息管理课程以教师讲授为主,存在以讲解为主的理论知识学生易忘和实践环节少知识不易掌握的缺点。关键解决理论教授内容凝炼、讨论单元模块设定、目标指引的课堂互动设计和有时间刻度的课程整体脚本设计等问题,通过引入讨论课的教学模式对2015年以前的物流信息管理课程教学进行了相应的改造

二、2015年-2018年《物流信息管理》课程建设的思路及阶段成果

本课程以德国的讨论课模式为主线,融入讲座、论文、陈述展示等多种内容学习方法,以最大的可能带动学生主动学习的热情,通过学生之间、学生与老师之间的互动来推动课程创新乃至思想创新的目的。首先将课程内容进行有效分解为物流信息基础和信息安全、物流信息技术、物流业务流程和物流信息系统规划与设计等四个模块,并以实际应用为核心对课程内容进行大胆取舍;其次根据四个课程模块的特点分别设计互动主题和考核的方式及标准;最后以时间为刻度对模块内容进行穿插连接,形成一体的授课脚本。课程改革至今产生了良性效果。学生的学习兴趣有所提高。加入了大量新鲜具体的案例,提高了学生的学习兴趣;学生自主学习能力有较大提升;提高了学生的表达能力;使学生进一步掌握了计算机检索的应用;培养了学生数据思维方式。

三、现状与存在的问题

前期的积累为融合讨论课教学模式的《物流信息管理》课程建设奠定了深厚的基础,在此期间本人于2017年出版了《管理信息系统》教材一部,2016年发表了相关成果论文一篇,取得了一定成果,但依然存在很多需要完善的不足之处。

(一)教学队伍

原教学团队由海外教育背景的教师、物流管理专业教师和教科研能力强的教师组成,由于物流信息管理受新技术影响较大,急需增加具有信息工程背景的教学团队成员。另外,讨论课教学模式植根于欧美的高等教育体系,需要增强这方面的团队能力。

(二)教学内容

1、时过进迁,人类社会已经进入了DT(数据技术)时代,大数据、云计算、区块链、AI技术等数据及以数据为基础的技术的开发与应用必将对物流信息管理带来很大的冲击,物流行业应积极应对技术环境的变化,不断创新性地将其应用于具体业务之中。因此,对学生进行新技术的运用能力和数据思维的培养是一件迫在眉睫的事情。2、充分考虑服务对象的感受。在以往的教学内容中主要强调如何管好物流实体业务流程中产生的信息,缺乏对于作为物流服务对象的消费者满意度等相关信息归集和有效运用问题的思考。3、物流信息系统开发内容过于详实,一方面管理类学生理解上有一定的困难,另一方面对于未来从事物流信息管理工作的适用程度不高。4、物流信息技术和物流信息安全相关内容略显陈旧,亟待更新。

(三)教学方法

融合讨论课的教学模式和方法的应用已经贯彻于本课程教学的各部分内容和各环节之中,也是课程建设的核心。讨论课教学模式如何融入上述新增教学内容以及现有讨论课教学方法是否还有进一步改善的空间都是在本次课程建设过程需要解决的问题。讨论课宜采用小班授课模式,并发挥教学团队优势,将学生的不同方向的讨论主题分给具有相对优势的教师团队成员:一方面学生能够得到更好的教师指导,另一方面降低了课程负责人的压力,便于更好的提高课程教学质量。

(四)教材

2012年本人在机械工业出版社出版了《物流信息管理》教材,由于时代的发展,新技术在物流行业中的应用不断推陈出新,教材中的一些内容相对陈旧,亟待更新。物流服务满意度的数据的调查与整理、物流信息思维培养、新技术应用等作为课程建设的重要内容需要编入进来。

四、应对措施

(一)优化教师队伍

本次教学团队将在原有基础上增加一名具有海外教育背景的教师,有利于对讨论课教学模式进行更深层次的研究。此外,为了适应IT到DT时代的转变增加了有管理工程知识背景的教师,研究DT时代下物流信息管理的适应性问题。

(二)调整教学内容

对于原有教学内容进行调整:1、增加物流信息思维能力培养、物流服务满意度调查与分析两部分内容。2、更新物流信息技术和物流信息安全两部分内容。3、压缩物流信息系统开发相关内容。

(三)贯彻讨论课的教学方法

讨论课的核心之一是创设讨论主题,主题要以教学大纲为主线,兼具实践性和理论性,创建主题库是课程建设主要任务之一。有了好的主题,引导学生完成讨论课论文是下一个任务,共性问题的课堂辅导,个性问题的课后答疑等教学方法的应用必不可少。讨论课的主题应该是教师的研究课题,应具有一定的研究前瞻性。学生在接受课堂教育的同时,也是在参与教师的科研工作。与教师的近距离接触,教师的身教更胜于言传。这也是讨论课教学模式最有意义之处。

(四)加强教材建设

为配合课程建设的需要,拟更新现有教材。新教材计划由基本概念、物流信息技术、物流业务流程、物流信息系统开发、物流思维培养和物流满意度调查与分析等六部分内容构成。考虑到讨论课模式信息量要求较大,拟通过现代出版手段扩大教材知识的外延。

参考文献:

第4篇:机械工业论文范文

关键词:大学物理;小班课改革;合堂大班课改革

前言

当前,席卷世界各国的大学教育教学改革共同课题:改革不适应时代所要求的人才培养模式,在改革课堂教学的同时,制定一套与之适应的考核改革模式至关重要。在聚焦小班课教改的同时,如何关注合堂大班、破解教改中“不全面、不平衡”的难题摆在我们面前。

一、在合堂大班教学中,同步改革考核评价学生

(一)小班“刚性”改革向大班“弹性”延伸我校大学物理教改组十多年来以小班为对象,在全方位、“刚性”多元化实行“课前预习、课堂讨论、纸质提问[1]、课后练习、复习小结、写小论文”各教学环节[2-4]中,同步考核学生主动性、参与度、完成数量与质量的同时,注意如何个性化、人性化评价,成果已获山西省2018年度教学成果一等奖。

(二)坚持课堂讨论以“稳恒磁场的安培环路定理的应用———求解磁场对称分布的载流导线磁场”为例,在要求学生预习以及教师引出定理基础上,采用课堂讨论的教学方式。首先,以10名学生为一组,分组讨论求解磁感应强度的步骤,分析半径为R均匀无限长载流圆柱体(电流I顺轴线向上,均匀分布在横截面)内外的磁场分布。为此,教师预先指定成绩中等偏上、对物理感兴趣、态度认真、有责任心的学生或班干部为讨论主持人,主持人任务是记录,引导每一位同学发言、讨论,避免偏离主题并维持秩序。鉴于大班课人数多,因此小组讨论主持人的选择非常重要。其次,教师在学生进行讨论时巡回在各小组之间,必要时可回答学生遇到的难题,顺势引导学生思路向深度、广度发展,点到为止,并鼓励一些不太活跃的同学参与到讨论中。

(三)同步考核与评价课堂讨论结束,教师收阅小组讨论记录,从中了解每个学生在讨论中的表现,注意前后对比与变化,但不在意学生间的差异,鼓励每个学生参与,彰显个性。最后,由教师点评课堂讨论:(1)先回答学生讨论中的典型问题;(2)给参与讨论的学生评定成绩。对在讨论中有个人主见的学生“大加赞扬”,对所有参与讨论的学生充分肯定。

(四)充分发挥教师的主导作用在合堂大班课分组讨论的设计、组织与成绩评定过程中,充分发挥教师的主导作用:(1)预先做好选题、分组及确定小组长,必要时需对小组长提前培训;(2)巡视中注意反差大的两类学生;(3)因涉及人数多,强调凝聚讨论话题,防止学生跑题或闲谈;(4)掌控好讨论时间;(5)多次评定,保证成绩评定的公平合理,反映学生真实情况。

(五)课前小组讨论课堂小组讨论有时提前在课前进行,上课时以各小组代表汇报的形式开展讨论,讨论中教师有意以点名形式来了解学生课前讨论情况。

(六)“弹性”实施“纸质提问”针对小班课实行的“纸质提问”,鉴于大班课人数多,因此“弹性”实施“纸质提问”。学生若对某些内容有疑惑,却因为某些原因没有当面提出或怯于当面提出,可写在作业本上,教师批改作业时会选择性的批注、回答,并根据提出问题的质量与数量,给出成绩评定。

二、创新考试命题类型

(一)设计“考什么”的题型,引导达成“学什么”的目标利用学生“怎么考、怎么学”的心态,我们每学期在期末试题的命题上下足功夫,不断探索、完善、创新“考理解、考方法、考应用、考能力、考视野”。

(二)多举措培养学生质疑精神在我们所编著的与教材[5,6]配套的习题册中有意设置了少量错误答案,并且提前给学生“报警”不要一味依赖答案,在独立完成作业过程中注意多思考;同时在每年的期末试题中坚持设计1个小题(占3分)属无解或无法解,意在引导学生在“怎么考、怎么学”中培养其发现问题、提出问题、敢于质疑的精神。

(三)合堂大班与小班期末成绩对比表1列出的数据是用同一份试卷进行期末考试中一个含3个自然班(16030141、16030142、16030142)的大合堂班与一个实验班(小班)卷面每道题得分比较。通过分析以上数据发现:(1)小班卷面均分要高于合堂大班;(2)有部分题目【附录】如第一题概念与理解的1、2、4、9、10小题,合堂大班中部分班级的得分率接近或远高于小班;(3)第二题分析与计算中的5小题,合堂大班中16030141班的得分率接近小班。总之,在教、学、考同步教改中聚焦小班的同时,要关注合堂大班,使更多的学生受益,仍任重道远。

参考文献:

[1]杨艳,刘兴来,胡俊丽,等.大学物理教学中师生一对一问答的实践与探索[J].物理与工程,2013,(2):49-50.

[2]胡俊丽,张旭峰,刘兴来,等.以素质教育为核心的考试模式的实践与探索[J].物理通报,2012,(08):26-27.

[3]胡俊丽,张旭峰,刘兴来,等.增大平时考核的大学物理教改探索与实践[J].物理与工程,2012,22(06):56-57.

[4]胡俊丽,刘兴来,马东旭,等.大学物理课程期末口试的实践与探索[J].物理通报2015,(10):15-16.

[5]王建邦,张旭峰,杨军,等.大学物理学(第一卷:经典物理基础)[M].第5版.北京:机械工业出版社,2017.

第5篇:机械工业论文范文

关键词:伺服系统;随动控制;交流伺服;液压伺服

近年来,在机电一体化、自动化领域中,伺服技术是人们关注的热点之一,伺服系统的应用也成为了一种时髦。但不得不说,虽然很多行业与工业技术门类都已经涉及伺服问题,但人们对伺服技术与伺服系统的认知还是有一定的局限性甚至是很混乱的,这在企业基层表现得尤为突出。拟对当下的一些认知混乱现象及根源做一些分析,然后给出对于伺服控制与伺服系统的一点个人见解。

1“伺服系统”的一些认知乱象及根源

当前伺服技术已经渗透到机电一体化及自动化领域的许多方面,各类精密数控加工机床、高档工业机器人、现代化兵器装备、某些高端医疗设备等等均有所谓“位置伺服技术”、“速度伺服技术”的广泛应用。但现实中被如此广泛应用且影响巨大的一门技术,人们对它的的了解与认识却存在很大反差。这主要表现在:(1)不少相关工业企业现场,人们对“伺服”、“伺服系统”的内涵理解并不到位,常常有现场人员将设备驱动元件是否采用所谓伺服电机、液压伺服马达作为该设备是否具备伺服品质的唯一标准;(2)部分人认为凡是没有精确定位能力的自动控制系统就不能算是伺服系统;(3)各种教科书、技术交流资料、技术文件(包括产品说明书)、网络信息资料、甚至期刊论文上对“伺服系统”、“伺服控制”的定义几乎没有统一的表述,各说各话十分混乱。何以会出现这种乱象呢?笔者认为主要有以下方面的原因:(1)基于PMSM(正弦波三相永磁同步电动机)的当代交流伺服驱动技术影响力非常大,是当今高性能电伺服驱动的主流,这是毋容置疑的。但对于我国来讲交流伺服驱动是泊来技术。世纪八十年代改革开放后,中国大量引进的欧、美、日技术及装备,其中包含交流伺服驱动技术。对不少中国企业来讲,对相关技术的消化吸收与改进大部分是滞后的。究其原因,一方面是在当时大的时代背景下,许多企业经营自负盈亏,经济效益是首位的,引进的东西需要立竿见影“生蛋”,除非国家有特别安排,自行吸收、改进相关技术并非当务之急;另一方面也受到国外知识产权保护的制约,不可能得到完整详尽的技术背景材料;特别是在很多技术(比如交流伺服驱动技术)快速发展的阶段,中国正处于十年动乱举国停滞时期,中国是完全错失了参与机会的,因为整个没有相关研发过程的经历,即使想快速消化吸收、改进也显得力有不逮。由此,全面的“拿来主义”、全盘照搬与山寨成了当时的“路线正确”。(2)另一方面,伺服技术源于自动控制理论这是不争的事实。国内自动控制理论研究与控制技术的应用推广其实并不算很晚。

早在上世纪六十年代,以中科院关肇直为首的一批中国数学工作者就已经开展了现代控制理论的研究与应用,且颇具成效。但当时的控制技术(包括伺服技术)在国内的应用领域多是国防高科技领域,由相关技术研发应用而催生的知识传播受众面窄,影响有限。当时虽然对伺服理论及技术已经有所了解,但主要限于高层研究人员和一些有技术保密要求的科研单位和企事业单位,这些理论与技术也不会推广普及到一般工业领域,多数理工科高校教科书也很少着墨进行介绍。由此绝大部分工业企业中(特别是一些非国防军工企业)人们对伺服与伺服技术可以说是一知半解或一无所知,当欧美日的产品大量涌入后,相关技术概念就成为那个年代人们对伺服及伺服系统的“第一印象”、“启蒙认知”。再加上前面(1)所提到的一些短视行为,人们对伺服技术在消化吸收应用过程中并未着力追根溯源重建相关的科学认知,只要欧系或日系伺服产品当时使用了什么名词术语,采用了什么规范守则,国内一些引进使用过相关技术的企业就全部沿用,奉为准则,行业内没有一个统一的说法,更甭谈制定一个统一的标准,由此导致目前的混乱自然无可避免。

2伺服控制与伺服技术的发展

伺服技术虽然萌芽于古代,但伺服理论与技术的快速发展却是在二十世纪上半叶,战争期间,在一些特殊的装备上需要动、静态性能俱佳的位置随动系统,基于当时已初步成型的经典控制理论,这首先在液压驱动中得以实现,当时人们把这些性能优异的液压位置随动系统戏称“伺服系统”。战后重建阶段,转化成战斗力的技术又快速转化成生产力,伺服技术自然不例外地在除军工以外的很多工业领域中迅猛地推广发展起来,涉及机械、化工、能源、汽车、航空航天等等方面的运动控制与过程控制技术问题。战后伺服技术的进展除了液压伺服技术的继续演进与推广外,最突出的是电伺服技术的快速发展与进步。不过在二十世纪五、六十年代,无论是调速还是定位,几乎清一色以有刷直流电动机驱动为主,尤其以他励直流电动机的调速技术最为突出。限于当时的技术发展水平及交流电动机实现高性能控制的难度,当时电伺服是直流一统天下,“直流伺服调速”几乎成了那个时代电气伺服的代名词。这种状况持续了近二十年,直到二十世纪七十年代初,随着电力电子变流技术以及微型计算机应用技术的长足进步,特别是交流电机矢量控制技术的发现与利用,交流伺服技术才迅猛地兴旺起来,以后逐渐在很多方面取代直流,基于PMSM的交流伺服目前已经成为电伺服驱动的当然主流。尽管如此,直流驱动技术优异的性能形成的强大惯性,仍然在近年发挥着作用,特别是在:兵器行业、特种装备、新能源汽车等领域仍然持续的产生着影响。

3伺服在控制工程意义下的解读

“伺服”一词源于“servo”的谐音且近意的翻译,原词意思即“奴隶”、“仆人”之意。故此所谓“伺服系统”大致的意涵也就是“服从、听话的某种装置、装备或工业系统”。但是,如何严格定义伺服系统呢?目前见诸于不少教科书及培训教学资料的定义有多个版本,有的较为精当,有的则冗长含混,现就较为“不好”的定义给出一例:“伺服控制系统是以运动机械为最终驱动对象,以能量转换传输装置为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的自动控制系统。这类系统控制电动机、液压马达等的转矩、转速和转角,准确地实现工作机械的运动要求。”这个定义摘自某培训机构的教学PPT,其对伺服的界定狭隘偏颇,且话多意乱,代表了近年受引进交流伺服驱动技术影响的相当多的基层工作人员对伺服的看法。其实这也就是我前面提到过的现在对伺服的认知乱象的具体体现,这确实需要我们正本清源、厘清相关概念。在控制工程意义下,可以很广泛而精简地定义伺服系统:所谓伺服系统,就是某种高品质的跟踪随动系统。在这个定义中,首先伺服系统必须是一种随动控制系统,即控制输出要能跟随控制输入(指令)的变化,要能复现控制输入(指令)的规律。更为重要的是只有系统控制品质足够高时,才能称为伺服系统。这种高品质伺服性归纳起来就是三个字“稳、准、快”,即伺服系统稳定性要很好、(稳态、动态)精度要很高、动态响应要很快。在这种意义下,一个随动控制系统只要在“稳、准、快”方面足够优秀,其成为伺服系统并非一定要采用闭环反馈的控制结构。当然,为了达到这个要求,目前实际伺服系统大都采用了闭环反馈控制方式。

在以上的意义下,伺服系统在运动控制系统、过程控制系统中均会出现,所以其类型也是很多的。如以控制输出参量的物理意义来划分,就有属于运动控制类型的位置伺服、速度伺服、加速度伺服以至于高阶运动伺服,也有属于过程控制系统的温度伺服、流量伺服、液位伺服、压力伺服等等。目前在各行业中应用最多,影响最大的伺服系统为运动控制系统伺服,比如在各类高档数控加工机床、高档工业机器人、兵器装备的火控驱动、飞机作动系统、新能源汽车等等方面均涉及高性能的定位控制、调速控制,所以位置伺服、速度伺服成为主流也是必然的。然而这也导致了一部分人认为伺服是专涉运动控制的,甚至于有少部分技术人员坚称伺服系统必须具备精确定位功能,即必须是位置控制系统,这种观点应该是不合适的。更有甚者,有极少数人只认基于永磁同步电动机(PMSM)的交流伺服驱动系统为伺服系统,不得不说这是极其狭隘的错误认知。我们必须指出,假如在化工及制药行业中出现了所谓的温度伺服控制,切莫觉得奇怪,因为这些温控系统只要具备高品质的随动控制特征它就是伺服系统。在一些场合,人们也以系统的驱动、传动方式来对伺服系统分类,就产生了液压伺服系统、电气伺服系统、气动伺服系统、机———电伺服系统、机———电———液伺服系统等等说法,但这种分类对系统的刻画显得笼统了些,在具体交流过程中最好结合以控制输出参量的属性分类法一起综合表述更好。有现场技术员曾提出过一个有趣的问题:“为何一些机电一体化设备(如高档数控加工机床、机电一体化专机、高档工业机器人),人们常常称其为伺服系统,但铭牌上却从不见有伺服的字样?伺服系统的界定标准是什么?”。这问题带有一定普遍性,需要澄清。对此我们首先要明确的是,伺服是一种品质,而非一种特定的功能。所以在铭牌上的型号名称是表明设备功能属性的,而设备的品质包括伺服品质应该由设备的具体技术指标来反映,不会反应在铭牌名称上。那么这种品质如何确定呢?一般来讲,一个系统如不是随动系统,就可以自动排除它是伺服系统的可能。但如果一个系统具有随动控制特征,这就要看其品质的好坏了。但对某种随动系统来讲它是否具备了伺服品质并没有一个固定不变的精确的量值标准和界限,这个决不能刻舟求剑。在不同的历史时期相应的基础技术发展状况下、在不同的工况及不同的用途背景下,我们所认识的伺服系统并不具有相同或固定的模式、并不具备相同或固定的水平。故对一个具体的机电随动系统来讲,不能简单的说是或不是伺服系统,只能在其具体的工况与用途背景下,按其具体的技术指标或行业标准与惯例,说该系统达到的“伺服品质”如何(好、一般、差、丧失)。无论如何,人们对各类工业控制系统伺服性能的追求和改进从过去、现在到将来必定是一个持续不断动态发展的过程。

参考文献

[1]吴牮.电气传动技术[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2017.

[2]姚晓先.伺服系统设计[M].北京:机械工业出版社,2013.

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