（云南黄金集团香格里拉云矿红牛矿业有限公司云南省迪庆藏族自治州674400）
摘要：通过对机电控制系统控制方式的分析，了解其发生故障的原因，以便采取合理的措施使之尽快恢复正常的运行状态，有助于机械设备性能的充分发挥，给企业创造更多的经济效益。本文将主要论述机电控制系统的工作原理及故障诊断的关键技术和主要内容，并对机电控制系统故障诊断的未来发展趋势加以展望，全面提高机电控制系统的运行效率，确保系统得以稳定安全的运行。
关键词：机电控制系统；故障诊断；方式
引言：一般来说，机电控制系统在长时间运行以后难免会出现各种各样的故障问题，如何能够及时发现并予以处理，将经济损失降到最低，这是故障诊断的根本意义所在。经过漫长时间的发展变革，故障诊断技术愈发趋于自动化、现代化，给机电控制系统的故障诊断工作注入了源源不断的生机和活力，机械设备的使用效果因而得到了良好的保障，使用寿命也得到了大幅度的延长，之于相关行业的持续健康发展奠定了坚实的基础。
一、机电控制系统的工作原理
机电控制系统的基本任务是使被控对象的控制量等于目标值。在控制过程中观察的任务由系统的传感装置来完成，比较分析的任务由系统的控制部分来完成，执行则由各类执行装置来完成。从机电控制系统的控制过程来看，参与控制的信号来自3条通道：即给定值、干扰量、被控量，这些信号是控制的主要依据，根据不同的信号源来分析自动控制可分为3种基本控制方式。
（1）开环控制方式。这是一种结构比较简单的控制方式，不仅控制精度较低，而且抗扰动能力也比较差，当系统受到外界干扰导致运行参数发生变化时，无法实现对被控量的纠正，那么被控量与给定值之间就会存在差异，这种差异是无法被消除的，因此开环控制方式的控制效果不是十分的理想。
（2）闭环控制方式。所谓闭环控制方式指的是前向通道和反馈通道形成了一个闭合回路，控制信号只能在此回路中传送，有助于被控量与给定值的相互比较，这样一旦被控量与给定值出现偏差，系统就会自动发挥控制功能予以纠正，将二者之间的差异缩减到最小范围内，确保被控量与给定值达成一致。
（3）复合控制方式。将开环控制和闭环控制两种控制方式结合起来就形成了复合控制，不但设计难度较低，控制效果也更为卓越，是当前机电控制系统中广为应用的一种控制方式。其原理为，在闭环回路上增加了一个输入信号或者顺馈通路，当系统受到外部扰动时即可起到控制作用，除此之外被控量与给定值的偏差也可以得到纠正，实现了按偏差控制和按扰动控制的巧妙结合。
二、机电控制系统故障诊断的关键技术
随着科学技术的进步发展，机电控制系统的故障诊断技术变得越来越多样化，每种技术都有其独特的优势，在选择时要从机电控制系统的故障原因以及故障诊断技术的特点等方面予以考量，尽可能的缩短系统的维修时间，降低维修成本。较为常用的故障诊断方法主要包括两大类别，分别是：（1）基于非模型的故障诊断理论和方法：基于知识推理、人工智能、专家系统的诊断方法；基于模式识别和神经网络的诊断方法。（2）基于系统数学模型和现代控制理论、方法的故障诊断理论和方法，也包括相互间的结合和集成。
三、现代故障诊断的主要内容
现代故障诊断包括三个方面的内容，即故障检测、故障分离（诊断）和故障修复。
（1）故障检测。在进行故障检测之前，需做以下假设：系统中的故障导致系统参数有变化，如故障使输出变量、状态变量、残差变量等其中之一或多个有变化。这是所有故障诊断方式都必须遵守的假设条件。故障检测是指确定系统是否发生故障的过程，即对一非正常状态的检测过程。通过不断监测系统可测量变量的变化，在标称情况下，认为这些变量在某一不确定性下满足一已知模式，而当系统任一部件故障发生时，这些变量偏离其标称状态。通常根据系统输出或状态变量的估计残差的特性来判断故障。目前研究的目标是检测的及时性、准确性和可靠性及最小误报和漏报率。
（2）故障诊断。故障诊断指根据残差方向和结构来分离出故障的部位，判断故障的种类，估计出故障的发生时间、大小和原因，进行评价与决策的过程。故障分类是将故障按其严重程度进行分类，以便采取相应措施。故障的评价和决策是指根据故障的类别、严重程度，决定是否采取修复、补救、隔离或改变控制率等措施，以防止故障的影响和传播，预防灾难事故的发生。
（3）故障修复。故障修复指根据故障诊断结论，或是改变控制率或是控制重构或是系统重构，使整个系统在故障发生情况下，保证稳定并改善系统性能。故障修复是自主系统（AS）和智能系统（AIS）的重要环节。故障修复把故障状态检测和故障诊断与自动控制紧密联系起来，使故障诊断具有更深远意义和广阔的应用前景，故障修复理论和方法将是目前和将来的研究方向。
四、故障诊断的发展趋势
现代故障诊断的发展方向是与容错控制、冗余控制、监控控制和余度管理等可靠性系统设计相结合的，是实现主动维修策略、监测控制、容错控制、自治控制、可信性系统等设计中的一个关键。
1、解析余度管理
现代余度管理从硬件余度向综合余度和解析余度管理发展。20世纪70年代，随着计算机技术及其计算能力、可靠性的提高，现代控制理论的产生和发展，出现了以分析冗余取代物理（硬件）冗余的余度可靠性设计和余度管理思想。分析余度方式是利用状态估计、参数估计、自适应涟波、变量间值逻辑、统计决策理论和综合逻辑的信号处理技术，可以在电子电路或计算机上实现。目前实施的余度管理方式还是综合方式，即包括硬件余度和解析余度。发展方向是分析余度。
2、可信性系统设计
现代故障诊断是由于实施主动维修策略和建立监控系统的需要而发展起来的。由于现代机电自动化及控制系统的规模不断扩大、复杂性日益提高以及系统投资的巨大，人们迫切需要提高机电自动化及控制系统的可信性。因而有必要建立一个监控系统来监督整个自动化系统的运行状态，不断检测系统的变化和故障信息，进而采取必要的措施来防止故障的传播和灾难性事故的发生。而其前提条件是具有在线实时可靠检测和诊断故障的能力。因此，故障诊断是实现可信性系统设计的关键环节。可信性系统指集可靠性、有效性、可维修性和安全性为一体的系统。提高系统可信性的方法，即设计可信性系统的方法：提高元部件本身的可靠性；采用余度系统（部件），如硬件、软件和复合冗余结构；采用基于FDIA的容错和监控等控制系统。
3、鲁棒故障诊断
故障诊断的鲁棒性是所有故障诊断理论、方法和系统所面临的重要问题。鲁棒故障诊断（RFD）概念首次在基于模型的故障诊断方法中提出。目前能查到的鲁棒故障诊断研究都是基于控制系统数学模型的。特别需指出的是在整个机械系统中，包括液压系统、液压控制系统，还没有见到鲁棒故障诊断的研究报道。总的来说，RFD还是一新研究方向，有待深入研究。
综上所述，采用科学合理的故障诊断方式能够将机电控制系统的故障隐患扼杀在萌芽之中，为系统的稳定可靠运行提供了有力的保障，因此应加大故障诊断技术的研究，打造先进的故障诊断系统，将故障检测、故障诊断和故障修复紧密的结合到一起，促使故障诊断更具有准确性和高效性，确保机电控制系统的控制功能可以最大化的展现出来，从而推动企业生产活动的有序开展。
参考文献：
[1]张祥山.关于机电控制系统的控制方式科学探讨[J].通讯世界.2015（05）
[2]张崭.浅谈绿色环保理念下的机械产品设计[J].中国高新技术企业.2012（18）
[3]卞如芳.机电控制系统中的自动控制技术及一体化设计[J].科技资讯.2015（25）