舞臺機械設備控制技術

前言

在演藝工程領域特別是舞臺機械設備方面，自動控制技術也得到了廣泛的應用。據統(tǒng)計，近年來，全國演藝設施投資在億元以上的有國家大劇院、北京海淀劇院、中國國家話劇院、上海大劇院、深圳大劇院、杭州大劇院、浙江省嘉興市文化中心等項目。目前，已經建成了國家大劇院、上海大劇院、深圳大劇院、杭州大劇院等一大批標志性的現(xiàn)代劇院，全國各地還有不計其數的綜合演藝場館、電視劇場、綜藝演播廳等，這些場館廳都廣泛地裝備了不同類型的舞臺機械設備。一部完整的舞臺機械設備由原動機、傳動部分、控制部分和工作機構等組成。原動機與傳動部分是機械設備的重要組成部分，其作用是把原動機（電動機、液壓泵、液壓電機等）的輸出功率傳送給工作機構。常見的傳動方式有多種類型，如機械傳動、電力傳動、液壓傳動、氣壓傳動以及它們的復合傳動等。當原動機為電動機時，即由電動機通過傳動機構帶動工作機構進行工作時，這種方式稱為“機電傳動”。當原動機為液壓泵時，即利用液體的壓力通過傳動部分驅動工作機構進行工作時，這種方式稱為“液壓傳動”?？刂撇糠值淖饔檬?，能夠根據機械設備的要求，對起動、制動、方向、速度、加速度、力等被控制量按一定的精度進行控制，并可在有外部干擾的情況下穩(wěn)定準確地工作，實現(xiàn)既定的工藝目的。近三十年來，隨著自動控制理論、電力拖動技術、液壓傳動技術、微電子技術以及計算機控制技術的不斷相互融合，舞臺機械自動控制技術得到了迅速發(fā)展。

內容概要

本書突出了舞臺機械控制技術的特點與特殊要求，較全面地介紹了舞臺機械設備所適用的控制技術以及一些應用實例。全書內容由基礎部分、控制技術部分和應用部分三部分組成，共分七章?；A部分包括舞臺機械設備概述、電力拖動系統(tǒng)基礎和液壓控制系統(tǒng)基礎；控制技術部分包括舞臺機械設備電力拖動控制技術、液壓控制技術和計算機控制技術；應用部分主要介紹舞臺設備控制系統(tǒng)設計的性能要求和指標，并給出了兩個典型的舞臺機械控制系統(tǒng)實例。

書籍目錄

第1章 舞臺機械設備概述　1.1 舞臺機械的功能和要求　　1.1.1 舞臺機械的功能　　1.1.2 對舞臺機械的要求　1.2 舞臺機械的配制及性能指標要求　　1.2.1 舞臺的類別　　1.2.2 舞臺機械配制　　1.2.3 舞臺機械的性能指標要求　　1.2.4 舞臺設備控制系統(tǒng)的功能要求　1.3 舞臺機械常用的傳動方式　　1.3.1 臺上機械的主要傳動方式　　1.3.2 臺下機械的主要傳動方式第2章 電力拖動系統(tǒng)基礎　2.1 電力拖動系統(tǒng)的組成　2.2 拖動電機的工作原理　　2.2.1 直流電動機　　2.2.2 交流異步電動機　2.3 電力拖動基礎　　2.3.1 直流電動機的起動和調速　　2.3.2 交流異步電動機的起動和調速第3章 液壓控制系統(tǒng)基礎　3.1 液壓控制系統(tǒng)概論　　3.1.1 液壓控制系統(tǒng)的原理與組成　　3.1.2 液壓控制系統(tǒng)的類型及適用場合　　　3.1.3 液壓控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點　3.2 電液控制閥　　3.2.1 電液比例控制閥　　3.2.2 電液數字控制閥第4章 舞臺機械設備電力拖動控制技術　4.1 自動控制系統(tǒng)的基本概念　4.2 直流調速控制系統(tǒng)　　4.2.1 單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)　　4.2.2 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)　4.3 交流調速控制系統(tǒng)　　4.3.1 交一交變頻調速系統(tǒng)　　4.3.2 交一直一交變頻調速系統(tǒng)第5章 舞臺機械設備液壓控制技術　5.1 電液比例控制機構及回路　　5.1.1 電液比例壓力控制回路　　5.1.2 電液比例調速回路　　5.1.3 比例方向速度控制回路　　5.1.4 比例方向閥節(jié)流壓力補償回路　5.2 電液比例控制應用回路與實例分析　　5.2.1 電液比例控制典型應用回路　　5.2.2 雙缸直頂式液壓電梯的兩種電液比例系統(tǒng)分析　　5.2.3 現(xiàn)代劇院雙層升降舞臺電液比例同步控制系統(tǒng)分析　5.3 電液比例控制系統(tǒng)的設計特點　　5.3.1 開環(huán)電液比例控制系統(tǒng)的設計特點及注意事項　　5.3.2 閉環(huán)電液比例控制系統(tǒng)的設計特點及注意事項　　5.3.3 比例閥的選型原則　5.4 電液數字控制系統(tǒng)的設計　　5.4.1 增量式電液數字閥控制系統(tǒng)　　5.4.2 脈寬調制（PWM）式電液數字控制系統(tǒng)第6章 舞臺機械設備計算機控制技術　6.1 計算機控制系統(tǒng)概述　　6.1.1 計算機控制系統(tǒng)的組成　　6.1.2 計算機控制系統(tǒng)的分類　6.2 PID數字控制器的間接設計法　　6.2.1 模擬PID調節(jié)器　　　　6.2.2 PID算法的實現(xiàn)　　6.2.3 PID算法的改進　　6.2.4 PID算式參數整定　6.3 計算機控制系統(tǒng)直接設計方法　　6.3.1 直接數字設計法　　6.3.2 最小拍無差控制系統(tǒng)的設計　　6.3.3 無紋波最小拍無差控制系統(tǒng)的設計　　6.3.4 非最小拍無差控制系統(tǒng)的設計　6.4 可編程序控制器（PLC）　　6.4.1 PLC的主要特點、功能和性能指標　　6.4.2 PLC的應用領域　　6.4.3 PLC的基本結構和工作原理　　6.4.4 PLC的軟件系統(tǒng)　6.5 網絡控制技術　　6.5.1 網絡控制技術的發(fā)展歷程　　6.5.2 RS-232／RS-422／RS-485串行通信技術　　6.5.3 FF現(xiàn)場總線技術　　6.5.4 CAN總線技術　　6.5.5 PROFIBUS現(xiàn)場總線　　6.5.6 工業(yè)以太網第7章 舞臺設備控制系統(tǒng)的設計及應用　7.1 舞臺設備控制系統(tǒng)的性能要求和指標　　7.1.1 舞臺設備控制系統(tǒng)的性能要求　　7.1.2 舞臺設備控制系統(tǒng)的性能指標　7.2 舞臺機械設備控制系統(tǒng)的設計要求　　7.2.1 舞臺機械設備控制系統(tǒng)的設計規(guī)劃　　7.2.2 舞臺設備控制系統(tǒng)的設計步驟　7.3 傳感器和保護電路　　7.3.1 各種傳感器　　7.3.2 各種保護　　7.3.3 安全性和可靠性　7.4 某劇場舞臺吊桿控制系統(tǒng)實例　　7.4.1 吊桿控制系統(tǒng)概述　　7.4.2 下位機與變頻器　　7.4.3 控制臺與下位機的通信　　7.4.4 舞臺吊桿控制系統(tǒng)的軟件設計　　7.4.5 吊桿控制系統(tǒng)的安全性　7.5 某戲劇場鼓筒式轉臺液壓控制系統(tǒng)實例　　7.5.1 驅動執(zhí)行器　　7.5.2 控制回路的組成　　7.5.3 控制回路的操作程序　　7.5.4 電氣元件主要參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.適宜的速度性能舞臺機械的主要任務是遷換布景和參與演出，其速度指標應能滿足演出和換景的需要。有時舞臺機械也用于載人，因此，其速度選擇時也應考慮演員在機械上的站立或進出舞臺機械時的舒適和平穩(wěn)。在演出中，導演和舞美設計人員往往希望換景的時間越短越好，在某些場合還有一些特技效果的需要，使得舞臺機械的速度有加快的趨勢。另外，在確定舞臺機械速度指標時，應考慮啟動時的加速度以及停止時的減速度，避免過大的加速度產生的慣性力引起的沖擊。最好能做成速度可調，以實現(xiàn)緩起緩停。3.合理的載荷舞臺機械在換景和演出時通常都需要承載布景、道具、演員等，需要承受一定的載荷。從目前演出的要求來看，布景和道具有大型化的趨勢，因此要求舞臺機械的承載能力也提高，反過來，承載能力提高，要求舞臺機械驅動裝置的功率等也相應提高，噪聲控制等問題的難度也加大。因此，在滿足使用要求時選擇一個經濟、合理的載荷指標也是在舞臺機械設計時應該考慮的。4.操作程序設置的靈活性從劇場經營管理的角度出發(fā)，根據目前我國劇場的經營情況，舞臺機械要適應不同劇目的輪換演出、同一劇目的定（長）期演出以及外來劇團的巡回演出等不同要求.同一臺設備針對不同劇目以及不同場次要采用不同的運動模式和不同的運動參數。此外，舞臺機械還要能適應劇目排練和裝臺的需要，能迅速修改運動模式和運動參數并能多次重復運行，因此，操作程序設置的靈活性和重復性是衡量舞臺機械總體水平的一個重要標志之一。要保證這一指標的實現(xiàn)，機械本身必須具備一定的運動精度，包括速度控制精度和位置控制精度，以達到通常規(guī)定的重復定位精度和同步運動精度。這個精度值相對于速度、載荷和行程是獨立的，不隨它們變化。同時操作控制系統(tǒng)還必須具備多臺同類或不同設備單獨或編編運行的能力。5.簡單快捷的操作控制系統(tǒng)操作控制系統(tǒng)的功能要求、裝備水平和操作方式隨劇場的要求和習慣的不同而不同，但穩(wěn)定性、安全性和滿足劇場裝臺、排練和演出需要這一原則是不變的。采用計算機控制系統(tǒng)可以分散控制或集中控制，能對受控設備的運動參數進行實時控制，以實現(xiàn)運動的重現(xiàn)性?？刂葡到y(tǒng)應能預選設備或設備組、預選運動參數，并有記憶、手動介入、現(xiàn)場修改和插入、圖形及參數顯示和故障自診斷功能。

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