关于升降舞台安全性技术问题探讨

田喜 新疆广播电视台技术制作中心

随着各种舞台演出活动的增加，舞台机械系统的作用更加明显，尤其是近年来应用较为广泛的升降舞台，已经成了整个表演体系中不可缺少的组成部分。当代使用较为频繁的升降舞台机械种类繁多，整个升降舞台运行的过程当中，需要各部件密切配合，所以运行形式较多，逻辑关系极其复杂，因此，对安全性的要求也就比较高。近年来频繁发生的升降台突然下落事件为我们敲响了警钟，也为机械的安全性与可靠性提出了更高的要求。

一、电机同步控制技术

我国在舞台机械方面的发展起步的比较晚，与国外一些发达国家相比，我国舞台机械技术甚至比较落后，尤其是与国内的PLC 控制系统相比较而言，国外的轴控制系统安全性更加明显。这可能是因为系统不同，其应用的可靠性方面也存在了一些差异。近年来被广泛应用于升降舞台中的技术主要有电机同步控制技术。由于一般的升降舞台系统中包括了无数块台面系统，为了保证演出的效果达到最优化，就需要将升降舞台系统进行同步控制，也就是将升降台进行同步控制，但是由于升降台极易受到负载变化、机械间隙、电机自身参数等多个因素的影响，导致升降台同步控制难度较高。实际上舞台升降台系统的同步控制也就是对多个电机进行同步控制，比如目前比较常用的并联控制、串联主从控制、交叉耦合控制、电子虚拟总轴控制、偏差耦合控制等多种控制方式，如果对多个电机进行并联控制，其中的某一台电机出现故障后，其他电机会随之产生同步偏差，导致同步控制性能降低；如果升降舞台系统中采用了串联组成控制方式对各个电机的运行情况进行控制，则极有可能发生电击波不同步情况，导致控制效果不佳；也有研究人员采用了交叉耦合控制方式，一般对于双轴同步电机的控制，此种控制方式则能够取得较好的效果，但是如果一个升降舞台系统中出现了两台甚至两台以上的电机，此种控制方式极易出现控制混乱情况，导致控制效果降低，升降舞台系统的安全性得不到保障；电子虚拟总轴控制方式当电机系统中负责发生变化时，极易出现轴间偏离现象；偏差耦合控制方式其同步控制性能较好，目前应用的也最为广泛，但是如果系统运行过程中采用了不同的补偿方式时，其控制效果也会出现差异。

二、预测控制技术

预测控制技术来源于工业行业，其有效的结合了工业实际需求，目前，预测控制算法得到了不断的改进，这是因为采用了多步预测、滚动优化、反馈矫正等控制策略，控制效果较好，由于此种技术建模比较方便，动态性能较佳，并且对模型的精度要求比较低，跟踪性能较好，在各个领域得到了广泛的应用。虽然预测控制技术的应用取得了较好的效果，但是与常规的 PID 控制算法相比较而言，模型预测控制算法比较复杂，加上计算量比较大，用时比较久，准确率得不到保障，尤其对于一些准确率要求比较严格的控制系统中，此种模型预测控制算法应用效果较低，难以达到预期效果。较常用于对慢变过程的控制。近年来，所产生的第3 代模型预测控制算法，在上述优势的基础上，各控制输入更加有规律，在线计算量明显减少，逐渐将其应用在了对控制算法快速性要求较高的升降舞台机械控制中。

三、故障诊断与容错控制技术

近年来，故障诊断与容错控制技术被广泛的应用在了对升降舞台机械控制中，此种控制技术有效的实现了升降舞台机械的闭环控制，编码器是故障诊断与容错控制技术中必不可少的一部分，其也属于传感器的一种，如果整个系统中编码器出现故障，则也就不能准确的反馈速度信号和位置信号，导致其控制性能降低。故障诊断与容错控制技术的应用，能够对编码器所出现的故障进行快速、准确的检测，再通过可靠的容错控制，能够在很大程度上提高升降舞台机械控制系统的安全性和可靠性。有研究人员在升降舞台系统中应用了故障诊断与容错控制技术，主要采用了组合网络，组合网络中包括了主神经网络（主要负责对传感器故障的检测）和子神经网络（主要负责传感器故障的定位以及功能的恢复），通过此种组合网络实现了对传感器故障的诊断及容错控制，互相配合使用，有效的保证了升降舞台机械控制的安全性。因此，我们发现，在升降舞台机械控制系统中采用故障诊断与容错控制技术，编码器是其中极其重要的传感器。升降舞台需要相关的设备进行连续的运行，当舞台机械出现危险运行信号时，相关的设备就会立即停止运行。相关人员要将故障诊断与容错控制有效的应用在舞台机械控制系统中，及时发现故障并隔离，提高舞台机械控制系统的安全性，保证升降舞台的安全运行。

总之，随着我国先进的控制技术的不断更新及优化，也为我国升降舞台控制系统提供了新的方向，工作人员应在不改变现有硬件结构的基础上，采用较优的舞台机械控制系统，进一步提高升降舞台机械系统的安全性和可靠性，为舞台演出做好安全保障。