機(jī)電控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)及一體化設(shè)計(jì)

卞如芳

摘 要：在改革開放不斷地深入的新局勢下，我國科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也發(fā)生了翻天覆地的變化，其中機(jī)電控制中的自動(dòng)控制技術(shù)受到了人們的青睞，這一技術(shù)在現(xiàn)在工業(yè)制造中占據(jù)著舉足輕重的地位?；诖耍F(xiàn)對機(jī)電控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)及一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制技術(shù) 一體化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國經(jīng)濟(jì)形式在不斷改革的新局勢下，國民生產(chǎn)力及其相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)也得到了發(fā)展，因此，生產(chǎn)制造領(lǐng)域的規(guī)模也隨之不斷地?cái)U(kuò)大，這樣以來自動(dòng)化控制技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)自動(dòng)化控制技術(shù)也是當(dāng)今人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動(dòng)化技術(shù)愈來愈受到人們的重視。

1 機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述

1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)

機(jī)電控制系統(tǒng)是指沒有人為的因素，只是憑借一些設(shè)定好的程序代碼，讓各個(gè)部位的機(jī)器順利運(yùn)轉(zhuǎn)。對于機(jī)電控制系統(tǒng)來講，整個(gè)系統(tǒng)中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)層面來講，機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)、微電子等先進(jìn)技術(shù)[1]?？偠灾?，在整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中涉及著許多先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)把這些技術(shù)有效地結(jié)合在一起，最后構(gòu)成了一套完整的機(jī)電控制系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)工作時(shí)，主要依靠遠(yuǎn)程遙控來進(jìn)行操作，操作人員只是利用計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)上對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控即可。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是依靠操作遠(yuǎn)程控制器對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)整個(gè)工作形式是按照事先設(shè)置好的程序來運(yùn)行。自動(dòng)控制的主要形式可以分為系統(tǒng)的速度控制、自我診斷、系統(tǒng)校正等，對于整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)來講，自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)比較完善的應(yīng)用系統(tǒng)，目前在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。因?yàn)樗梢杂行У匕迅鱾€(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合起來，完成設(shè)定的工作任務(wù)，這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要技術(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)這一理論主要是由傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論相互結(jié)合而產(chǎn)生的新理論。傳統(tǒng)控制理論主要是利用數(shù)學(xué)工具，計(jì)算傳遞函數(shù)，利用相關(guān)數(shù)據(jù)分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。而現(xiàn)代控制理論主要是以線性代數(shù)為數(shù)學(xué)工具，并在傳統(tǒng)的線性代數(shù)基礎(chǔ)上發(fā)生了一系列變化，首先線性代數(shù)主要是以矩陣及集合作為分析數(shù)據(jù)的依據(jù)，其次求解的狀態(tài)方程會在矩陣中表示出來，再構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)模型即可?，F(xiàn)代控制理論的主要優(yōu)點(diǎn)是可以尋找出最優(yōu)的控制系統(tǒng)、適應(yīng)控制及隨機(jī)控制，控制目的也比較明確。

2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)構(gòu)想

我國機(jī)械制造業(yè)在世界機(jī)械市場占據(jù)著巨大的份額，基于此，我國機(jī)械制造效率將面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著一體化制造理念的產(chǎn)生，機(jī)械制造業(yè)隨之也發(fā)生了重大的變革，利用機(jī)電一體化可以提高機(jī)械制造效率。所謂的機(jī)電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機(jī)電一體化為理論基礎(chǔ)，研究制造出了功能一體化的機(jī)械設(shè)備，最具有代表性的一體化設(shè)備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯(lián)合起來，這樣以來將會使得機(jī)電設(shè)備的功能更加強(qiáng)大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這個(gè)新理念也逐漸被各國科學(xué)家所認(rèn)可，同時(shí)在此基礎(chǔ)上還對這一理念作出了合理的改進(jìn)，隨后就形成了現(xiàn)在的機(jī)電一體化系統(tǒng)?？萍脊ぷ髡邔C(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行的邏輯分析，他們表示目前機(jī)電一體化系統(tǒng)具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機(jī)械技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，這樣以來就可以優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)，使得整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)變得更科學(xué)、更人性化。在建立機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)，工作人員先要對機(jī)電一體化系統(tǒng)有一個(gè)全面的認(rèn)識，隨后按照相關(guān)的技術(shù)分析得出其方案的優(yōu)缺點(diǎn)，再通過各種方案之間的對比選取一個(gè)比較合理的方案，確定方案之后還需要經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統(tǒng)能不能滿足工作需求，這還要看這個(gè)系統(tǒng)是不是實(shí)現(xiàn)了具體的目標(biāo)，如果沒有完成設(shè)定的具體目標(biāo)那么這個(gè)系統(tǒng)還需要完善[2]。

3 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

目前，我國的產(chǎn)生模式不斷地進(jìn)行改革，政府部門開始重視科技創(chuàng)新的發(fā)展，機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想也被人們廣泛應(yīng)用到綠色化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化的新興產(chǎn)業(yè)之中，從而代表著“中國創(chuàng)造”的機(jī)電一體化系統(tǒng)正在制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

3.2 設(shè)計(jì)方案

機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)根本就是設(shè)計(jì)方案，制定一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)方案是一項(xiàng)非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎(chǔ)知識儲備，同時(shí)還需要豐富的工作經(jīng)驗(yàn)并且還要對機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)都要有一定的了解。

3.3 機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)

（1）機(jī)械技術(shù)。由于機(jī)電一體化技術(shù)主要是以機(jī)械基礎(chǔ)為根本點(diǎn)，主要是根據(jù)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展而做改進(jìn)，因此，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域受到了工作人員的青睞。機(jī)電產(chǎn)品的許多功能都是由機(jī)械技術(shù)所決定，并且與電子技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[3]。在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下，隨著生產(chǎn)水平的不斷提升，對機(jī)械技術(shù)的發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。通過機(jī)電一體化領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行不斷地探索，我國現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展水平得到了快速的提升。（2）對于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來講。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)主要是對機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析。主要是使用計(jì)算機(jī)來完成信息的交換及其數(shù)據(jù)分析運(yùn)算。

3.4 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法

（1）取代法是一種常見的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者們經(jīng)常把電子線路取代為機(jī)械式控制機(jī)構(gòu)，這是一種機(jī)械電子化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。比如：機(jī)械式調(diào)速機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)就可以用編程控制器或者微型計(jì)算機(jī)來代替，還可以替代液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時(shí)間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單，同時(shí)還可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量。按照這種方法所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，這種設(shè)計(jì)方法簡單，可是依舊擺脫不了原產(chǎn)品的缺點(diǎn)，不利于產(chǎn)品的創(chuàng)新。（2）整體法。整體法可以讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有不錯(cuò)的性價(jià)比，以便工作人員開發(fā)出更新的產(chǎn)品。當(dāng)設(shè)計(jì)者利用整體法設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，首先要把機(jī)械部分和電氣部結(jié)合在一起，隨后從整體上對改產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如：在電液比例控制系統(tǒng)中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當(dāng)對伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，定子繞組放置在機(jī)床導(dǎo)軌中這些都是采用了整體設(shè)計(jì)法。（3）組合法。這種方法主要是把產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能組合成為機(jī)電一體系統(tǒng)。比如：當(dāng)把車床改造為數(shù)控車床時(shí)，首先購買一套車床數(shù)據(jù)設(shè)備、一套伺服動(dòng)力系統(tǒng)、一整套位移測量設(shè)備及其主軸電機(jī)相配合變頻設(shè)備，利用這些設(shè)備就可以改造出一臺具備自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)給進(jìn)，同時(shí)還可以完成多種切削的數(shù)控機(jī)床。利用組合法建立機(jī)電一體化，不僅周期很短、質(zhì)量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產(chǎn)。

4 結(jié)語

機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是由電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科學(xué)手段相結(jié)合的一體化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的誕生有效的促進(jìn)了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。該文主要介紹了機(jī)電控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡要的敘述了機(jī)電一體化這個(gè)新概念，并以這些為基礎(chǔ)簡要分析了三種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由電子系統(tǒng)代替，這樣以來完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化、功能及模塊的相互結(jié)合，有效的提升了我國機(jī)電一體化的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 黎洪洲.機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制枝術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].信息系統(tǒng)工程，2013（8）：36-37.

[2] 胡志剛，陳偉卓.“機(jī)電控制系統(tǒng)調(diào)試與檢修”課程的情境式教學(xué)設(shè)計(jì)[J].紡織服裝教育，2014（3）：30-32.