機(jī)電一體化在機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

董飛

摘 要：改革開放以來，始終以科學(xué)技術(shù)發(fā)展為第一生產(chǎn)力，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化也迅速發(fā)展，在各個領(lǐng)域機(jī)電一體化運用到各項技術(shù)性操作中。機(jī)電一體化在廣泛應(yīng)用的過程中，存在各個方面的問題。在技術(shù)完善的過程中，尤其是在加入智能控制技術(shù)，其技術(shù)的穩(wěn)定性，重復(fù)性沒有保證。在此基礎(chǔ)上，文章對智能控制進(jìn)行全面闡述，分析了智能控制的特點和類別，希望可以發(fā)揮出智能控制的最大潛能，使機(jī)電一體化在機(jī)電控制系統(tǒng)中有更好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；智能控制；應(yīng)用；電控系統(tǒng)

中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0152-02

引言

高新技術(shù)的引進(jìn)尤其是將機(jī)電一體化運用到機(jī)電控制中，改善了傳統(tǒng)的機(jī)電企業(yè)的運行模式，提高機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)速度、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量。在源頭上節(jié)約成本，降低原材料消耗，減少資源消耗，減少工人負(fù)擔(dān)，降低國民壓力，促進(jìn)整個國民經(jīng)濟(jì)以及社會整體的發(fā)展。由此可見，自動化和一體化的深入研發(fā)具有重要意義，可促成機(jī)電的企業(yè)發(fā)展的新動態(tài)，前景可觀。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化的概念最早被我們接觸還是在改革開放初期，開始僅僅是在報紙雜志上出現(xiàn)，隨著時代發(fā)展，機(jī)電一體化逐漸出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪校晃覀儚V泛接觸，尤其是在機(jī)電控制系統(tǒng)中。然而機(jī)電一體剛剛興起，還存在一系列的問題有待解決，后續(xù)發(fā)展中逐漸引進(jìn)機(jī)械設(shè)備的信息處理功能促進(jìn)機(jī)電一體化更好的發(fā)展。隨著各種技術(shù)的不斷引進(jìn)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)引進(jìn)使機(jī)械設(shè)備呈現(xiàn)出了智能化、便捷化、人性化、自動化等特點。再加上二十一世紀(jì)信息技術(shù)迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用，機(jī)電設(shè)備的一體化大大提高。

機(jī)電一體化主要是有以下五個組成要素組成：描述機(jī)械設(shè)備本體的結(jié)構(gòu)組成、感應(yīng)機(jī)械設(shè)備整體狀況的感知組成、促進(jìn)機(jī)械設(shè)備運作的動力組成、支持機(jī)械設(shè)備協(xié)同運轉(zhuǎn)的運動組成、控制和處理信息的智能組成。這五個組成要素組成協(xié)同運作，保證機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)正常運行。

系統(tǒng)化、智能化和模塊化是機(jī)電一體化的基本特點。從智能化方面看，它的智能化水平因為信息技術(shù)和模糊技術(shù)進(jìn)步而不斷提升，從其他方面來看與傳統(tǒng)機(jī)械有很大的區(qū)別。因為它加入了含有人工智能的機(jī)器設(shè)備，含有較高的加工精度。近幾年來，由于優(yōu)化了電腦微端的硬件，加快了處理器的運行速度，以至于機(jī)電一體化智能水平更高。從模塊來分析，作為機(jī)電一體化基礎(chǔ)條件，總線結(jié)構(gòu)的模式化以及開放化的使用改變了系統(tǒng)工作模式，讓系統(tǒng)變得更加靈活、更加協(xié)調(diào)和方便管理。由上可見，機(jī)電一體化變得更加具有高精度、高效率，且可編程適應(yīng)性更強，但是相對應(yīng)的控制會變得比較麻煩。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

在20世紀(jì)60年代以前，當(dāng)時生產(chǎn)水平低下，電子技術(shù)發(fā)展落后完全跟不上時代的要求。

在當(dāng)時的條件下，此時機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)獨立存在，相互之間無法建立聯(lián)系。市場上生產(chǎn)的產(chǎn)品基本上都是以體力勞動手工生產(chǎn)的商品，生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)數(shù)量少，無法滿足人們的需求。在20世紀(jì)70-80年代時，機(jī)電一體化達(dá)到了迅速發(fā)展時期。這個年代的計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，它們?yōu)闄C(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了保障。在20世紀(jì)90年代時，機(jī)電一體化技術(shù)開始了邁向智能化的腳步，機(jī)電一體化得到了高速的發(fā)展。而此時光學(xué)、通信等技術(shù)也加入了機(jī)電一體化的道路，還有微細(xì)加工技術(shù)也使用了機(jī)電一體化，產(chǎn)生了光機(jī)電一體化以及微機(jī)電一體化等新技術(shù)；機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法得到了改進(jìn)，人們對機(jī)電一體化的研究越來越成熟。從而建立一套完整的機(jī)電一體化科學(xué)體系。20世紀(jì)80年代初中國才開始在機(jī)電一體化進(jìn)行應(yīng)用。而且在制定“九五”規(guī)劃的發(fā)展要求時十分重視其他國家關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究。還有很多?？圃盒：拖嚓P(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大量實驗來研究機(jī)電一體化。

3 機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域

機(jī)器人的動力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格高級的技術(shù)控制。機(jī)器人是通過一系列的技術(shù)操控，使其達(dá)到像人一樣靈活，可通過控制系統(tǒng)自由操控四肢。首先，非線性操控系統(tǒng)、時時可變的不定性、強耦合性等都是在動力系統(tǒng)中機(jī)器人時常表現(xiàn)出來的基本特點。在操作過程中也時常會表現(xiàn)出多任務(wù)性和多變性。將智能控制技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人中是非常明智的選擇。智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域具有重要的意義，一般情況下在機(jī)器人步伐活動，行走方向，以及行使行走軌跡跟蹤具有突出的優(yōu)勢；控制手臂靈活運動；控制機(jī)器人肢體感覺、嗅覺、視覺等的智能控制；控制機(jī)器人對運動環(huán)境和規(guī)劃。

3.2 應(yīng)用在建筑工程中

在建筑工程中，智能控制技主要表現(xiàn)在如下方面：（1）智能控制建筑物的室內(nèi)溫度。建筑室內(nèi)的內(nèi)部溫度由空調(diào)調(diào)節(jié)，空調(diào)本身感受不到四季的變化，因此想要給根據(jù)四季的變化調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)的溫度必須進(jìn)行智能控制。按照智能調(diào)節(jié)方式，對建筑室內(nèi)的溫度，濕度進(jìn)行控制。采用智能控制方式不僅能控制空氣質(zhì)量，且能耗少，能夠有效的降低能量損耗。（2）控制建筑物室內(nèi)亮度。利用計算機(jī)控制與通信系統(tǒng)聯(lián)合起來通過互聯(lián)網(wǎng)控制建筑物的室內(nèi)照明系統(tǒng)。根據(jù)建筑室內(nèi)的建筑材料及所處環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)恼彰髁炼?，選擇合適的路徑控制照明系統(tǒng)。將智能控制應(yīng)用在建筑工程中，為建筑工程的順利進(jìn)行提供了良好的條件，同時也便于建筑工程質(zhì)量和工程效果的提高。

3.3 應(yīng)用在機(jī)械制造中

傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)滿足不了當(dāng)前人們的物質(zhì)水平的需求，當(dāng)前計算機(jī)行業(yè)迅速發(fā)展，將計算機(jī)技術(shù)與智能控制技術(shù)相結(jié)合運用到制造最先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備中具有重要的意義。體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備現(xiàn)代化與創(chuàng)新性。在機(jī)械制作行業(yè)中引進(jìn)智能控制技術(shù)與計算機(jī)相結(jié)合的新方式，加快了生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。利用計算機(jī)來替代人類的腦力活動，在一定程度上，減輕了人們的壓力，并且可以快速實現(xiàn)最終目標(biāo)。智能控制技術(shù)在機(jī)械制造上的使用及對其運動狀態(tài)的模擬過程中，記錄數(shù)據(jù)，搜集相關(guān)信息便于對機(jī)械制造過程中的各個程序進(jìn)行控制。也可及時控制機(jī)械設(shè)備的正常運行，防患于未然，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可及時作出修補與維護(hù)。endprint

3.4 應(yīng)用在數(shù)控領(lǐng)域

在數(shù)控領(lǐng)域也納入計算機(jī)技術(shù)，在數(shù)控領(lǐng)域內(nèi)，計算機(jī)技術(shù)主要在機(jī)械加工的過程中。計算機(jī)負(fù)責(zé)在數(shù)控加工工程中收集數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編寫及處理。計算機(jī)的引進(jìn)保證了機(jī)械加工過中的準(zhǔn)確性和高效性，大大提高了數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性。另一方面，計算機(jī)的引進(jìn)也可以避免人為的錯誤。計算機(jī)在數(shù)控領(lǐng)域只是起到一個小小的作用，數(shù)控機(jī)動化發(fā)展的過程中要提高自動化水平，不斷更新，不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)只是可以進(jìn)行機(jī)床的生產(chǎn)，而將智能技術(shù)引進(jìn)到數(shù)控領(lǐng)域后，實現(xiàn)了機(jī)床生產(chǎn)的模擬、延伸、智能化監(jiān)控。

3.5 交流伺服系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

在機(jī)電一體化的深入推廣過程中，伺服驅(qū)動裝置是一個典型的產(chǎn)品。在伺服驅(qū)動裝置中扮演著重要的角色。機(jī)電一體化的智能控制可以服務(wù)于交流伺服系統(tǒng)，智能控制可以控制交流伺服系統(tǒng)的安全問題，對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，降低其對系統(tǒng)的依賴性。交流伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)本身較復(fù)雜，系統(tǒng)中任何一個參數(shù)發(fā)生變動就有可能對系統(tǒng)造成重大影響，影響其系統(tǒng)的正常運行，對系統(tǒng)運行造成擾動負(fù)載。交流伺服系統(tǒng)本身的復(fù)雜性使其很難建立數(shù)學(xué)模型，并且會受到內(nèi)界和外界各種因素的影響。將智能控制引入到交流伺服系統(tǒng)中，有利于提高其性能，建立更加強大完善的系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

二十一世紀(jì)以來，我國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展迅速，在高新技術(shù)領(lǐng)域、工程建筑領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、交流伺服系統(tǒng)等方面，不斷研發(fā)機(jī)電一體化技術(shù)具有可持續(xù)發(fā)展的意義。研發(fā)機(jī)電一體化技術(shù)有利于推動我國不斷向走向工業(yè)大國，促進(jìn)我國工業(yè)化發(fā)展。我國機(jī)電一體化采用高智能控制技術(shù)、集中統(tǒng)一控制中心、結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、采用納米材料大大縮小其體積，做到微型化，綠色健康無污染。這一新技術(shù)的使用，可以給人們的生產(chǎn)和生活帶來很大便利?？萍歼M(jìn)步永無止步，在發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)的過程中，也不斷引入和研究新型技術(shù)，不斷提高和完善我國的機(jī)電一體化技術(shù)，促進(jìn)我國機(jī)電一體化技術(shù)更快的達(dá)到國際技術(shù)水平。

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