機電控制系統(tǒng)與機電一體化產(chǎn)品設計

王萍

摘? ? 要：現(xiàn)代科技不斷提升，在機電控制系統(tǒng)領域投入的科技水平也越來越高。目前逐漸采用機電控制系統(tǒng)與機電一體化產(chǎn)品設計技術，這一方面的技術應用已逐漸推廣到多個相關領域，取得極大成效。文章從了解機電控制系統(tǒng)入手，深入探討機電控制系統(tǒng)與機電一體化產(chǎn)品設計。

關鍵詞：機電控制系統(tǒng);機電一體化;產(chǎn)品設計

1? 引言

經(jīng)濟的發(fā)展，對于行業(yè)的發(fā)展而言兩者聯(lián)系緊密。我國的工業(yè)起步的比較晚，二十世紀初我們處于半殖民地半封建社會的狀態(tài)，在這一方面非常的落后，直到二十世紀九十年代，我國的工業(yè)才取得了很大的進步。經(jīng)過長期的發(fā)展，我們?nèi)〉昧撕艽蟮某煽?，但是在發(fā)展的過程中出現(xiàn)了很多的問題，這些問題的出現(xiàn)對于行業(yè)的發(fā)展起到了很大的阻礙作用，只有不斷地總結(jié)這些問題，然后解決問題，更多地融入科學技術，只有這樣行業(yè)才會從根本上解決問題。希望這篇文章能夠帶給大家更多的啟示。

2? 機電控制系統(tǒng)的涵義

在現(xiàn)有的科學技術里，所謂機電控制系統(tǒng)是指在無人控制的情況之下，利用自動控制設備，讓生產(chǎn)設備或者機器按照預先編輯好的程序進行動作，還可以利用通訊設備組成一個完整的工作系統(tǒng)，實現(xiàn)特定的任務要求。其中機電控制系統(tǒng)里最主要的組成是控制方面，而從技術層面看，機電控制系統(tǒng)是單片機技術、電力電子技術、電機拖動技術、通信與信息技術等技術的結(jié)合體，而且這些技術并非是孤立的，而是這些技術互相結(jié)合、互相利用的綜合性技術，并將這些技術整合而成，包括自動控制技術、傳感器技術、通信與信息技術、伺服變頻技術。隨著各個領域的對于這一方面的認知在不斷增長的同時，也在不斷的進行研究，然后在運用到自己的行業(yè)當中?，F(xiàn)階段屬于一個發(fā)展的初級階段，初階段整體上呈現(xiàn)發(fā)展的很快，取得成果很多，但是問題也會很多，這一階段應該更好的腳踏實地的從根源上進行研究，這樣才能更好的排除問題，最終推廣這項技術。

3? 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)的定義是操作控制器，讓被控對象能夠按照預先設定的程序任務操作執(zhí)行。自動控制系統(tǒng)的分類中按照被控參數(shù)可以分成這幾類：位移控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正控制等。自動控制系統(tǒng)具有很強的實用性能，它的工作主要是通過自身系統(tǒng)中的各個機械電子等部件的協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)預先設定的程序任務，這是自動控制技術的主要內(nèi)容。自動控制系統(tǒng)分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩類，其中經(jīng)典控制理論講的是在分析控制系統(tǒng)中利用拉普拉斯變換來建立自動控制系統(tǒng)在復數(shù)域中的數(shù)學模型，然后進行系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)分析，一般來說，主要分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性三大性能，而且一般這樣的系統(tǒng)都是負反饋閉循環(huán)系統(tǒng)，采用比例、積分、微分等算法的調(diào)節(jié)器，所以，這種控制理論我們稱為自動調(diào)節(jié)原理。另一種現(xiàn)代控制理論主要研究的方式和前面所說的控制理論相比較，采用的分析方法是利用數(shù)學工具中的線性代數(shù)和矩陣，把自動控制系統(tǒng)的整個運行的狀態(tài)采用狀態(tài)空間法在時間域內(nèi)用時域方程進行客觀表述，可以利用這些方程和現(xiàn)在正在表現(xiàn)的狀態(tài)把系統(tǒng)將要出現(xiàn)的下一種狀態(tài)分析出來。

4? 機電控制系統(tǒng)和一體化設計理念

目前各領域的發(fā)展中逐漸趨向于一體化，減少了人力物力的投入，采用自動化控制設備來提升控制系統(tǒng)的科學穩(wěn)定性。在機電控制系統(tǒng)領域也逐漸采用一體化的設計理念，并在具體應用中取得了較好效果。

4.1? 一體化的設計理念

近年來，我國在機械制造領域投入更多科研資金，發(fā)展更高效的發(fā)展方式，有效推動了我國制造業(yè)的發(fā)展。借鑒信息產(chǎn)業(yè)等采用的一體化改造技術，同時汲取西方等國家的機械一體化設計理念，在我國機電領域也逐漸推行一體化的設計。因此，我國在對機電控制系統(tǒng)領域進行進一步發(fā)展時，可以朝著一體化的方向進行完善，將機電產(chǎn)品作為完整的自動控制系統(tǒng)進行升級。在發(fā)展過程中，不僅要借鑒一體化的設計理念，同時要將智能化、網(wǎng)絡化以及系統(tǒng)人格化等技術理念與機電控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，這樣才能真正意義上實現(xiàn)機電一體化的產(chǎn)品設計。

4.2? 機電控制系統(tǒng)的發(fā)展

在未來的發(fā)展中，機電控制系統(tǒng)更趨向于無線遠程控制，這更考驗了其一體化產(chǎn)品設計的運用效果。借助機電控制系統(tǒng)的一體化，可以幫助了操作人員進行遠程控制，這一過程建立在通信網(wǎng)絡連接的基礎上。因此，在未來的發(fā)展中，要將計算機技術與遠程監(jiān)控系統(tǒng)等緊密聯(lián)系起來，借助這些技術來加強對機電控制系統(tǒng)的監(jiān)控，使機電控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)一體化。另一方面，也可以采用無需操作人員監(jiān)控的一體化控制系統(tǒng)，這一技術的應用需要把檢測技術人員與機電控制系統(tǒng)通訊的平臺，實現(xiàn)遠程人機交互控制。在未來的發(fā)展中，機電控制系統(tǒng)將不斷完善，朝著更高科技的方向發(fā)展。

5? 機電一體化產(chǎn)品的設計方法

5.1? 利用電子控制代替機械結(jié)構控制

如果采用單獨的機械結(jié)構，則采用的控制方式一般是簡單的機械控制結(jié)構，如果采用機電一體化產(chǎn)品的設計，則可以使用電子電氣控制對簡單機械控制進行改進，這樣可以改變機械運行過程，還可以實現(xiàn)預期目標。首先可以使用可編程控制器件（PLC）或者單片機控制器件，將電子控制與機械控制相結(jié)合，其次可以使用變速器件替代機械控制中的接觸器等老式控制方式。這種設計理念，不但可以整體提高設計產(chǎn)品的性能，而且可以提高該產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)機電一體化的設計理念。

5.2? 讓電子控制部分與機械控制部分完美的結(jié)合

機電一體化產(chǎn)品的設計過程中，非常重要的一步就是改變原先舊的產(chǎn)品設計理念，打造一種全新的設計思路。而實現(xiàn)產(chǎn)品功能的原理性東西沒有動，只是采用一個新的方法創(chuàng)造該產(chǎn)品，也就是讓電子控制部分與機械控制部分完美結(jié)合，，兩者成為一個不可分割的有機整體。任何事物的發(fā)展都是經(jīng)過一個過程的，在發(fā)展的過程就是對之前的想法與方案進行不斷地修正以及否定，做出更加完美的方案，在發(fā)展的過程不能墨守成規(guī)，對于以前的發(fā)展規(guī)律如果一味地跟隨，不進行改變，那么行業(yè)的發(fā)展很難有所突破。但是，也不是胡亂的改革，一定要本著科學的原理，跟著時代的步伐，遵循相關的法律法規(guī)的條款，只有這樣的改革才是有意義的，才會被大家認可。

5.3? 功能模塊的整合

如果在設計過程中發(fā)現(xiàn)機械控制與電子控制的結(jié)合沒有實現(xiàn)需要達到的功能，就需要采取別的方法，就是對產(chǎn)品中的各個功能性的模塊進行功能性整合，讓它們成為一個有機整體，構成一個完整的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)是一個由多種模塊構成的大綜合系統(tǒng)，從而實現(xiàn)客戶或者設計者的預期目標?，F(xiàn)在所使用的數(shù)控機床就是這種設計方法的一個很好例子，在設計時，購買好供機床裝備的電子電器模塊，，包括伺服模塊、電機模塊、CNC模塊等和各種機械模塊裝置，再對這些模塊進行有機整合，，使之成為一個可靠的數(shù)控機床機電一體化產(chǎn)品。這樣的設計方式節(jié)約了設計時間和設計成本，而且方便維修和管理。

6? 結(jié)語

機電控制系統(tǒng)未來的發(fā)展要適應與時代的需求，采用一體化的產(chǎn)品設計理念，同時不斷優(yōu)化升級自身控制系統(tǒng)的設備，實現(xiàn)性能的提升。通過將電子控制系統(tǒng)與機械控制系統(tǒng)緊密結(jié)合，來提升機電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這是一體化設計理念運用的最好表現(xiàn)。未來的發(fā)展中，機電控制系統(tǒng)也將朝著一體化方向不斷邁進，實現(xiàn)更好的效用。

參考文獻：

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