机电自动控制技术及其一体化设计剖析

机电自动控制技术及其一体化设计剖析

李文田

李文田

（烟台美格数码产品有限公司，山东烟台264003）

摘要：控制系统自动控制技术在工业生产中发挥着日益重要作用，其技术的设计在体现出一体化的同时，更重要的应体现出人性化、绿色化、智能化，以满足工业生产和环境保护的需求。下面本文以机电控制系统自动控制技术为题，论述机电控制系统自动控制技术的内涵和机电一体化的设计思想、方案及应用等相关内容。

关键词：机电自动控制系统；一体化设计；应用

前言

随着我国经济的不断发展，各个领域所运用的生产技术日益进步。而生产规模的飞速增加，带动着自动化技术的蓬勃发展。现阶段，自动化技术应用范围的逐步增加，为其发展带来了巨大的空间，也使得其成为目前国内社会中举足轻重的先进技术。

1机电控制系统自动控制技术概述

机电控制系统自动控制技术是一个复杂的系统，分为机电控制系统和自动控制系统，二者成为机电控制系统自动控制技术的系统重要构成部分。

1.1机电控制系统

机电控制系统不需要工作人员太多的参与，它运用早已设计完成的方式运行，把控制系统的特定装置连接起来，完成生产任务，控制是该系统的最重要组成部分。它运用了计算机信息技术，电力电子、通信等相关领域的技术，各技术之间相互兼容，其系统是伴随着计算机与软件技术的发展开发而来的，被广泛应用到航空航天等高端技术领域。

机电控制系统用来生产制造的远程控制，实现异地生产环节的监督控制。技术管理工作人员利用计算机网络在异地进行拨号，控制与被控制的双方经过网络连接来控制计算机，在计算机网络平台上进行远程控制业务。远程控制分为保持型与完成型控制系统。保持型与远程控制是指工作人员对控制的每个环节都给予高度的关注，在必要的时候对其实施干预；完成型是指在系统运行中，人机可以实现互动，因此又被叫做人机互动型控制系统。

1.2自动控制系统

自动控制系统需要控制器的操作来进行系统的运行，其运行过程是有规律可循的。按照控制内容分为自诊断、速度控制、校正控制等，在机电控制系统自动控制技术当中，自动控制系统是一个相当实用的系统，协调系统各个部分，完成预定内容，是自动控制核心技术的体现。

自动控制系统是随着经典控制理论与现代控制理论这两个理论基础的产生而出现的。运用数学工具，计算传递函数，分析系统与研究单变量的线性关系，在经典控制理论中得到了充分体现。现代控制理论在线性代数为数学工具方面，有所突破，它以矩形阵与集合论作为研究使用的数学工具，使状态方程在一定时间内被描述出来，并建立精确的数据模型。它的特点体现在最优控制、适应控制与随机控制，具有明确的控制对象。

2机电一体化的设计

2.1机电一体化共性关键技术

2.1.1机械技术

机电一体化之所以在各行各业中发挥着如此重要的作用，就在于机电一体化技术以机械技术为基础，由机械技术发展而来。机械技术决定着机电产品的主要功能，它与电子技术相互结合，促进了技术发展进步。新时期生产力的提高，经济的发展，对机械技术的升级换代提出了更高的要求。在从事机电一体化研究的众多专家、学者的共同努力下，现代机械技术的精度和性能得到了大幅提高。

2.1.2计算机辅助技术

计算机辅助技术在机电一体化技术的发展中，主要负责对信息数据的处理工作。它以计算机作为载体，承担着信息交换、运算等任务。

2.2设计构想

目前，我国已逐步发展成为世界范围内制造业发展较为迅速的国家之一。而电子产品、电气产品等产量的不断增加，致使国内相关领域对机电控制系统自动控制技术一体化的需求逐步加深。研究机电控制系统自动控制技术一体化的主要目的在于提高产品的性能，主要包括智能性、环保性、模块集成性等。简而言之，机电控制系统自动控制技术一体化则是将自动控制、微电子等技术进行综合运用，对系统当中的各个部分进行科学的优化，使得不同的技术能够合理的配合，实现一体化系统的高效运行，对相关生产任务进行完成。

根据相关研究资料显示，日本是世界上最早提出机电控制系统自动控制技术一体化的国家，由其国内的机械整形协会首次提出。该组织拟设计出能够将软件开发、电子集成等步骤一次性完成的系统，其最初的实现方式是将控制系统运用到电子技术当中。而随着该技术的不断发展，其所能够融合的技术日益增加，使其所包含的内容也逐步扩大，直至现如今已发展成为一门学科。机电控制系统自动控制技术一体化要求在对产品进行设计的过程中，对各个环节进行综合分析，并反复进行校对，最终形成一体化系统。

2.3设计方案

设计方案是机电一体化设计的理论基础，它是一项具有高难度特点的工程项目。对设计人员要求必须具备扎实的专业基础知识与熟练的操作技能，对机电产品技术、计算机信息技术、电力电子等方面的知识要有所掌握。

2.4产品的设计方法

机电一体化的成果最终体现在产品上，最终是为生产服务的。其产品的设计方法多种多样，设计方法的选择，还应按照产品类型而定。

2.4.1整体设计法

整体设计法适用于产品的电力与机械部分的生产，这种设计方法将这两个部分有机结合起来，形成一个相互协调配合的整体。通过连接设计能够降低产品价格，提高产品性能。这种设计方法是新型设计理念，它跳出传统设计理念的限制，运用新型的设计思维理念，既保证了产品的质量，又保证了良好的产品性能。

2.4.2组合法

组合法能够有效地将各个功能模块组合起来，成为一体化系统。运用组合法进行机电一体化设计时，应使用多方面多层次的组合方式，而不能使用单一组合的方式，这样无法达到预期目的。它具有生产成本低，维修方便的特点，同样保证了产品性能和质量。

2.4.3取代法

取代法适用于电子线路的设计，它取代了传统的机械方式的系统控制，较传统方法的控制更为便利。电子线路对于产品控制具有至关重要的作用，因此对于电子线路的合理设计显得尤为重要，而电子线路省去了运用机械进行产品生产控制的许多环节，降低了生产成本，节约了资源，使传统的机械得到了简化，提升了产品质量的工作效率。

3机电控制系统自动控制一体化设计应用

机电控制系统自动控制技术一体化设计对准确性的要求相对较高，例如当生产过程中的电子产品与相关设备不能达到预期的生产效果时，则应在系统当中加入对电子产品控制的部分。因此，在一体化系统进行设计期间，相关工作人员应在考虑市场、产品性能等方面的因素时，将最终产品的成本考虑在内。一般而言，一体化系统在设计完成之后，还应在实际生产中完成对其适用性的检测，对其中所存在的不足进行及时修改补充，最终形成一套切实可行的系统。其设计方法主要包括以下几种：

第一，控制机构的改良。在相关设备进行运行的过程中，其所依靠的控制系统一般均由机械机构实现。然而，在一体化的设计当中，可运用电子线路将原有的控制构件进行替换，对相关设备的运行进行调整，完成生产。通常情况下，首先应运用计算机技术，对相关控制系统进行编程，使得电子与机械构件能够相互结合。同时，根据设计的实际情况，运用变速机构等对传统的机械进行替换，完成控制装置的更新，且将电子与机械进行融合，实现对生产设备的控制。

第二，设计理念的革新。在进行一体化设计的过程中，相关工作人员应采取先进的设计理念，在保留相应的控制原理不变的基础之上，将电子技术与机械技术进行进一步融合，大大提高其整体性，使其能够更好的对生产任务进行完成。

第三，功能模块的变化。在进行一体化设计期间，部分简单的机械并不能够与电子实现理想的融合。因此，工作人员应对各个模块进行细致的调整，使得各个模块均能够在现今系统当中正常运转。

4结语

综上所述，机电控制自动化控制技术将大量的前沿技术进行了整合，实现了最优控制，对于工业产业的可持续良性发展起着至关重要的作用，这势必也将技术的运用转化成着显著的社会和经济效益。

参考文献：

[1]蒋金伟．机电控制系统与机电一体化产品设计[J]．考试周刊，2013（A3）

[2]简辉华．机电一体化控制系统的设计应用[J]．企业导报，2013（11）

[3]钱忠梅．机电一体化技术在汽车中的应用研究[J]．机电信息，2010（12）