機(jī)電控制系統(tǒng)與機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　摘 要：現(xiàn)代科技不斷提升，在機(jī)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域投入的科技水平也越來(lái)越高。目前逐漸采用機(jī)電控制系統(tǒng)與機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，這一方面的技術(shù)應(yīng)用已逐漸推廣到多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，取得極大成效。文章從了解機(jī)電控制系統(tǒng)入手，深入探討機(jī)電控制系統(tǒng)與機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng);機(jī)電一體化;產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于行業(yè)的發(fā)展而言兩者聯(lián)系緊密。我國(guó)的工業(yè)起步的比較晚，二十世紀(jì)初我們處于半殖民地半封建社會(huì)的狀態(tài)，在這一方面非常的落后，直到二十世紀(jì)九十年代，我國(guó)的工業(yè)才取得了很大的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，我們?nèi)〉昧撕艽蟮某煽?jī)，但是在發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)了很多的問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)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(wèn)題，然后解決問(wèn)題，更多地融入科學(xué)技術(shù)，只有這樣行業(yè)才會(huì)從根本上解決問(wèn)題。希望這篇文章能夠帶給大家更多的啟示。

　　2 機(jī)電控制系統(tǒng)的涵義

　　在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)里，所謂機(jī)電控制系統(tǒng)是指在無(wú)人控制的情況之下，利用自動(dòng)控制設(shè)備，讓生產(chǎn)設(shè)備或者機(jī)器按照預(yù)先編輯好的程序進(jìn)行動(dòng)作，還可以利用通訊設(shè)備組成一個(gè)完整的工作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)要求。其中機(jī)電控制系統(tǒng)里最主要的組成是控制方面，而從技術(shù)層面看，機(jī)電控制系統(tǒng)是單片機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)、通信與信息技術(shù)等技術(shù)的結(jié)合體，而且這些技術(shù)并非是孤立的，而是這些技術(shù)互相結(jié)合、互相利用的綜合性技術(shù)，并將這些技術(shù)整合而成，包括自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信與信息技術(shù)、伺服變頻技術(shù)。隨著各個(gè)領(lǐng)域的對(duì)于這一方面的認(rèn)知在不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，也在不斷的進(jìn)行研究，然后在運(yùn)用到自己的行業(yè)當(dāng)中。現(xiàn)階段屬于一個(gè)發(fā)展的初級(jí)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(wèn)題也會(huì)很多，這一階段應(yīng)該更好的腳踏實(shí)地的從根源上進(jìn)行研究，這樣才能更好的排除問(wèn)題，最終推廣這項(xiàng)技術(shù)。

　　3 自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義是操作控制器，讓被控對(duì)象能夠按照預(yù)先設(shè)定的程序任務(wù)操作執(zhí)行。自動(dòng)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(yīng)控制、自診斷、校正控制等。自動(dòng)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性能，它的工作主要是通過(guò)自身系統(tǒng)中的各個(gè)機(jī)械電子等部件的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的程序任務(wù)，這是自動(dòng)控制技術(shù)的主要內(nèi)容。自動(dòng)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(lái)建立自動(dòng)控制系統(tǒng)在復(fù)數(shù)域中的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析，一般來(lái)說(shuō)，主要分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性三大性能，而且一般這樣的系統(tǒng)都是負(fù)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(dòng)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(shuō)的控制理論相比較，采用的分析方法是利用數(shù)學(xué)工具中的線性代數(shù)和矩陣，把自動(dòng)控制系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行的狀態(tài)采用狀態(tài)空間法在時(shí)間域內(nèi)用時(shí)域方程進(jìn)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(lái)。

　　4 機(jī)電控制系統(tǒng)和一體化設(shè)計(jì)理念

　　目前各領(lǐng)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(dòng)化控制設(shè)備來(lái)提升控制系統(tǒng)的科學(xué)穩(wěn)定性。在機(jī)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域也逐漸采用一體化的設(shè)計(jì)理念，并在具體應(yīng)用中取得了較好效果。

　　4.1 一體化的設(shè)計(jì)理念

　　近年來(lái)，我國(guó)在機(jī)械制造領(lǐng)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(dòng)了我國(guó)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(shù)，同時(shí)汲取西方等國(guó)家的機(jī)械一體化設(shè)計(jì)理念，在我國(guó)機(jī)電領(lǐng)域也逐漸推行一體化的設(shè)計(jì)。因此，我國(guó)在對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，可以朝著一體化的方向進(jìn)行完善，將機(jī)電產(chǎn)品作為完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。在發(fā)展過(guò)程中，不僅要借鑒一體化的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)要將智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及系統(tǒng)人格化等技術(shù)理念與機(jī)電控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，這樣才能真正意義上實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

　　4.2 機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展

　　在未來(lái)的發(fā)展中，機(jī)電控制系統(tǒng)更趨向于無(wú)線遠(yuǎn)程控制，這更考驗(yàn)了其一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的運(yùn)用效果。借助機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化，可以幫助了操作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這一過(guò)程建立在通信網(wǎng)絡(luò)連接的基礎(chǔ)上。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，要將計(jì)算機(jī)技術(shù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等緊密聯(lián)系起來(lái)，借助這些技術(shù)來(lái)加強(qiáng)對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的監(jiān)控，使機(jī)電控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)一體化。另一方面，也可以采用無(wú)需操作人員監(jiān)控的一體化控制系統(tǒng)，這一技術(shù)的應(yīng)用需要把檢測(cè)技術(shù)人員與機(jī)電控制系統(tǒng)通訊的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)交互控制。在未來(lái)的發(fā)展中，機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法

　　5.1 利用電子控制代替機(jī)械結(jié)構(gòu)控制

　　如果采用單獨(dú)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，則采用的控制方式一般是簡(jiǎn)單的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，如果采用機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，則可以使用電子電氣控制對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械控制進(jìn)行改進(jìn)，這樣可以改變機(jī)械運(yùn)行過(guò)程，還可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。首先可以使用可編程控制器件(PLC)或者單片機(jī)控制器件，將電子控制與機(jī)械控制相結(jié)合，其次可以使用變速器件替代機(jī)械控制中的接觸器等老式控制方式。這種設(shè)計(jì)理念，不但可以整體提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，而且可以提高該產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)理念。

　　5.2 讓電子控制部分與機(jī)械控制部分完美的結(jié)合

　　機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，非常重要的一步就是改變?cè)扰f的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，打造一種全新的設(shè)計(jì)思路。而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的原理性東西沒(méi)有動(dòng)，只是采用一個(gè)新的方法創(chuàng)造該產(chǎn)品，也就是讓電子控制部分與機(jī)械控制部分完美結(jié)合，，兩者成為一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。任何事物的發(fā)展都是經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程的，在發(fā)展的過(guò)程就是對(duì)之前的想法與方案進(jìn)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(guò)程不能墨守成規(guī)，對(duì)于以前的發(fā)展規(guī)律如果一味地跟隨，不進(jìn)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(xué)的原理，跟著時(shí)代的步伐，遵循相關(guān)的法律法規(guī)的條款，只有這樣的改革才是有意義的，才會(huì)被大家認(rèn)可。

　　5.3 功能模塊的整合

　　如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械控制與電子控制的結(jié)合沒(méi)有實(shí)現(xiàn)需要達(dá)到的功能，就需要采取別的方法，就是對(duì)產(chǎn)品中的各個(gè)功能性的模塊進(jìn)行功能性整合，讓它們成為一個(gè)有機(jī)整體，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)是一個(gè)由多種模塊構(gòu)成的大綜合系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)客戶或者設(shè)計(jì)者的預(yù)期目標(biāo)。現(xiàn)在所使用的數(shù)控機(jī)床就是這種設(shè)計(jì)方法的一個(gè)很好例子，在設(shè)計(jì)時(shí)，購(gòu)買好供機(jī)床裝備的電子電器模塊，，包括伺服模塊、電機(jī)模塊、CNC模塊等和各種機(jī)械模塊裝置，再對(duì)這些模塊進(jìn)行有機(jī)整合，，使之成為一個(gè)可靠的數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化產(chǎn)品。這樣的設(shè)計(jì)方式節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)成本，而且方便維修和管理。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　機(jī)電控制系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展要適應(yīng)與時(shí)代的需求，采用一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，同時(shí)不斷優(yōu)化升級(jí)自身控制系統(tǒng)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)性能的提升。通過(guò)將電子控制系統(tǒng)與機(jī)械控制系統(tǒng)緊密結(jié)合，來(lái)提升機(jī)電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這是一體化設(shè)計(jì)理念運(yùn)用的最好表現(xiàn)。未來(lái)的發(fā)展中，機(jī)電控制系統(tǒng)也將朝著一體化方向不斷邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)更好的效用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 郝永恒.論煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].石化技術(shù)， 2019(11).

　　[2] 梁治河.機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2016(9)：37.

　　[3] 葛付存.現(xiàn)代機(jī)電控制技術(shù)的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2015(12)：150.

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