机电自动控制技术与一体化设计分析

金小焱 刘卫保

【摘 要】机电控制技术具有很强的综合性，需要多种技术配合，机电一体化设计需要实践产品的智能性和人性化等，这种理念比较先进，可以促进发展机电系统的控制系统。本文概述了机电控制系统自动控制技术与一体化设计，有助于进一步发展我国的机电控制技术。

【关键词】机电控制系统；主动控制技术；一体化；设计方式

1 引言

自从进入20世纪以来，人类社会已经进入工业化时代。在这一百多年间，人类社会的生产力得到了巨大提升，生产效率和生产质量也在不断提高，各行各业得到了迅猛发展。随着科学技术的不断发展，自动化控制技术已经广泛应用到机电控制系统当中。通过自动控制技术能够进一步提高生产效率，并且降低生产成本，实现更大的经济效益。进入21世纪以后，信息技术的发展又进一步促进了自动控制技术的发展，并逐步实现一体化设计的应用。

2 概述机电控制系统和自动控制技术

2.1 机电控制系统

机电控制系统的核心元素是控制，在无人操作的状态下，控制装置可以根据设计方案指令控制管理机械设备，完成指定的任务。机电控制系统可以联系控制器和设备等部件，在这个过程中利用了微电子技术和信息处理技术以及通信技术等，因此机电控制技术融合各种技术。近些年我国不断提升计算机信息技术水平，进一步发展了机电控制系统，在生产制造领域广泛利用机电控制系统。

2.2 自动控制技术

自动控制技术主要利用控制器控制设备和产品，使产品和设备可以根据规律进行运动。自动控制技术利用自动控制的原理，有效关联机械和电器以及设备等，可以完成任务。传统的自动控制技术利用精确数学模型，在信息化和智能化技术的支持下，智能控制系统开始占据主流，在多个方面领域都开始广泛利用。自动控制技术的作用比较大，直接影响到产品的精度和加工效率等方面，此外机电控制技术居于工程化和实用化等特征，在未来具有良好的发展空间。

3 机电控制系统一体化设计思路

机电控制系统一体化设计对于提高生产效率和生产质量有着十分重要的作用。因此，工业化改革必须要强化一体化设计。而机电控制系统一体化设计并不是随意就能够完成。在设计过程中，设计人员需要对机电系统本身特性、系统结构、产品功能等有深入的了解，并充分考虑到生产的实际需求，这样才能设计出对生产有利的一体化系统。除此之外，整个系统必须要具备模块化、智能化、网络化、微型化以及人格化的特点。这样一来，才能保障机电控制系统的正常工作，同时进一步提高系统性能。最后，设计人员一定要注重功能模组的优化配置，确保不同功能板块不会产生矛盾冲突。只有这样，才能保障系统的一体化、整体化，为生产提供更多帮助。

4 机电控制系统的一体化设计与应用

4.1 整体设计法

结合电子方面和机械设备，利用二者结合实现整体化设计，顺利落实机电的一体化设计。在机电一体化设计当中需要注重新型理念，保障机电产品的整体质量，提高其使用性能。利用整体设计法可以整合机械设备技术和电子技术，形成整体结构，创新机电产品设计过程，利用创新的设计理念，促进机电行业的可持续性发展。

4.2 组合法

组合法是当前应用得较为广泛的一体化设计之一。特别是在数控机床方面，组合法的应用能够让数控机床发挥不同的作用，呈现多样化的特点，提高产品质量的同时也能够进一步提高产品是生产效率。所谓的组合法指的就是将不同功能模块组合在一起的一体化设计。相比起其他方法，组合法的优势在于是由不同功能模块组成，故此并不需要将所有设计推翻重来，而只是简单地进行功能模块整合即可，设计简单，需要的时间较短。需要注意的是，在机电控制系统中，不同的功能模块有着不同的特性和功能，因此，在组合的过程中需要进行根据功能模块来进行设计，避免不同功能模块之间发生矛盾冲突，否则必然会给整个系统的正常运作产生影响。

4.3 取代法

在机电一体化设计中另一种应用较为广泛的设计方法便是取代法，多用于电子化产品的一体化设计。该种设计方法主要是通过将电子线路作为机械控制结构，在使用微机或控制器完成对应电子线路的程序编码之后，使得电子线路可以与机械控制结构进行有机整合。此时使用凸轮以及变速结构替代接触式控制器，便可以在有效优化以往机械控制结构的同时，达到一体化设计的目的。

4.4 在机器人领域的应用

我国于20世纪90年代将机器人的研究开发列入了国家科技计划，经过近30年的研究，已经逐步掌握了自动化机器人操作机部分关键部分的设计制造技术、软件编程技术、运动特性和轨迹规划以及控制系统的设计等技术，设计生产了部分机器人的关键元器件，开发出应用于汽车生产制造中的点焊、喷漆、装配等流程的机械臂以及能够代替人工在餐厅中完成炒菜、装盘、上菜等工作的新型服务型机器人。目前，国内的科研工作者已经掌握了机器人的生产制造技術、编程以及用于二次开发的配套设施的设计及使用。由于工作环境以及人体承受能力等问题又出现了一些能够应用于特殊环境及岗位的功能性作业机器人，例如代替人工进行高空作业的攀壁式擦玻璃机器人、在危险环境中进行检测的勘察机器人、在深海中用于科研采集样本的作业型机械手以及应用于军事领域的排爆机器人、反坦克机器人、榴炮机器人、布雷机器人、烟幕机器人等这些机器人的设计制造无一能够离得开机电一体化技术。

4.5 在自动化生产线上的应用

机电一体化技术在自动化生产线上的应用十分普遍，其自动化技术对工业生产有着跨时代的意义。随着国民需求的日益增长，为了提高生活必需品的生产效率，越来越多的自动化生产线投入到现代工厂中，极大地推动了生产效率。如需要罐装的酒水、饮料、调味料等，在没有使用自动化生产线时需要耗费大量的人力资源进行分布工作。机电一体化技术与各种现代传感器技术与计算机技术相结合而形成的现代化自动生产线的应用提高了生产效率、减轻了工作人员的工作压力同时也降低了生产成本。

4.6 在机电微机计算机中应用

自动控制尺寸不断减小，机电产品的自重和体积随之不断减轻，同时也进一步提升了机电产品的运行效率，使其使用年限不断增加。当今计算机控制器不断更新，为机电行业发展提供不竭的动力，虽然微型计算机控制器比较小，但是具有强大的功能，如果系统发生偏差，控制器就会立即发出警报，实施安全保护，使安全事故率不断降低，在最大程度上降低损失，提高了系统的检修率，同时也避免发生事故。微型计算机控制元件不断发展，也会促进机电控制一体化的发展。

5 结束语

综上所述，随着工业化程度的不断加深，机电控制系统中自动控制技术的应用以及一体化设计必不可少。而要想进一步强化一体化设计，一定要根据自身的实际情况，包括生产状况、生产产品等来挑选合适的一体化设计方案，确保机电控制系统一体化设计真正发挥作用，降低企业的生产成本，促进企业发展。

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（作者单位：浙江同立通讯科技有限公司）