机电控制系统与机电一体化产品设计

王萍

摘    要：现代科技不断提升，在机电控制系统领域投入的科技水平也越来越高。目前逐渐采用机电控制系统与机电一体化产品设计技术，这一方面的技术应用已逐渐推广到多个相关领域，取得极大成效。文章从了解机电控制系统入手，深入探讨机电控制系统与机电一体化产品设计。

关键词：机电控制系统;机电一体化;产品设计

1  引言

经济的发展，对于行业的发展而言两者联系紧密。我国的工业起步的比较晚，二十世纪初我们处于半殖民地半封建社会的状态，在这一方面非常的落后，直到二十世纪九十年代，我国的工业才取得了很大的进步。经过长期的发展，我们取得了很大的成绩，但是在发展的过程中出现了很多的问题，这些问题的出现对于行业的发展起到了很大的阻碍作用，只有不断地总结这些问题，然后解决问题，更多地融入科学技术，只有这样行业才会从根本上解决问题。希望这篇文章能够带给大家更多的启示。

2  机电控制系统的涵义

在现有的科学技术里，所谓机电控制系统是指在无人控制的情况之下，利用自动控制设备，让生产设备或者机器按照预先编辑好的程序进行动作，还可以利用通讯设备组成一个完整的工作系统，实现特定的任务要求。其中机电控制系统里最主要的组成是控制方面，而从技术层面看，机电控制系统是单片机技术、电力电子技术、电机拖动技术、通信与信息技术等技术的结合体，而且这些技术并非是孤立的，而是这些技术互相结合、互相利用的综合性技术，并将这些技术整合而成，包括自动控制技术、传感器技术、通信与信息技术、伺服变频技术。随着各个领域的对于这一方面的认知在不断增长的同时，也在不断的进行研究，然后在运用到自己的行业当中。现阶段属于一个发展的初级阶段，初阶段整体上呈现发展的很快，取得成果很多，但是问题也会很多，这一阶段应该更好的脚踏实地的从根源上进行研究，这样才能更好的排除问题，最终推广这项技术。

3  自动控制系统

自动控制系统的定义是操作控制器，让被控对象能够按照预先设定的程序任务操作执行。自动控制系统的分类中按照被控参数可以分成这几类：位移控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正控制等。自动控制系统具有很强的实用性能，它的工作主要是通过自身系统中的各个机械电子等部件的协调工作实现预先设定的程序任务，这是自动控制技术的主要内容。自动控制系统分为经典控制理论和现代控制理论两类，其中经典控制理论讲的是在分析控制系统中利用拉普拉斯变换来建立自动控制系统在复数域中的数学模型，然后进行系统的动态和静态分析，一般来说，主要分析系统的稳定性、快速性和准确性三大性能，而且一般这样的系统都是负反馈闭循环系统，采用比例、积分、微分等算法的调节器，所以，这种控制理论我们称为自动调节原理。另一种现代控制理论主要研究的方式和前面所说的控制理论相比较，采用的分析方法是利用数学工具中的线性代数和矩阵，把自动控制系统的整个运行的状态采用状态空间法在时间域内用时域方程进行客观表述，可以利用这些方程和现在正在表现的狀态把系统将要出现的下一种状态分析出来。

4  机电控制系统和一体化设计理念

目前各领域的发展中逐渐趋向于一体化，减少了人力物力的投入，采用自动化控制设备来提升控制系统的科学稳定性。在机电控制系统领域也逐渐采用一体化的设计理念，并在具体应用中取得了较好效果。

4.1  一体化的设计理念

近年来，我国在机械制造领域投入更多科研资金，发展更高效的发展方式，有效推动了我国制造业的发展。借鉴信息产业等采用的一体化改造技术，同时汲取西方等国家的机械一体化设计理念，在我国机电领域也逐渐推行一体化的设计。因此，我国在对机电控制系统领域进行进一步发展时，可以朝着一体化的方向进行完善，将机电产品作为完整的自动控制系统进行升级。在发展过程中，不仅要借鉴一体化的设计理念，同时要将智能化、网络化以及系统人格化等技术理念与机电控制系统联系起来，这样才能真正意义上实现机电一体化的产品设计。

4.2  机电控制系统的发展

在未来的发展中，机电控制系统更趋向于无线远程控制，这更考验了其一体化产品设计的运用效果。借助机电控制系统的一体化，可以帮助了操作人员进行远程控制，这一过程建立在通信网络连接的基础上。因此，在未来的发展中，要将计算机技术与远程监控系统等紧密联系起来，借助这些技术来加强对机电控制系统的监控，使机电控制系统真正实现一体化。另一方面，也可以采用无需操作人员监控的一体化控制系统，这一技术的应用需要把检测技术人员与机电控制系统通讯的平台，实现远程人机交互控制。在未来的发展中，机电控制系统将不断完善，朝着更高科技的方向发展。

5  机电一体化产品的设计方法

5.1  利用电子控制代替机械结构控制

如果采用单独的机械结构，则采用的控制方式一般是简单的机械控制结构，如果采用机电一体化产品的设计，则可以使用电子电气控制对简单机械控制进行改进，这样可以改变机械运行过程，还可以实现预期目标。首先可以使用可编程控制器件（PLC）或者单片机控制器件，将电子控制与机械控制相结合，其次可以使用变速器件替代机械控制中的接触器等老式控制方式。这种设计理念，不但可以整体提高设计产品的性能，而且可以提高该产品的质量，实现机电一体化的设计理念。

5.2  让电子控制部分与机械控制部分完美的结合

机电一体化产品的设计过程中，非常重要的一步就是改变原先旧的产品设计理念，打造一种全新的设计思路。而实现产品功能的原理性东西没有动，只是采用一个新的方法创造该产品，也就是让电子控制部分与机械控制部分完美结合，，两者成为一个不可分割的有机整体。任何事物的发展都是经过一个过程的，在发展的过程就是对之前的想法与方案进行不断地修正以及否定，做出更加完美的方案，在发展的过程不能墨守成规，对于以前的发展规律如果一味地跟随，不进行改变，那么行业的发展很难有所突破。但是，也不是胡乱的改革，一定要本着科学的原理，跟着时代的步伐，遵循相关的法律法规的条款，只有这样的改革才是有意义的，才会被大家认可。

5.3  功能模块的整合

如果在设计过程中发现机械控制与电子控制的结合没有实现需要达到的功能，就需要采取别的方法，就是对产品中的各个功能性的模块进行功能性整合，让它们成为一个有机整体，构成一个完整的系统。这样的系统是一个由多种模块构成的大综合系统，从而实现客户或者设计者的预期目标。现在所使用的数控机床就是这种设计方法的一个很好例子，在设计时，购买好供机床装备的电子电器模块，，包括伺服模块、电机模块、CNC模块等和各种机械模块装置，再对这些模块进行有机整合，，使之成为一个可靠的数控机床机电一体化产品。这样的设计方式节约了设计时间和设计成本，而且方便维修和管理。

6  结语

机电控制系统未来的发展要适应与时代的需求，采用一体化的产品设计理念，同时不断优化升级自身控制系统的设备，实现性能的提升。通过将电子控制系统与机械控制系统紧密结合，来提升机电控制系统的稳定性，这是一体化设计理念运用的最好表现。未来的发展中，机电控制系统也将朝着一体化方向不断迈进，实现更好的效用。

参考文献：

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[2] 梁治河.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].科技风，2016（9）：37.

[3] 葛付存.现代机电控制技术的应用[J].机电信息，2015（12）：150.