張凱

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

機(jī)電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計探討

張凱

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)電控制系統(tǒng)方面的自動化控制技術(shù)得到了較為迅速的發(fā)展及進(jìn)步，機(jī)電控制系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)已經(jīng)成為目前工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的一部分。采用一體化的設(shè)計原則設(shè)計機(jī)電控制系統(tǒng)能有效實現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)的智能化、人性化，能促進(jìn)機(jī)電控制系統(tǒng)的改革及進(jìn)步。為了分析機(jī)電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計的方式，針對現(xiàn)階段機(jī)電控制系統(tǒng)中的控制技術(shù)及設(shè)計進(jìn)行了分析及探討。

機(jī)電控制系統(tǒng)；自動控制技術(shù)；一體化設(shè)計；智能電器

隨著工業(yè)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)電控制系統(tǒng)在制造業(yè)中的應(yīng)用范圍越來越廣，高速發(fā)展的制造業(yè)需要更先進(jìn)的機(jī)電控制系統(tǒng)。為了滿足行業(yè)需求，機(jī)電控制系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行了更加智能及先進(jìn)的設(shè)計。因此，自動控制技術(shù)與一體化的設(shè)計應(yīng)運而生，且得到了較為快速的運用及發(fā)展。

1 自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計

機(jī)電控制系統(tǒng)是指在不需要人力操作的情況下通過設(shè)備及機(jī)械等方式按照已經(jīng)設(shè)計好的運行方式進(jìn)行生產(chǎn)的一種系統(tǒng)，機(jī)電控制系統(tǒng)能使得控制對象與控制器進(jìn)行組合，主要運用技術(shù)包括計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等。將這些技術(shù)有效地融合在一起形成綜合技術(shù)能有效實現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)，但需要人工進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，管理人員主要通過機(jī)電控制儀器及計算機(jī)等實施設(shè)備控制。

1.1 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)主要由控制器及控制裝置2部分組成，自動控制技術(shù)對生產(chǎn)程度進(jìn)行了一定的設(shè)定，在不需要操作員工協(xié)助的情況下，自動控制技術(shù)能遵守生產(chǎn)規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，相比于人力控制方面具有效率及精確度更高的優(yōu)勢。在自動控制技術(shù)中加入硬盤進(jìn)行驅(qū)動操作，能進(jìn)行伺服系統(tǒng)的精確定位操作，即使是在較為復(fù)雜的運行環(huán)境中也能維持較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

1.2 一體化設(shè)計

一體化設(shè)計最為常見的就是裝卸、電子與軟件的有效結(jié)合，一體化設(shè)計應(yīng)具備智能化和模塊化的基本功能，在智能化的基礎(chǔ)上加上自動控制技術(shù)能夠有效對機(jī)電一體化系統(tǒng)的配置項目進(jìn)行優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的性能。機(jī)電一體化就是設(shè)計人員意識形態(tài)最佳的一種體現(xiàn)，在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)中，設(shè)計人員將自身的專業(yè)理念融入進(jìn)設(shè)計過程中最終形成的一個一體化實體設(shè)備。

1.3 機(jī)電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)屬于一種通過操作控制器對遠(yuǎn)程控制對象進(jìn)行控制及操作的智能化技術(shù)，自動控制原理屬于自動控制技術(shù)的主要理論依據(jù)。而自動控制理論又分為經(jīng)典控制理論及現(xiàn)代控制理論，主要是由機(jī)械部件及電器部件2方面共同進(jìn)行的，自動控制系統(tǒng)中自動控制技術(shù)的作用較大?，F(xiàn)代控制理論中時變系統(tǒng)、多變量及非線性等屬于最為主要的組成部分，這些采用數(shù)學(xué)工具的集合論、矩陣論及線性代數(shù)等專業(yè)知識進(jìn)行探索及研究，采用這些專業(yè)數(shù)學(xué)知識對最優(yōu)控制、隨機(jī)控制、自適應(yīng)控制及魯棒控制等進(jìn)行研究，根據(jù)狀態(tài)控制的方式進(jìn)行分析，結(jié)合系統(tǒng)所在的具體環(huán)境及位置進(jìn)行狀態(tài)的預(yù)測，采用狀態(tài)方程對最終的系統(tǒng)過程進(jìn)行總結(jié)及描述；經(jīng)典控制理論中的單變量線性變化時的不變系統(tǒng)屬于研究的重點，采用數(shù)學(xué)工具中的數(shù)學(xué)函數(shù)傳遞、普拉斯變換等專業(yè)知識對系統(tǒng)進(jìn)行有效分析，在負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)中采用自動調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的中心環(huán)境。

2 機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計分析

機(jī)電一體化設(shè)計在電子及機(jī)械等領(lǐng)域的體現(xiàn)較明顯，整個機(jī)電控制系統(tǒng)的完善依靠著機(jī)電一體化加工技術(shù)的強(qiáng)化，機(jī)電一體化的發(fā)展加快了機(jī)電智能化的發(fā)展。機(jī)電一體化具有智能化、科技化、模塊化及微型化等特點，針對工業(yè)制造業(yè)中較為復(fù)雜及龐大的生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)設(shè)計針對性的模塊化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 機(jī)電一體化設(shè)計的技術(shù)

機(jī)電一體化設(shè)計技術(shù)中主要包括計算機(jī)輔助技術(shù)及機(jī)械技術(shù)2種，計算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)電一體化發(fā)展過程中主要是指針對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的表現(xiàn)，計算機(jī)輔助技術(shù)通過計算機(jī)進(jìn)行運算及信息交換等操作；機(jī)電產(chǎn)品的主要功能是依靠機(jī)械技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合能有效促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展及生產(chǎn)力的提高，機(jī)械技術(shù)的發(fā)展隨著時代的發(fā)展發(fā)生了變化。

2.2 機(jī)電一體化設(shè)計的方式

2．2．1 組合法

組合法主要是通過有效組合機(jī)械產(chǎn)品中的各種功能模塊，使各種功能模塊形成一個一體化系統(tǒng)，在進(jìn)行組合設(shè)計的過程中應(yīng)進(jìn)行整體組合，切忌進(jìn)行單一組合，單一組合的方式無法達(dá)到預(yù)期的使用目標(biāo)。整體組合能更加優(yōu)化各個功能模塊的各項性能，實現(xiàn)最終的使用目標(biāo)。針對小型的制造企業(yè)，組合法的設(shè)計制造成本較低，在試用期間進(jìn)行生產(chǎn)及維修方面的操作更加便利，質(zhì)量有所保證。

2．2．2 整體設(shè)計法

整體設(shè)計法主要是指針對機(jī)械部分及機(jī)械產(chǎn)品的電力部分進(jìn)行設(shè)計后，將其結(jié)合起來運用的一種設(shè)計方法。針對機(jī)械部分及機(jī)械產(chǎn)品的電力部分進(jìn)行連接設(shè)計能有效提高機(jī)電產(chǎn)品的性能，降低機(jī)電產(chǎn)品的成本，機(jī)電整體設(shè)計方式主要是在傳統(tǒng)設(shè)計理念的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新，學(xué)習(xí)傳統(tǒng)設(shè)計過程中好的部分，摒棄傳統(tǒng)設(shè)計中不利于發(fā)展的思維進(jìn)行設(shè)計，優(yōu)化了性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

2．2．3 取代法

取代法屬于機(jī)電一體化設(shè)計過程中經(jīng)常會使用的一種方式，尤其在電子化產(chǎn)品的設(shè)計過程中最為常見，其主要是指通過將原有的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)采用電子線路進(jìn)行取代的方式進(jìn)行設(shè)計。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，機(jī)械控制結(jié)構(gòu)屬于最為基礎(chǔ)及重要的部分，雖然機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的地位非常重要，但其具有運行效率較低、運行過程單一等缺陷及不足之處，因此，采用科學(xué)、合理的方式取代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，以此提高生產(chǎn)效率及運行過程顯得尤為重要。采用電子線路進(jìn)行設(shè)計能豐富及拓展機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的運行，但使用電子線路取代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的過程需要注意的是應(yīng)分步進(jìn)行——利用微型計算機(jī)對電子線路的各個程序進(jìn)行編碼后，連接機(jī)械控制結(jié)構(gòu)與電子線路，進(jìn)行取代操作，可以采用凸輪及變速結(jié)構(gòu)對接觸式控制器進(jìn)行取代，優(yōu)化傳統(tǒng)機(jī)械的組成結(jié)構(gòu)，有效實現(xiàn)一體化設(shè)計，提高產(chǎn)品的使用效率及性能。

3 結(jié)束語

機(jī)電控制系統(tǒng)中的機(jī)電一體化主要是在自動化控制技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合下，對企業(yè)的相應(yīng)設(shè)備及生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整的過程，機(jī)電控制系統(tǒng)中自動控制技術(shù)及一體化設(shè)計能有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動企業(yè)向著智能化及綠色化發(fā)展。應(yīng)重視信息技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)揮自身自動化及一體化水平的優(yōu)勢，研發(fā)更加智能、高效的產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本，提高專業(yè)人才的職業(yè)素養(yǎng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式的進(jìn)步及發(fā)展，制訂機(jī)電一體化的發(fā)展目標(biāo)。

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〔編輯：張思楠〕

TP273

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.118

2095-6835（2017）15-0118-02

張凱（1988—），男，江西宜春人，電控工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向為電氣工程及其自動化。