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        機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)

        2017-02-23 11:32:46馬榮鴻李清坤袁俊川
        電子技術(shù)與軟件工程 2016年24期
        關(guān)鍵詞:一體化設(shè)計(jì)自動(dòng)控制技術(shù)

        馬榮鴻+李清坤+袁俊川

        近年來(lái)隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步,我國(guó)的機(jī)電控制技術(shù)也在不斷發(fā)展,已經(jīng)形成了一種綜合性的技術(shù),涉及到信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和伺服傳動(dòng)技術(shù)等。對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),采用一體化設(shè)計(jì)的原則,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人性化、智能化和綠色化,對(duì)于促進(jìn)機(jī)電控制甚至人類發(fā)展都具有重要的作用。本文就機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)以及一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

        【關(guān)鍵詞】機(jī)電控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制技術(shù) 一體化設(shè)計(jì)

        由于我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,生產(chǎn)規(guī)模也越來(lái)越大,因此自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,已經(jīng)成為人們生活和工作中不可或缺的部分。近年來(lái),隨著電工電氣制造業(yè)、機(jī)床電氣業(yè)以及電子信息產(chǎn)品制造業(yè)等行業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)機(jī)電一體化的關(guān)注度越來(lái)越高。

        1 機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)闡述

        1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)

        機(jī)電控制系統(tǒng)是指在沒(méi)有人參與的情況下由機(jī)械、設(shè)備等按照人們?cè)O(shè)計(jì)好的方式運(yùn)行實(shí)現(xiàn)生產(chǎn),通過(guò)機(jī)電控制系統(tǒng),可以將控制器和控制對(duì)象等各種部件組成在一起。在實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)的過(guò)程中,運(yùn)用到的技術(shù)組要包括信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)等,此外還會(huì)應(yīng)用傳感檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)好自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),并且這種技術(shù)并不是單獨(dú)使用的,在機(jī)電控制的過(guò)程,需要將這些技術(shù)融合在一起形成綜合技術(shù),然后才能實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)。機(jī)電控制系統(tǒng)的出現(xiàn)為工業(yè)制造和工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了很大的便捷,在很多領(lǐng)域和行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用,例如航海航空路英語(yǔ)和生產(chǎn)領(lǐng)域。對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng),雖然是設(shè)備和儀器的控制過(guò)程,但是需要人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,管理人員主要通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)電控制的各種儀器和設(shè)備進(jìn)行控制,因此機(jī)電控制系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。

        1.2 自動(dòng)控制技術(shù)

        自動(dòng)控制技術(shù)是一種通過(guò)控制器對(duì)遠(yuǎn)程的控制對(duì)象進(jìn)行操作的一種技術(shù)方式,自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)為自動(dòng)控制原理,自動(dòng)控制理論包括現(xiàn)代控制理論和經(jīng)典控制理論,是由電器部件和機(jī)械部件等共同完成的,自動(dòng)控制技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的角色。對(duì)于經(jīng)典控制理論,研究對(duì)象是單變量的線性時(shí)不變系統(tǒng),需要借助數(shù)學(xué)工具拉普拉斯變換,在頻率域采用數(shù)學(xué)函數(shù)傳遞的方法進(jìn)行系統(tǒng)分析,在負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)中,利用自動(dòng)調(diào)節(jié)器,對(duì)系統(tǒng)的中心環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

        對(duì)于現(xiàn)代控制理論,研究對(duì)象主要為非線性、多變量和時(shí)變系統(tǒng),需要借助數(shù)學(xué)工具中的線性代數(shù)、矩陣論和集合論等進(jìn)行研究,其研究對(duì)象主要為自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、隨機(jī)控制和魯棒控制,在時(shí)間域內(nèi),采用狀態(tài)控制的方法進(jìn)行系統(tǒng)分析,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)在所處的環(huán)境以及狀態(tài)對(duì)其下一步的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè),然后用狀態(tài)方程的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行描述。

        2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法

        對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì),常用的設(shè)計(jì)方法主要包括組合法、取代法和整體法。

        2.1 組合法

        組合法是通過(guò)整合功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的一種方法,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要將具有不同功能的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊組成成機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化是為了實(shí)現(xiàn)其功能的多樣化,當(dāng)利用簡(jiǎn)單的電子或者機(jī)械已經(jīng)不能順利完成制定的任務(wù)時(shí),為了強(qiáng)化系統(tǒng)的功能性,可以將幾個(gè)不同功能模塊進(jìn)行整合,形成一個(gè)具有多功能模塊的綜合系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)其一體化設(shè)計(jì),不同的功能模塊通過(guò)相互作用對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組合法在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛,尤其是在數(shù)控機(jī)床方面應(yīng)用非常多,能夠取得良好的效果,表現(xiàn)出多種優(yōu)勢(shì),使數(shù)控機(jī)床的功能呈現(xiàn)出多樣化特點(diǎn),有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外,采用組合法進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),并不需要重新設(shè)計(jì),而是將各種功能模塊整合在一起,因此一體化設(shè)計(jì)的周期比較短,設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便,應(yīng)用非常廣泛。

        2.2 取代法

        取代法也是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的常用方法,在電子化產(chǎn)品的一體化設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛,取代法就是采用電子線路代替機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。機(jī)械控制結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,但是采用機(jī)械控制結(jié)構(gòu)完成生產(chǎn)任務(wù),運(yùn)行過(guò)程比較單一,因此運(yùn)行生產(chǎn)的效率低下。而采用電子線路代替及系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu),就能夠改變機(jī)械控制結(jié)構(gòu)運(yùn)行單一的缺陷,取得較好的效果。采用電子線路控制,整個(gè)過(guò)程需要分布進(jìn)行。首先需要在微型的計(jì)算機(jī)或者控制器上編碼出電子線路的相應(yīng)程序,這樣才能有效將電子線路和機(jī)械控制結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起,然后進(jìn)行取代工作,接觸式控制器也可以采用凸輪和變速結(jié)構(gòu)等代替。通過(guò)取代法,不僅能夠簡(jiǎn)化傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu),同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)一體化設(shè)計(jì),不斷提升產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

        2.3 整體法

        采用整體法設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品,是將電子部分和機(jī)械部分有機(jī)結(jié)合,充分利用電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù),從整體視角對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種基于整體的設(shè)計(jì)需要花費(fèi)較大的時(shí)間,同時(shí)在設(shè)備成本上也更大,但是其由于是基于整體的設(shè)計(jì),因此能夠表現(xiàn)出創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論,和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式不同,可以全面提升機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,體現(xiàn)出了設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新性。

        三種不同設(shè)計(jì)法的比較見(jiàn)表1。

        3 結(jié)語(yǔ)

        機(jī)電控制系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用,是一種融合多種技術(shù)的綜合性技術(shù)系統(tǒng),在新時(shí)代下,人們對(duì)機(jī)電一體化的需求越來(lái)越大,機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的方法主要有組合法、取代法和整體法,不同設(shè)計(jì)方法各有優(yōu)勢(shì),可以提高機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn)

        [1]黎洪洲.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].信息系統(tǒng)工程,2013,17(08):36-37.

        [2]李進(jìn)生.淺析機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù),2013,30(01):73-74.

        [3]潘六壽.淺析機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息,2015,5(01):59-59.

        作者簡(jiǎn)介

        馬榮鴻(1995-),男,廣西壯族自治區(qū)人?,F(xiàn)讀于重慶大學(xué)。

        作者單位

        重慶大學(xué) 重慶市 400044

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