張凱

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

機電控制系統(tǒng)自動控制技術與一體化設計探討

張凱

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

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

機電控制系統(tǒng)；自動控制技術；一體化設計；智能電器

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

1 自動控制技術與一體化設計

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

1.1 自動控制技術

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

1.2 一體化設計

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

1.3 機電控制系統(tǒng)自動控制技術

自動控制技術屬于一種通過操作控制器對遠程控制對象進行控制及操作的智能化技術，自動控制原理屬于自動控制技術的主要理論依據(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，主要是由機械部件及電器部件2方面共同進行的，自動控制系統(tǒng)中自動控制技術的作用較大?，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)學工具的集合論、矩陣論及線性代數(shù)等專業(yè)知識進行探索及研究，采用這些專業(yè)數(shù)學知識對最優(yōu)控制、隨機控制、自適應控制及魯棒控制等進行研究，根據(jù)狀態(tài)控制的方式進行分析，結合系統(tǒng)所在的具體環(huán)境及位置進行狀態(tài)的預測，采用狀態(tài)方程對最終的系統(tǒng)過程進行總結及描述；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)學工具中的數(shù)學函數(shù)傳遞、普拉斯變換等專業(yè)知識對系統(tǒng)進行有效分析，在負反饋閉環(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 機電控制系統(tǒng)的一體化設計分析

機電一體化設計在電子及機械等領域的體現(xiàn)較明顯，整個機電控制系統(tǒng)的完善依靠著機電一體化加工技術的強化，機電一體化的發(fā)展加快了機電智能化的發(fā)展。機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)中較為復雜及龐大的生產(chǎn)規(guī)模，應設計針對性的模塊化產(chǎn)品標準。

2.1 機電一體化設計的技術

機電一體化設計技術中主要包括計算機輔助技術及機械技術2種，計算機輔助技術在機電一體化發(fā)展過程中主要是指針對信息數(shù)據(jù)進行處理的表現(xiàn)，計算機輔助技術通過計算機進行運算及信息交換等操作；機電產(chǎn)品的主要功能是依靠機械技術進行發(fā)展的，機械技術與電子技術的結合能有效促進技術的進步。隨著經(jīng)濟技術的不斷發(fā)展及生產(chǎn)力的提高，機械技術的發(fā)展隨著時代的發(fā)展發(fā)生了變化。

2.2 機電一體化設計的方式

2．2．1 組合法

組合法主要是通過有效組合機械產(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)，在進行組合設計的過程中應進行整體組合，切忌進行單一組合，單一組合的方式無法達到預期的使用目標。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。針對小型的制造企業(yè)，組合法的設計制造成本較低，在試用期間進行生產(chǎn)及維修方面的操作更加便利，質(zhì)量有所保證。

2．2．2 整體設計法

整體設計法主要是指針對機械部分及機械產(chǎn)品的電力部分進行設計后，將其結合起來運用的一種設計方法。針對機械部分及機械產(chǎn)品的電力部分進行連接設計能有效提高機電產(chǎn)品的性能，降低機電產(chǎn)品的成本，機電整體設計方式主要是在傳統(tǒng)設計理念的基礎上進行設計創(chuàng)新，學習傳統(tǒng)設計過程中好的部分，摒棄傳統(tǒng)設計中不利于發(fā)展的思維進行設計，優(yōu)化了性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，達到了預期的目標。

2．2．3 取代法

取代法屬于機電一體化設計過程中經(jīng)常會使用的一種方式，尤其在電子化產(chǎn)品的設計過程中最為常見，其主要是指通過將原有的機械控制結構采用電子線路進行取代的方式進行設計。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，機械控制結構屬于最為基礎及重要的部分，雖然機械控制結構的地位非常重要，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、合理的方式取代機械控制結構，以此提高生產(chǎn)效率及運行過程顯得尤為重要。采用電子線路進行設計能豐富及拓展機械控制結構的運行，但使用電子線路取代機械控制結構的過程需要注意的是應分步進行——利用微型計算機對電子線路的各個程序進行編碼后，連接機械控制結構與電子線路，進行取代操作，可以采用凸輪及變速結構對接觸式控制器進行取代，優(yōu)化傳統(tǒng)機械的組成結構，有效實現(xiàn)一體化設計，提高產(chǎn)品的使用效率及性能。

3 結束語

機電控制系統(tǒng)中的機電一體化主要是在自動化控制技術與機電控制技術的有機結合下，對企業(yè)的相應設備及生產(chǎn)進行調(diào)整的過程，機電控制系統(tǒng)中自動控制技術及一體化設計能有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動企業(yè)向著智能化及綠色化發(fā)展。應重視信息技術的應用，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)，促進經(jīng)濟模式的進步及發(fā)展，制訂機電一體化的發(fā)展目標。

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〔編輯：張思楠〕

TP273

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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，學士學位，研究方向為電氣工程及其自動化。