褚春平

摘 要：機(jī)電控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分。而一體化設(shè)計(jì)與機(jī)電控制系統(tǒng)有著十分緊密的聯(lián)系，并且直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。文章針對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，希望未來(lái)我國(guó)的工業(yè)有更大的發(fā)展。

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)

自從進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代。在這一百多年間，人類社會(huì)的生產(chǎn)力得到了巨大提升，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量也在不斷提高，各行各業(yè)得到了迅猛發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到機(jī)電控制系統(tǒng)當(dāng)中。通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，并且降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)入21世紀(jì)以后，信息技術(shù)的發(fā)展又進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，并逐步實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

1 機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)

機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)主要分為兩個(gè)部分，分別是機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制原理。要想充分發(fā)揮機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的作用，就必須要了解這兩個(gè)部分的理論知識(shí)，才能更好地開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。

1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)

所謂的機(jī)電控制系統(tǒng)，指的就是機(jī)械設(shè)備在無(wú)人參與的情況下，根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的運(yùn)行方式來(lái)運(yùn)行，從而完成生產(chǎn)工作。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電控制系統(tǒng)主要連接的就是控制對(duì)象以及控制器。從整體來(lái)看，機(jī)電控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1，其中包含計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、信息數(shù)據(jù)分析技術(shù)、電力電子技術(shù)以及微電子技術(shù)。除此之外，根據(jù)生產(chǎn)要求還會(huì)增加傳感檢測(cè)技術(shù)以及通信技術(shù)。任何技術(shù)之間絕不是單獨(dú)運(yùn)作，而是需要將不同的技術(shù)融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能，搭建一套完整、穩(wěn)定、安全的機(jī)電控制系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，機(jī)電控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域以及行業(yè)當(dāng)中，并有效提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，保障了生產(chǎn)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性，降低了人力成本，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高作出了巨大貢獻(xiàn)。

1.2 自動(dòng)控制原理

自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)自動(dòng)控制原理。這是因?yàn)?，自?dòng)控制技術(shù)只是技術(shù)上的一種方式，而自動(dòng)控制原理則是自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)。從當(dāng)前自動(dòng)控制原理的研究情況來(lái)看，主要包含兩種理論，分別是現(xiàn)代控制理論和經(jīng)典控制理論。經(jīng)典控制理論研究的是單變量、線性、不變量的系統(tǒng)。該理論的研究通常需要數(shù)學(xué)工具拉普拉斯變換、數(shù)學(xué)方法函數(shù)傳遞的支持，并以此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析。而現(xiàn)代控制理論的研究通常針對(duì)的是非線性、多變量的系統(tǒng)。需要的數(shù)學(xué)工具包括線性代數(shù)、矩陣論和集合論。該理論的研究?jī)?yōu)勢(shì)在于能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)下一步可能發(fā)生的狀態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的系統(tǒng)控制，確保生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性[1]。

圖1 機(jī)電控制系統(tǒng)構(gòu)成

2 機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)思路

機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)對(duì)于提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量有著十分重要的作用。因此，工業(yè)化改革必須要強(qiáng)化一體化設(shè)計(jì)。而機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)并不是隨意就能夠完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)機(jī)電系統(tǒng)本身特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品功能等有深入的了解，并充分考慮到生產(chǎn)的實(shí)際需求，這樣才能設(shè)計(jì)出對(duì)生產(chǎn)有利的一體化系統(tǒng)。除此之外，整個(gè)系統(tǒng)必須要具備模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化以及人格化的特點(diǎn)。這樣一來(lái)，才能保障機(jī)電控制系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。最后 ，設(shè)計(jì)人員一定要注重功能模組的優(yōu)化配置，確保不同功能板塊不會(huì)產(chǎn)生矛盾沖突。只有這樣，才能保障系統(tǒng)的一體化、整體化，為生產(chǎn)提供更多幫助。

3 機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)前機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)來(lái)看，常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法有3種，分別是組合法、取代法和整體法。

3.1 組合法

組合法是當(dāng)前應(yīng)用得較為廣泛的一體化設(shè)計(jì)之一。特別是在數(shù)控機(jī)床方面，組合法的應(yīng)用能夠讓數(shù)控機(jī)床發(fā)揮不同的作用，呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)品是生產(chǎn)效率。所謂的組合法指的就是將不同功能模塊組合在一起的一體化設(shè)計(jì)。相比起其他方法，組合法的優(yōu)勢(shì)在于是由不同功能模塊組成，故此并不需要將所有設(shè)計(jì)推翻重來(lái)，而只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行功能模塊整合即可，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，需要的時(shí)間較短。需要注意的是，在機(jī)電控制系統(tǒng)中，不同的功能模塊有著不同的特性和功能，因此，在組合的過(guò)程中需要進(jìn)行根據(jù)功能模塊來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免不同功能模塊之間發(fā)生矛盾沖突，否則必然會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作產(chǎn)生影響[2]。

3.2 取代法

取代法在當(dāng)前機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中也較為常見(jiàn)。相比組合法，取代法較多應(yīng)用于電子化產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)中。這是因?yàn)?，取代法的操作方法就是利用電子線路來(lái)替代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，因此，在電子化產(chǎn)品的生產(chǎn)中，取代法有著天然優(yōu)勢(shì)。之所以利用電子線路來(lái)替代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，是因?yàn)殡m然機(jī)械控制結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的部分之一。但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的運(yùn)行較為單一，導(dǎo)致生產(chǎn)效率得不到有效提高。而利用電子線路來(lái)替代，那么就能改變運(yùn)行單一的問(wèn)題，從而提高生產(chǎn)效率。由于取代法需要利用電子線路，那么在應(yīng)用過(guò)程中就需要計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的輔助，這樣才能實(shí)現(xiàn)電子線路的取代，實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)。取代法除了改變傳統(tǒng)的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量以外，還能夠?qū)崟r(shí)采集、分析生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，以此不斷優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，有效提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[3]。

3.3 整體法

在機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)當(dāng)中，整體法有著十分廣泛的應(yīng)用。整體法與取代法有著相似之處，不同的是整體法是將電子部分與機(jī)械部分進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)，而非取代法中由電子線路取代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)。整體法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，讓控制系統(tǒng)具備多樣的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)新型設(shè)計(jì)理論的研究也有所幫助。但是，整體法對(duì)于設(shè)計(jì)的要求較高，通常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本才能真正實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，企業(yè)需要根據(jù)自身的實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行選擇。這樣一來(lái)，才能在保障生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)之上，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

3.4 3種一體化設(shè)計(jì)法的差異

從3種一體化設(shè)計(jì)法的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，3種方法存在不同的優(yōu)勢(shì)，能夠應(yīng)用在不同領(lǐng)域（見(jiàn)表1）。組合法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，同時(shí)由于是不同的現(xiàn)有功能模塊組合而成，因此相比其他設(shè)計(jì)法所需的時(shí)間較短，比較適合應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床方面。而取代法的優(yōu)勢(shì)則在于能夠簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在提高機(jī)械運(yùn)行效率和質(zhì)量的同時(shí)也能夠降低機(jī)械維護(hù)成本，以此為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。相比起組合法與整體法，取代法比較適合應(yīng)用于電子化產(chǎn)品的生產(chǎn)。與組合法和取代法不同的是，整體法從整個(gè)技術(shù)和設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)，更加新穎并且富有創(chuàng)新精神。整體法適合用于各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)，對(duì)于改善工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，提高社會(huì)生產(chǎn)力有著十分重要的作用。當(dāng)然，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中還需要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)狀況來(lái)挑選合適的一體化設(shè)計(jì)方法，這樣才能進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著工業(yè)化程度的不斷加深，機(jī)電控制系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用以及一體化設(shè)計(jì)必不可少。而要想進(jìn)一步強(qiáng)化一體化設(shè)計(jì)，首先需要了解的就是自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)，在進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)時(shí)，企業(yè)一定要根據(jù)自身的實(shí)際情況，包括運(yùn)營(yíng)狀況、生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)產(chǎn)品等來(lái)挑選合適的一體化設(shè)計(jì)方案。這樣才能確保機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)真正發(fā)揮作用，有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，讓企業(yè)能夠在市場(chǎng)上獲得更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，以此促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙磊，張安良.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].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（21）：2986.

[2]劉敏.基于機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)分析[J].電子世界，2018（15）：206.

[3]楊海濤.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].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（14）：834.

[4]徐鐵.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].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（18）：901.