沈現(xiàn)磊

摘要：現(xiàn)在，社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術水平不斷提高，機電一體化系統(tǒng)逐漸得到了改良和優(yōu)化，這使機電一體化系統(tǒng)設計迎來了新的發(fā)展機遇，也面臨著更加嚴峻的考驗。機電一體化系統(tǒng)設計不可能一蹴而就，它需要經(jīng)歷一段時間的研究和實驗。文章就對機電一體化系統(tǒng)設計進行了深入的剖析，旨在為相關從業(yè)人員提供參考與幫助。

關鍵詞：機電一體化系統(tǒng);設計分析

導言

新形勢下，國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)獲得了許多重大的創(chuàng)新成果，以前單一的技術應用形式逐漸發(fā)生變化，比如機電一體化就是工業(yè)生產(chǎn)中的新的模式，通過多種技術的不斷融合提升了相應技術的應用性。它實現(xiàn)了機械制造技術、計算機電子技術、信息網(wǎng)絡技術等的有機融合，并有效的應用到工業(yè)生產(chǎn)之中，當前許多的生產(chǎn)設備都已實現(xiàn)了機電一體化。而控制系統(tǒng)就屬于機電一體化的關鍵，能夠用于數(shù)據(jù)處理及自動控制，利用計算機接口與外界設備的連接，實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)各模塊的可靠運行。

1機電一體化控制系統(tǒng)的基本概述

機電控制系統(tǒng)是指將工作運行中一系列的相關運行技術連接起來，并將特定裝置進行有效的固定，依據(jù)生產(chǎn)流程形成一整套的生產(chǎn)動作，有效控制進行工作生產(chǎn)，完成生產(chǎn)工作。在系統(tǒng)形成的過程中，融合了大量的技術手段，比如，互聯(lián)網(wǎng)技術、網(wǎng)絡通訊技術、電力技術等，對機電控制系統(tǒng)進行不斷的完善，最終將其應用在實際的生產(chǎn)工作中，實現(xiàn)各項技術之間的兼容共存，指導各部分相關的工作。機電控制系統(tǒng)的完善與發(fā)展大大提升了人類工作的效率，同時也大大提升企業(yè)發(fā)展效益。例如，將機電控制系統(tǒng)中的遠程控制系統(tǒng)應用在實際工作中，工作人員僅僅使用計算機就能夠實現(xiàn)生產(chǎn)工作的遠程控制，節(jié)省人力管理時間，提升企業(yè)生產(chǎn)效益。實際工作中，遠程控制主要分為兩種，一是保持型的遠程控制系統(tǒng)，保持型遠程控制系統(tǒng)可以對生產(chǎn)工作進行實施的監(jiān)督管理;二是人機互動型控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)人機之間的互動管理。從本質上來說，科技的發(fā)展是決定著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，只有通過科技的創(chuàng)新發(fā)展才能獲得期望的成果。機電一體化就是以科技創(chuàng)新為引導，將多種技術結合起來構成一體化的控制系統(tǒng)。這不但提高了對各類資源的使用效率，也加快了企業(yè)經(jīng)營效益的提升。其次，自動控制的實現(xiàn)，是機電一體化的最基礎功能，逐步擺脫了過多的人工因素，實現(xiàn)了機械生產(chǎn)的自動化運行?？刂葡到y(tǒng)是由控制設備、執(zhí)行單位、被控元素等組成，并利用接口實現(xiàn)連接，構成工作回路。其工作原理為：先是發(fā)送指令信號，設定控制數(shù)據(jù)，并利用檢測設備收到外來信號，接著傳送至控制裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，將結果傳送至執(zhí)行單位，實現(xiàn)動作執(zhí)行，將指令應用于被控元素，使其處于系統(tǒng)的設計狀態(tài)，最后利用被控元素輸送相應數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了機電一體化的系統(tǒng)控制。

2機電一體化的控制系統(tǒng)設計原則

2.1精確性原則

在開展系統(tǒng)調測時，輸出命令與設計命令之間的差值不能太大，而且要在不降低系統(tǒng)可用性的前提下盡可能的減低誤差。精確度與產(chǎn)品生產(chǎn)的精密值息息相關，也影響著系統(tǒng)運行的最終成果。

2.2平穩(wěn)性原則

確保系統(tǒng)的平穩(wěn)性是為了保證產(chǎn)品的結果與設計一致，而且在外來因素的影響下，也不會出現(xiàn)產(chǎn)品質量問題。特別是在閉環(huán)情況下，非常易于遭受數(shù)據(jù)不匹配的困擾，造成系統(tǒng)波動而影響到正常運行。

2.3快捷性原則

快捷性的要求是系統(tǒng)避免差錯值的效率以及解決異常情況的效率要快，由于當系統(tǒng)出現(xiàn)差錯值時，會影響正常運行或出現(xiàn)質量問題，所以需要在最快的情況下避免系統(tǒng)差值，確保系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

3機電一體化的控制系統(tǒng)設計應用

機電一體化的控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用非常廣泛，主要的設計應用包括如下幾方面：一是，挖掘機的生產(chǎn)制造，利用模擬理論及控制原理，測定液壓設備中泵的輸送壓強、控制壓強以及別的數(shù)據(jù)，進而將相應數(shù)據(jù)輸送到控制系統(tǒng)之中，調配挖掘機的工作形式，從而完成控制系統(tǒng)的設計使用。二是，壓縮機的生產(chǎn)制造，利用控制系統(tǒng)測定振動輪內(nèi)的偏心塊振動路徑，進而確定其運行加速度，運用傅里葉變換等公式，得出壓實參數(shù)，從而實現(xiàn)了壓縮機運行控制的目標。三是，在國際上的起重生產(chǎn)制造領域，已用到了控制系統(tǒng)的相應功能，實現(xiàn)了實際生產(chǎn)與設計理論的有效結合，對計算機技術的運用使得機械控制能夠像人工作業(yè)一樣方便，但工作效率及可靠性要更高。

4機電一體化系統(tǒng)的設計策略

4.1縱向分層設計法

縱向分析設計法主要從機電一體化系統(tǒng)的整體來考慮，對機電一體化系統(tǒng)的縱向結構和功能進行系統(tǒng)化設計，從而使機電一體化系統(tǒng)的結構層次更加分明，并且提高結構層次與組織架構的對應性。當面對不同的操作任務時，可以實現(xiàn)不同任務由不同結構層次負責，使機電一體化系統(tǒng)的結構層次得到充分的利用，體現(xiàn)了機電一體化系統(tǒng)縱向設計的精細化和科學化，實現(xiàn)了機電一體化系統(tǒng)宏觀設計和微觀設計的有機結合。當然，宏觀設計和微觀設計隸屬不同的機構層次。宏觀設計具有一定的戰(zhàn)略性，主要為了實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的經(jīng)濟目標和技術目標，主要在結合企業(yè)的管理層意見的基礎上，再考慮企業(yè)高級技術進行完成;微觀設計也屬于戰(zhàn)略性設計，但是其戰(zhàn)略性主要體現(xiàn)在具體的設計技術和方案等方面，因此微觀設計一般由技術部門獨立完成。

4.2橫向分塊設計法

在應用機電一體化系統(tǒng)橫向分塊設計法時，主要包括以下方式：替代法。替代法主要是將機械中的復雜部件進行替換，將電子元件取代原有機械部件的位置，從而完善機械的功能，使機電一體化系統(tǒng)更加的優(yōu)化。例如，在對齒輪調速系統(tǒng)進行調整時，可利用伺服機電來彌補齒輪調速系統(tǒng)的不足，擴大調速范圍和調速精度，從而使扭矩發(fā)生轉變，讓機電一體化系統(tǒng)的機構更加簡潔，使機電一體化系統(tǒng)制造的周期得到縮減。值得注意的是，在進行電子原件的替換時，必須嚴格遵守摩爾定律，從而在確保機電一體化系統(tǒng)性能的基礎上，減低生產(chǎn)的投入。而且隨著科學技術水平的提高，電子原件替代法也將成為機電一體化系統(tǒng)設計的趨勢之一;融合法。顧名思義，融合法主要是將各種元素進行統(tǒng)一和融合，從而形成獨特的功能部件，確保要素之間的機電參數(shù)相互匹配;組合法。組合法主要是在融合法的基礎上，將融合法制造而成的部件、模塊等進行相互組合，從而形成各種機電一體化系統(tǒng)。這點在我們的日常生活中也較為常見，例如，將收音機與錄音機進行組合，就形成了收錄機，將手機與攝像機進行組合，就形成了可以進行攝像的手機。但是，組合法的應用并不是簡單的疊加，而是要充分考慮機電一體化系統(tǒng)的整體性，從而實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)設計的科學性和合理性。

結語

總的來講，機電一體化的控制系統(tǒng)已在機械行業(yè)內(nèi)得到大量應用，其特殊的性能及方便的控制使得人們在選用機械設備時更加青睞該類設備。盡管機電一體化的控制系統(tǒng)設計發(fā)展已較為完善，各種配套系統(tǒng)及工具也越來越趨于充實，但還要看到其在實際使用過程中的問題，從創(chuàng)新發(fā)展的角度，對其繼續(xù)的研究和探索下去，面對各行業(yè)的需求，設計出可用性強、效率更高的控制系統(tǒng)。對機電一體化的控制系統(tǒng)的探究也要立足當下，進一步提高計算機技術以及機械電子技術，為國內(nèi)在機電一體化領域的不斷發(fā)展打下基礎。

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