機(jī)電一體化電機(jī)控制前景展望

摘要：本文主要在對(duì)于機(jī)電一體化概念含義進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)于機(jī)電一體化的發(fā)展應(yīng)用分析，以及對(duì)于機(jī)電一體化的電機(jī)控制和保護(hù)特點(diǎn)分析，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)電一體化電機(jī)控制的前景進(jìn)行展望分析，以推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展與在實(shí)際中的應(yīng)用推廣。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電機(jī)控制；發(fā)展?fàn)顩r；應(yīng)用范圍；保護(hù)方式；前景；分析

機(jī)電一體化是一種將先進(jìn)的電子技術(shù)引入并應(yīng)用到機(jī)電設(shè)備的信息處理以及控制系統(tǒng)，或者是動(dòng)力系統(tǒng)等相關(guān)主控制功能系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)的相結(jié)合，從而構(gòu)成一個(gè)完成的整體系統(tǒng)，并在機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。在我國(guó)，機(jī)電制造生產(chǎn)以及行業(yè)發(fā)展最早開始于上世紀(jì)六十到七十年代，并且在上世紀(jì)八十年代時(shí)期出現(xiàn)過(guò)一陣高速發(fā)展?fàn)顩r。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)以及國(guó)家政策體制的支持，機(jī)電設(shè)備制造以及機(jī)電行業(yè)的發(fā)展得到了很大的突破和進(jìn)步提升。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提高以及工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展中，機(jī)電一體化已經(jīng)逐漸作為一門新興學(xué)科，被進(jìn)行研究學(xué)習(xí)與進(jìn)行工業(yè)開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。進(jìn)行機(jī)電一體化的相關(guān)分析與研究中，機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)不僅包含各種自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)，而且還包括工業(yè)機(jī)械技術(shù)和接口生產(chǎn)技術(shù)等，它是一種將多種技術(shù)集為一體的，具有先進(jìn)性特征的生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)與技術(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具有高質(zhì)、低耗以及多功能、穩(wěn)定可靠等價(jià)值特征與優(yōu)勢(shì)。本文就將結(jié)合機(jī)電一體化的概念含義，在對(duì)于機(jī)電一體化應(yīng)用發(fā)展分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)于機(jī)電一體化電機(jī)控制與保護(hù)方式的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)電一體化電機(jī)控制前景展望分析。

1、機(jī)電一體化的含義概述

在生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域中，機(jī)電一體化主要是指通過(guò)將先進(jìn)的電力電子技術(shù)引入到信息處理以及控制、動(dòng)力等機(jī)構(gòu)主功能控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)與機(jī)械裝置相結(jié)合情況下，形成一種新的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式總稱。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于機(jī)電一體化的概念以及含義內(nèi)容的理解也越來(lái)越廣泛，但是從整體上來(lái)講，對(duì)于機(jī)電一體化進(jìn)行理解最基本的概念特征就是，它是一種通過(guò)綜合運(yùn)用各種計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息交換技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、軟件技術(shù)等各種群體技術(shù)，在以合理的進(jìn)行配置和布局各種功能單元，以及進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的情況下，進(jìn)行高可靠性以及高質(zhì)量、多功能、低能耗等價(jià)值意義實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)工程技術(shù)。此外，需要注意的是，機(jī)電一體化系統(tǒng)工程技術(shù)在滿足上述系統(tǒng)技術(shù)基本特征的情況下，還具有使整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化為基本特征。

此外，對(duì)于機(jī)電一體化的理解，除了上述的機(jī)電一體化系統(tǒng)以及與機(jī)電一體化系統(tǒng)有關(guān)的各種技術(shù)，機(jī)電一體化的概念含義理解中，還包含機(jī)電一體化的相關(guān)產(chǎn)品，比如，在實(shí)際應(yīng)用中比較常見的一種DSP等，它就是機(jī)電一體化系統(tǒng)中需要應(yīng)用到的一種產(chǎn)品裝置，通常情況下，這種機(jī)電一體化裝置產(chǎn)品主要是依托機(jī)電一體化融合的各種技術(shù)手段，以進(jìn)行機(jī)電一體化中的電機(jī)產(chǎn)品的保護(hù)控制為主要作用目的。所以，在進(jìn)行機(jī)電一體化概念含義的理解過(guò)程中，需要明白機(jī)電一體化是一種技術(shù)與產(chǎn)品的總稱，機(jī)電一體化的概念含義理解中不僅包含技術(shù)，而且還包含有產(chǎn)品方面的內(nèi)容。在傳統(tǒng)對(duì)于機(jī)電一體化的概念含義理解中，將機(jī)電一體理解為微電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)、其它新技術(shù)的一種簡(jiǎn)單組合，是一種錯(cuò)誤的概念含義理解，而真正意義上的機(jī)電一體化則是指基于微電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等群體技術(shù)有機(jī)融合實(shí)現(xiàn)的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)，并且正是由于這種綜合系統(tǒng)技術(shù)的保障作用，機(jī)電一體化裝置產(chǎn)品在電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用實(shí)現(xiàn)時(shí)，才能夠?qū)崿F(xiàn)較好的保護(hù)與控制作用。

2、機(jī)電一體化的發(fā)展與應(yīng)用分析

2.1 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r分析

結(jié)合機(jī)電一體化的興起與發(fā)展過(guò)程，大致上可以將機(jī)電一體化的發(fā)展劃分為三個(gè)階段，也就是機(jī)電一體化發(fā)展興起的初級(jí)階段以及機(jī)電一體化的蓬勃發(fā)展階段、機(jī)電一體化發(fā)展的新階段等。首先，機(jī)電一體化發(fā)展興起的初級(jí)階段，主要是指機(jī)電一體化的興起發(fā)展階段，機(jī)電一體化的最初發(fā)展興起時(shí)間主要為上世紀(jì)70年代以前，它主要是在國(guó)外新技術(shù)的發(fā)展與引進(jìn)應(yīng)用推動(dòng)下，機(jī)電行業(yè)研究開發(fā)與應(yīng)用中，也逐漸將國(guó)外先進(jìn)的新技術(shù)引進(jìn)應(yīng)用到機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)研究與性能提升上，以此來(lái)進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品的完善與發(fā)展，并且在國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品的研究開發(fā)與性能完善也得到了一定的推動(dòng)發(fā)展，從而就形成了機(jī)電一體化興起發(fā)展的初級(jí)階段。但是，根據(jù)這一階段中機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展情況來(lái)看，由于電子技術(shù)發(fā)展水平與推廣應(yīng)用的局限性，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的開發(fā)與研究應(yīng)用發(fā)展也具有很大的不完善性和初級(jí)性。

而在機(jī)電一體化的蓬勃發(fā)展階段，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的蓬勃發(fā)展主要得益與這一時(shí)期通信技術(shù)以及控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速與大幅度發(fā)展提升，在機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用中，一些大規(guī)模、甚至是超大規(guī)模的集成電路技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展與在機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)中的開發(fā)應(yīng)用等，都促進(jìn)了機(jī)電一體化的蓬勃發(fā)展形成。

最后，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展的新階段主要是指上世紀(jì)九十年代以后，這一時(shí)期隨著機(jī)電一體化的發(fā)展與進(jìn)步，已經(jīng)逐漸進(jìn)入到一個(gè)深入發(fā)展的階段時(shí)期，并且是機(jī)電一體化發(fā)展的嶄新時(shí)期。這一時(shí)期，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的深入發(fā)展主要得益于兩個(gè)方面的原因，一方面是由于在學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域，機(jī)電一體化作為一種學(xué)科體系已經(jīng)得到了廣泛并且足夠的關(guān)注和重視，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的發(fā)展研究越來(lái)越多，并且越來(lái)越深入；另一方面，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中，光纖技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能控制等技術(shù)得到了快速的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，這對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的研究發(fā)展有著很大的推動(dòng)作用，并且逐漸促成機(jī)電一體化學(xué)科體系發(fā)展朝著完整科學(xué)體系的發(fā)展方向進(jìn)步。

2.2 機(jī)電一體化的應(yīng)用分析

結(jié)合現(xiàn)階段機(jī)電一體化的發(fā)展與應(yīng)用情況，目前，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床以及自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)線等范圍領(lǐng)域，并且以這些兩個(gè)范圍領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。此外，在其他一些范圍領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的應(yīng)用也有實(shí)現(xiàn)，機(jī)電一體化具有相對(duì)比較廣泛和普遍的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

首先，機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，主要體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)等方面。隨著數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床設(shè)備以及數(shù)控技術(shù)在功能與結(jié)構(gòu)、操作、控制技術(shù)水平等方面，都有了較大的改善與提高，而機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)在數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，則在很大程度上對(duì)于數(shù)控機(jī)床設(shè)備與數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步完善提高具有更加積極的作用和意義。比如，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，運(yùn)用機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方式，由于機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中開放性的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，也就是為了滿足設(shè)計(jì)內(nèi)容中硬件體系結(jié)構(gòu)與功能模塊的接口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有較大的兼容性以及層次性等特點(diǎn)，能夠最大限度的提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品用戶的收益等，就是數(shù)控機(jī)床或數(shù)控技術(shù)設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)作用。此外，機(jī)電一體化在各種自動(dòng)化設(shè)備以及自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)實(shí)例也有很多，比如印刷包裝生產(chǎn)線中的機(jī)電一體化應(yīng)用，或者是郵政信函自動(dòng)分撿處理生產(chǎn)線中的機(jī)電一體化應(yīng)用等。

3、機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)特點(diǎn)分析

在機(jī)電一體化的一些系統(tǒng)產(chǎn)品與技術(shù)中，機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)實(shí)現(xiàn)，主要是通過(guò)一些機(jī)電一體化控制保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的。通常情況下，電機(jī)控制與保護(hù)中應(yīng)用的機(jī)電一體化控制保護(hù)裝置，對(duì)于機(jī)電一體化應(yīng)用的自動(dòng)化保護(hù)控制系統(tǒng)的保護(hù)控制運(yùn)行，不僅具有較好的保護(hù)控制作用，并且在自動(dòng)化系統(tǒng)控制保護(hù)運(yùn)行應(yīng)用中，具有比較突出的節(jié)能降耗功能作用和優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的一種控制保護(hù)應(yīng)用裝置。另一方面，機(jī)電一體化控制保護(hù)裝置在自動(dòng)化電機(jī)控制與保護(hù)運(yùn)行中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，也是對(duì)于國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策以及節(jié)能減排發(fā)展要求的順應(yīng)和體現(xiàn)，具有積極的效益與作用意義。

結(jié)合現(xiàn)階段實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中電機(jī)控制與保護(hù)的情況，電機(jī)控制與保護(hù)實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制與保護(hù)裝置中，還存在有很多比較突出并且嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)于電機(jī)的控制與保護(hù)質(zhì)量效果以及生產(chǎn)運(yùn)行的安全等，都有著一定的不利影響和作用。例如，在煤礦開采生產(chǎn)中應(yīng)用的井下電機(jī)控制保護(hù)設(shè)備中，以鼠籠式異步電機(jī)為例，該類型電機(jī)的控制保護(hù)裝置在運(yùn)行應(yīng)用過(guò)程中，就容易出現(xiàn)故障，并且故障問(wèn)題的發(fā)生率比較高，對(duì)于整個(gè)井下電機(jī)設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響，甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)煤礦礦井的井下開采作業(yè)安全，導(dǎo)致煤礦開采生產(chǎn)中不安全事故與問(wèn)題的發(fā)生。通常情況下，在電機(jī)設(shè)備中，電機(jī)控制與保護(hù)裝置的控制保護(hù)原理，多是以電磁原理和電熱原理為主，也就是說(shuō)電機(jī)控制保護(hù)裝置在運(yùn)行控制與保護(hù)過(guò)程中，通過(guò)熔斷器設(shè)備進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行中的短路問(wèn)題保護(hù)實(shí)現(xiàn)，或者是在電機(jī)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)控制與保護(hù)裝置使用熱繼電器對(duì)于電機(jī)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中過(guò)載故障問(wèn)題進(jìn)行保護(hù)和控制實(shí)現(xiàn)，以保證電機(jī)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在進(jìn)行電機(jī)設(shè)備與裝置的生產(chǎn)制造過(guò)程中，對(duì)于先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越多，電機(jī)設(shè)備制造也得到了一定的發(fā)展和進(jìn)步。但是，由于現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)發(fā)展與電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)制造需求的推動(dòng)，進(jìn)行電機(jī)設(shè)備制造過(guò)程中，對(duì)于電機(jī)設(shè)備的輸出功率以及輸出轉(zhuǎn)矩等的設(shè)置實(shí)現(xiàn)越來(lái)越大，而另一方面，電機(jī)制造中對(duì)于電機(jī)設(shè)備的體積質(zhì)量設(shè)計(jì)制造卻越來(lái)越小，這些都有電機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造提出新的要求，要想滿足和實(shí)現(xiàn)對(duì)于電機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，就必須從電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)制造的方式手段上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。另一方面，在電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，自動(dòng)化水平的不斷完善提高，促使電機(jī)設(shè)計(jì)制造中工作狀態(tài)的改變，從而造成電機(jī)設(shè)備的起動(dòng)與制動(dòng)頻率設(shè)計(jì)制造要求更高等，這都是電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)制造發(fā)展中需要進(jìn)行考慮的重要問(wèn)題。

4、機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)前景展望

結(jié)合上述對(duì)于電機(jī)控制與保護(hù)的特點(diǎn)問(wèn)題以及機(jī)電一體化電機(jī)控制保護(hù)優(yōu)勢(shì)分析，在電機(jī)控制與保護(hù)發(fā)展中，機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)具有非常廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景價(jià)值。

根據(jù)上述對(duì)于電機(jī)控制保護(hù)特征原理以及問(wèn)題的分析，可以知道，當(dāng)前電機(jī)控制與保護(hù)裝置發(fā)展中，急需新的發(fā)展突破點(diǎn)。而數(shù)字化優(yōu)勢(shì)電機(jī)控制與保護(hù)裝置發(fā)展實(shí)現(xiàn)的主要方向和趨勢(shì)，因此，對(duì)于電機(jī)控制與保護(hù)裝置來(lái)講，機(jī)電一體化也是電機(jī)控制與保護(hù)發(fā)展中的必然趨勢(shì)，機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)也就具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著電機(jī)控制保護(hù)研究與新技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行電機(jī)控制保護(hù)裝置設(shè)計(jì)制造中，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)對(duì)于電機(jī)運(yùn)行中需要進(jìn)行控制與保護(hù)的故障問(wèn)題進(jìn)行仿真模擬實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)行電機(jī)控制與保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)制造，不僅對(duì)于電機(jī)控制與保護(hù)裝置控制保護(hù)精度與靈感度的提高有積極作用，而且也在一定程度上能夠推動(dòng)電機(jī)控制與保護(hù)研究的新發(fā)展。而新技術(shù)在電機(jī)控制與保護(hù)裝置設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，比如故障控制報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)等，則能夠?qū)㈦姍C(jī)控制保護(hù)裝置中需要進(jìn)行控制與保護(hù)的故障問(wèn)題進(jìn)行提前避免，防患未然，對(duì)于電機(jī)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)具有積極作用。

5、結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著電機(jī)控制的研究發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化已經(jīng)成為電機(jī)控制保護(hù)的重要發(fā)展方向和趨勢(shì)。進(jìn)行機(jī)電一體化電機(jī)控制前景展望分析，不僅是順應(yīng)電機(jī)控制的數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)，而且對(duì)于提高機(jī)電一體化電機(jī)控制水平也有著積極作用和意義。

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