淺談計算機在機械和電子控制產業(yè)領域的廣泛應用

陳世章

摘 要：概括說明機械電子控制產業(yè)發(fā)展的情況，重點介紹計算機技術在機械電子控制產業(yè)領域以及工業(yè)生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。

關鍵詞：計算機技術；機電一體化；生產應用

現代科學技術的發(fā)展極大地推動了機械工業(yè)領域的變革，同時給相關生產產業(yè)帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發(fā)展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業(yè)及科研等領域帶來更多的實際應用。

一、計算機技術與機電控制技術的發(fā)展概況

（一）計算機控制理論的形成與技術的發(fā)展

忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化，則整個系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構成。計算機控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結構復雜、時變的非線性系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個新方向。

（二）機械和電子控制技術的發(fā)展和現狀

在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業(yè)生產多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業(yè)生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發(fā)展和計算機控制系統(tǒng)的出現，直接實現了工業(yè)生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發(fā)展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發(fā)展在不斷地拓寬。

二、機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應用

（一）機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統(tǒng)集合起來所構成的系統(tǒng)總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監(jiān)督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業(yè)操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

（二）計算機在機械和電子控制產業(yè)的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業(yè)的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發(fā)展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業(yè)機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

三、國內外機電一體化控制的現狀

在各個系統(tǒng)完好狀態(tài)下、完美工作的條件下機電一體化才能有效的進行。如何能將兩者有效的結合是現代發(fā)展的研究對象。我國在這高科技技術方面是落后于西方國家的，發(fā)展起步較晚，軟件開發(fā)正處于發(fā)展階段，但西方國家已經是發(fā)達階段。國外的高科技技術對中國有所保留，所以我國計算機的技術與機電技術都較落后的。國內的一些大型的車與飛機都不能獨立的制造，沒有技術核心，這就制約了我國的技術與制造業(yè)的發(fā)展。還有就是，機電一體化的完成是要有過程控制的，它會對計算機進行精確的數據檢測，對對象會進行半自動、全自動的調節(jié)，并且會迅速的進行系統(tǒng)分析判斷，發(fā)出指令讓系統(tǒng)操作。這樣產品就會通過自動化的水平帶有良好的互換性自然地加工出來節(jié)約了時間與勞動力，還提高了效率與合格率。現在的人們都在尋求節(jié)約時間、勞動力、成本的方法。在制造業(yè)中，有著巨大的作用，計算機輔助制造技術，開拓了廣闊的空間。在網絡優(yōu)良條件的具備下，家庭信息化辦公都有極大的可能。

四、總結

在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發(fā)展，機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

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