機電控制系統與機電一體化產品設計

王萍

摘? ? 要：現代科技不斷提升，在機電控制系統領域投入的科技水平也越來越高。目前逐漸采用機電控制系統與機電一體化產品設計技術，這一方面的技術應用已逐漸推廣到多個相關領域，取得極大成效。文章從了解機電控制系統入手，深入探討機電控制系統與機電一體化產品設計。

關鍵詞：機電控制系統;機電一體化;產品設計

1? 引言

經濟的發展，對于行業的發展而言兩者聯系緊密。我國的工業起步的比較晚，二十世紀初我們處于半殖民地半封建社會的狀態，在這一方面非常的落后，直到二十世紀九十年代，我國的工業才取得了很大的進步。經過長期的發展，我們取得了很大的成績，但是在發展的過程中出現了很多的問題，這些問題的出現對于行業的發展起到了很大的阻礙作用，只有不斷地總結這些問題，然后解決問題，更多地融入科學技術，只有這樣行業才會從根本上解決問題。希望這篇文章能夠帶給大家更多的啟示。

2? 機電控制系統的涵義

在現有的科學技術里，所謂機電控制系統是指在無人控制的情況之下，利用自動控制設備，讓生產設備或者機器按照預先編輯好的程序進行動作，還可以利用通訊設備組成一個完整的工作系統，實現特定的任務要求。其中機電控制系統里最主要的組成是控制方面，而從技術層面看，機電控制系統是單片機技術、電力電子技術、電機拖動技術、通信與信息技術等技術的結合體，而且這些技術并非是孤立的，而是這些技術互相結合、互相利用的綜合性技術，并將這些技術整合而成，包括自動控制技術、傳感器技術、通信與信息技術、伺服變頻技術。隨著各個領域的對于這一方面的認知在不斷增長的同時，也在不斷的進行研究，然后在運用到自己的行業當中。現階段屬于一個發展的初級階段，初階段整體上呈現發展的很快，取得成果很多，但是問題也會很多，這一階段應該更好的腳踏實地的從根源上進行研究，這樣才能更好的排除問題，最終推廣這項技術。

3? 自動控制系統

自動控制系統的定義是操作控制器，讓被控對象能夠按照預先設定的程序任務操作執行。自動控制系統的分類中按照被控參數可以分成這幾類：位移控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正控制等。自動控制系統具有很強的實用性能，它的工作主要是通過自身系統中的各個機械電子等部件的協調工作實現預先設定的程序任務，這是自動控制技術的主要內容。自動控制系統分為經典控制理論和現代控制理論兩類，其中經典控制理論講的是在分析控制系統中利用拉普拉斯變換來建立自動控制系統在復數域中的數學模型，然后進行系統的動態和靜態分析，一般來說，主要分析系統的穩定性、快速性和準確性三大性能，而且一般這樣的系統都是負反饋閉循環系統，采用比例、積分、微分等算法的調節器，所以，這種控制理論我們稱為自動調節原理。另一種現代控制理論主要研究的方式和前面所說的控制理論相比較，采用的分析方法是利用數學工具中的線性代數和矩陣，把自動控制系統的整個運行的狀態采用狀態空間法在時間域內用時域方程進行客觀表述，可以利用這些方程和現在正在表現的狀態把系統將要出現的下一種狀態分析出來。

4? 機電控制系統和一體化設計理念

目前各領域的發展中逐漸趨向于一體化，減少了人力物力的投入，采用自動化控制設備來提升控制系統的科學穩定性。在機電控制系統領域也逐漸采用一體化的設計理念，并在具體應用中取得了較好效果。

4.1? 一體化的設計理念

近年來，我國在機械制造領域投入更多科研資金，發展更高效的發展方式，有效推動了我國制造業的發展。借鑒信息產業等采用的一體化改造技術，同時汲取西方等國家的機械一體化設計理念，在我國機電領域也逐漸推行一體化的設計。因此，我國在對機電控制系統領域進行進一步發展時，可以朝著一體化的方向進行完善，將機電產品作為完整的自動控制系統進行升級。在發展過程中，不僅要借鑒一體化的設計理念，同時要將智能化、網絡化以及系統人格化等技術理念與機電控制系統聯系起來，這樣才能真正意義上實現機電一體化的產品設計。

4.2? 機電控制系統的發展

在未來的發展中，機電控制系統更趨向于無線遠程控制，這更考驗了其一體化產品設計的運用效果。借助機電控制系統的一體化，可以幫助了操作人員進行遠程控制，這一過程建立在通信網絡連接的基礎上。因此，在未來的發展中，要將計算機技術與遠程監控系統等緊密聯系起來，借助這些技術來加強對機電控制系統的監控，使機電控制系統真正實現一體化。另一方面，也可以采用無需操作人員監控的一體化控制系統，這一技術的應用需要把檢測技術人員與機電控制系統通訊的平臺，實現遠程人機交互控制。在未來的發展中，機電控制系統將不斷完善，朝著更高科技的方向發展。

5? 機電一體化產品的設計方法

5.1? 利用電子控制代替機械結構控制

如果采用單獨的機械結構，則采用的控制方式一般是簡單的機械控制結構，如果采用機電一體化產品的設計，則可以使用電子電氣控制對簡單機械控制進行改進，這樣可以改變機械運行過程，還可以實現預期目標。首先可以使用可編程控制器件（PLC）或者單片機控制器件，將電子控制與機械控制相結合，其次可以使用變速器件替代機械控制中的接觸器等老式控制方式。這種設計理念，不但可以整體提高設計產品的性能，而且可以提高該產品的質量，實現機電一體化的設計理念。

5.2? 讓電子控制部分與機械控制部分完美的結合

機電一體化產品的設計過程中，非常重要的一步就是改變原先舊的產品設計理念，打造一種全新的設計思路。而實現產品功能的原理性東西沒有動，只是采用一個新的方法創造該產品，也就是讓電子控制部分與機械控制部分完美結合，，兩者成為一個不可分割的有機整體。任何事物的發展都是經過一個過程的，在發展的過程就是對之前的想法與方案進行不斷地修正以及否定，做出更加完美的方案，在發展的過程不能墨守成規，對于以前的發展規律如果一味地跟隨，不進行改變，那么行業的發展很難有所突破。但是，也不是胡亂的改革，一定要本著科學的原理，跟著時代的步伐，遵循相關的法律法規的條款，只有這樣的改革才是有意義的，才會被大家認可。

5.3? 功能模塊的整合

如果在設計過程中發現機械控制與電子控制的結合沒有實現需要達到的功能，就需要采取別的方法，就是對產品中的各個功能性的模塊進行功能性整合，讓它們成為一個有機整體，構成一個完整的系統。這樣的系統是一個由多種模塊構成的大綜合系統，從而實現客戶或者設計者的預期目標。現在所使用的數控機床就是這種設計方法的一個很好例子，在設計時，購買好供機床裝備的電子電器模塊，，包括伺服模塊、電機模塊、CNC模塊等和各種機械模塊裝置，再對這些模塊進行有機整合，，使之成為一個可靠的數控機床機電一體化產品。這樣的設計方式節約了設計時間和設計成本，而且方便維修和管理。

6? 結語

機電控制系統未來的發展要適應與時代的需求，采用一體化的產品設計理念，同時不斷優化升級自身控制系統的設備，實現性能的提升。通過將電子控制系統與機械控制系統緊密結合，來提升機電控制系統的穩定性，這是一體化設計理念運用的最好表現。未來的發展中，機電控制系統也將朝著一體化方向不斷邁進，實現更好的效用。

參考文獻：

[1] 郝永恒.論煤礦機電一體化產品在煤炭生產中的應用[J].石化技術， 2019（11）.

[2] 梁治河.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].科技風，2016（9）：37.

[3] 葛付存.現代機電控制技術的應用[J].機電信息，2015（12）：150.