機電一體化設計理念與自動控制技術應用分析

王偵巖　黃曉東

摘要：近幾年，在我國經濟得以飛速發展的背景下，隨之涌現出人工智能技術和自動化技術等新興技術。其中，機電一體化技術也在不同工業領域中被廣泛使用。機電一體化的基本原則是控制先進的機器和設備，在自動控制技術的幫助下，完成智慧自動配置，優化自動化機械設備生產流程，以此促進工業生產效率得以提高，最終達到改善產品質量的目標，節省能源，并嚴格實施綠色發展理念和我國可持續發展戰略，以改善我國工業水等級?；诖?，本文首先對機電一體化加以簡要概述，其次簡要概述自動控制技術，最后著重分析機電一體化設計理念與自動控制技術應用并給予一定的展望，以期為日后的研究提供參考和借鑒。

關鍵詞：機電一體化;設計理念;自動控制技術

前言：現如今，在我國現代化建設得以不斷深入和科技快速發展的環境中，推動著我國工業水平明顯提高，于是開始紛紛出現新的工廠和企業，這就在一定程度上給我國經濟發展帶來諸多機遇，也促使在企業之間的競爭愈演愈烈。因此，企業如果要想提高自身的競爭力，首先就應有效降低生產成本，緊跟時代的發展趨勢并實現自動化、智能化生產。應用機電一體化技術和自動控制技術，可以有效地連接機械設備，配置集成系統，并減少完成生產過程的時間，以此提高產品的精度和質量。近幾年，隨著人工智能技術發展迅速，機電工業控制系統和自動化控制技術也逐漸得到大眾認可。機電控制系統廣泛應用于生活的各個領域。機電控制系統的基本原則是有效集成先進的自動控制技術與機械設備，使機電設備具備智能化特點。此外，機電控制系統也在工業企業中得到廣泛應用，這不但能顯著提高其產品的整體質量，而且也會在相關標準范圍內節約能耗成本，提高企業的生產能力。

一、機電一體化的簡要概述

（一）發展歷史

機電一體化技術從1980年代開始，正伴隨著我國開始實行改革開放政策。許多專家也逐漸意識到了機電一體化技術的發展重要性，為此付出了較多的時間和精力，加大了對這個領域的研究活動力度。同時，我國也提供了對這項技術的強大支持，制定并采取了諸多有利的政策和激勵措施，引導我國機電一體化技術快速進步。從21世紀初，機電一體化技術已經逐漸成熟和穩定。在互聯網信息技術得以不斷發展的背景下，微計算機和芯片的出現，為機電一體化技術指明了新的發展方向。今天，我國已經徹底實現獨立研究和發展的目標。盡管與世界上最高的智能芯片的運行和操作、控制能力還存在一定的差距，但足以突破和滿足當前的需求。

（二）主要內涵

機電一體化技術涉及的內容相對較多，其中主要包括許多正在擴展和發展工程技術的領域的相關知識。其目的是引進各種高科技技術，優化機械設備結構，縮小規模，提高性能，以與人口日益增長的需求相一致，最終促使提高工業生產效率，從而保障國民經濟和國民生活穩定發展。信息技術、微型計算機、芯片等在生產期間完成所有數據類型的測量、采集和導入、計算和處理、存儲和共享，使所有環節都能順利完成，此外，也是機電一體化技術的主要內容。機電一體化技術包括的幾個方面具體如下：

（1）機械技術。機械技術的根本是機電一體化技術。經過改進和升級，開發研究的重點是優化和升級機器的結構和性能，提高機身的性能，高度和精度，以此減小設備的尺寸，從而提高我國的工業生產水平。

（2）計算機技術。計算機技術是實現集成的先決條件。完成收集，下載，分析，存儲和信息等環節，并相應地獲得決定性的結果。其中，人工智能技術、神經網絡技術等高端產品的發展空間仍舊較為充足，毫無疑問，它們將促進機電一體化技術擁有質的飛躍。

（3）自動化技術。自動化技術包括允許機器和設備獲得自我檢測和適應能力，例如自我診斷技術，自我調節技術和自適應控制技術。

（4）傳感技術。傳感技術是計算機系統中所有數據類型的基礎。傳感技術旨在收集環境溫度和濕度等信息，以便準確檢測設備的電流、電阻和電壓。通過將數據下載到中央處理單元，可以識別數據中的差異并做出明智的決策。當今的傳感器能夠快速捕獲不同的參數。因此數據準確性都極高，能給出即時的反饋。

（5）伺服技術。電信號由控制系統傳輸。如果要使用機械設備將其轉化為動作，則需要應用伺服工藝，其中涉及到電氣傳動設備，氣動，液壓和其他傳動裝置，這些裝置可以從控制系統中獲取指令并執行相應的動作，以實現計算機化控制。

二、自動控制技術的簡要概述

自動控制技術指的是在機器生期間對參數的測量和控制，由于額外的控制，無需直接人工干預，因此可以按照計劃完全實施。自動化控制技術的發展會擺脫重復、復雜或危險的任務，并減少員工的工作量。同時，通過將人工智能應用于更重要的領域，可以有效提高控制質量，避免人為因素造成的錯誤。此外，自動控制應用廣泛，包括反饋原理、數學系統理論等。最常見的是內部溫度控制，自動照明等。這在行業中逐漸得到廣泛的普及。自動控制系統可以自動監控和管理生產期間的各種參數，能夠對其及時更改和調整，并由于外部因素的影響而逐漸與正常軌跡相偏離，并返回預定數值范圍。

三、機電一體化技術設計理念和自動控制技術的應用與展望

（一）應用

（1）機電控制裝置。機電設計理念基于自動控制技術和控制設備。例如，如果要保存設備行為，必須在控制器的說明的基礎上完成活動測試。在將電子計算機設備發出的指令向實物能源轉化，還必須依靠控制裝置。

（2）微型計算機。自動化技術主要依靠微型計算機。在實際的生產期間，要求建立數字模型，借助計算機設備有效控制相應的生產程序以及控制機械設備。

（3）數控機床。數控機床的工作要求很高的精度，零件必須嚴格完成預先確定的軌道上的訓練，并且確保不存在重大誤差。通常，將設備移動幾毫米都會導致產品報廢。機電設計和自動控制技術概念的出現使得機器組件的正確定位和完全自動控制成為可能，使操作員能夠輸入相應的指令，從而有效地避免了出現手動操作錯誤額情況。此外，還可以進行微管理，使機器無需大幅度移動即可進行調整，從而減輕機器磨損。

（4）自動報警。綜合機電控制系統具有完善的監控和自動報警功能，使其能夠從計算機監控機械設備的運行情況。當檢測到錯誤時，將觸發早期警報、立即響應并自動斷開多個設備的連接，以防止損壞擴散。修復系統后，還可以自動登錄，節省時間，減少業務損失。

（二）優勢

（1）提高準確性。通過應用機電一體化技術和自動控制技術的概念，可以優化機械設備的內部結構，逐步減少傳動零部件數量，降低機械磨損水平，有效避免零部件失真造成的數據誤差。同時，計算機控制的補償和修復技術可以在一定程度上補償各種工作時間動態誤差，最終促進數據準確性得以提升。

（2）提高安全性。不受人工干預的機電一體化技術控制系統，可獨立檢查工作狀態，在異常后啟動自動保護系統所需時間內進行自我診斷并激活報警。它還具有安全鎖控制等綜合功能，可以顯著降低事故風險并提高系統的安全性。

（三）未來的發展趨勢

（1）智能化。智能化是新世紀工業發展的唯一手段，是時代發展趨勢的結果。如今，人工智能主要基于機電一體化技術和自動化控制技術的概念，吸引了很多關注，由此促使許多企業正試圖將人工智能整合到生產過程中，例如智能加工機器人和機床。所謂智能，就是基于控制理論來描述其行為，通過結合心理學、運籌學、模糊數學等領域，通過提供測試獨立危機和推理能力的系統和機制，模擬和模仿人類智能。允許理性思考和獨立決策。以目前的技術，不可能使機電一體化的自動控制系統像人類一樣智能。但是，如果在人類智能中升級高性能高速處理器，那將是相當可行的，并且肯定會成為未來研究的熱點。

（2）網絡化。計算機網絡是20世紀下半葉至21世紀最重要的發明，基本上世界上所有的人類生產和生活方式都受其影響。革命性技術的發展也在一定程度上徹底改變了工業、農業、軍事和教育等部門，加速了全球一體化進程。第一，工業企業之間的競爭正在逐步增加。新IT產品的推出和系統的持續建設無疑將顯著提高企業的競爭力，并由此產生顯著的經濟效益。第二，逐漸興起基于網絡的無線遠程監控系統，終端必須借助機電一體化技術，便于機電產品的開發。最終，智能家居逐漸走進了居民的生活。其設計理念和技術基礎也基于機電一體化技術。在不久的將來，居民將能夠享受高科技為家人提供的便利。換言之，機電一體化技術和自動化控制產品發展的技術方向必須與網絡緊密相連。

結論：總而言之，現如今，機電一體化的設計理念和自動控制技術逐漸走進人們生活生產的各個領域并得到廣泛的應用。在本文中，對機電一體化和應用的設計理念以及自動化控制技術的優勢加以詳細說明，并著重對發展前景加以分析。在不久的將來，將開發一個將兩者相結合的全自動控制系統，為我國工業自動化制造帶來好消息，由此促使我國工業水平邁向新臺階。

參考文獻

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