摘要：机电一体化系统实现了机械化与自动化的有效结合，在系统应用原理中，机电一体化系统替代了许多简单重复的工作，能够发挥系统自动化优势，解决机械工业中的许多难题，在利用微电子技术与计算机技术的当下，机电一体化系统已经能够深入渗透于机械工程的技术结构中，使得当前社会发展背景下的机械工程在产品、生产、管理等多个环节中形成了巨大的变化，也很好地促进了机械工程的改革，实现了机械工程的发展。
关键词：机电一体化；控制系统；设计分析
随着机械电子科技的不断创新，机电一体化技术获得了跨越式的发展，逐渐实现了机械制造与计算机技术的有机结合，将工业生产中所用到的机械设备发展为有着分析能力、控制能力的智能设备。对机电一体化控制系统的设计展开研究能够提高机械的自动化水平，改进其自动分析能力，提升其运转性能。
1机电一体化控制系统的特点及其组成
首先，科技的发展是决定着产业发展的重要因素，只有通过科技的创新发展才能获得期望的成果。机电一体化就是以科技创新为引导，将多种技术结合起来构成一体化的控制系统。这不但提高了对各类资源的使用效率，也加快了企业经营效益的提升。其次，自动控制的实现，是机电一体化的最基础功能，逐步摆脱了过多的人工因素，实现了机械生产的自动化运行。控制系统是由控制设备、执行单位、被控元素等组成，并利用接口实现连接，构成工作回路。其工作原理为：先是发送指令信号，设定控制数据，并利用检测设备收到外来信号，接着传送至控制装置实现数据的处理，将结果传送至执行单位，实现动作执行，将指令应用于被控元素，使其处于系统的设计状态，最后利用被控元素输送相应数据，从而实现了机电一体化的系统控制。
2机电一体化的控制系统类别
（1）依据控制系统所遵循的准则中是不是有被控元素的运行函数，能够将其分成以下两类：顺序控制及反馈控制。前者的工作形式为：利用对时间、逻辑等数据的分析，发送明确的运转步骤，是一种开环系统。其特点是，运行简便、实现成本较低、后期维护方便，不过其运行精度不高，而且对外来因素的影响和干预反应太过敏感。后者的工作形式为：利用传感器收到被控元素的状况参数，并反馈给控制端，接着对运行情况进行调节，是一种闭环系统。尽管这一形式的成本较高，维护麻烦，不过其优势在于准确度高、随机调整性好，对外来因素的抑制能力也更强。
（2）依据控制系统信号的改变情况可将其分成以下三类：镇定控制系统，其优势在于受到外来影响较小，信号能够保持最初的设定，能够用在恒温控制、恒定速度控制等方面；随动系统，也称为跟踪系统，其优势在于所发出的信号能够在相应的范围内发生随意的改变，无需遵守限定的要求，所以信号的传输不需要固定函数，设备的运行要由不断的指令命令来控制，对设备的运转、分析性能要求比较高，能够用在瞄准装置、无定向检测装置等；程序控制系统，也称为过程控制系统，其优势在于依据之前设置好的命令进行信号的改变，信号的发送源于提前设计，不过信号的改变则依据固定函数实现，能够用在车床等设备中。
3机电一体化系统的设计分析
机电一体化技术让人们看到了机械工程发展的方向与前景，在应用机电一体化系统设计相关产品时，也更加具有技术优势，能够为产品增添许多技术优势。在机电一体化系统设计中，需要遵循几点原则。一是需要保证具备较高的精确性。由于机电产品的精确性影响着产品质量与效益，机电一体化产品的性能、工艺与功能上都决定着产品的精确性，因此在机电一体化系统设计中，精确性的保证是不可缺少的。
二是需要有较强的稳定性。这是由于机电一体化产品在性能要求上不断提升，往往在一些细节处如刚度、摩擦、频率等有较高的要求，因此需要在设计过程中能够重视机电一体化系统的稳定性需求，这样才能够适应产品需求，同时延长产品寿命，形成产品的应用优势。三是机电一体化产品设计需要有较强的反应性能。由于机电一体化系统需要能够根据系统运行状况作出准确、及时地反应，这影响着产品的功能特性与精确性，因此在机电一体化系统的设计中，反应性能应得到重视，并不断提高反应性能设计效果，提高整体设计质量。
机电一体化系统的设计内容一般包括三个组成部分，是将机电一体化系统的三个构成部分进行设计与融合。首先，在传动机构的设计中，其作为系统的转速与转矩转换器，影响的是机电一体化系统的耗时伺服系统。在传动机构的设计中应满足较高的设计精确度，为转换器形成系统适应性，除此之外还需要在可靠性、运转数量、体积等方面进行综合设计，提高机电一体化系统中机械结构的伺服性能。其次，在导向机构设计中，其为机电一体化系统起到导向作用与支持作用，一般应用于机电产品的轴承与导轨中。在实际设计过程中，导向机构的设计应提高准确性与设计精准度，通过导向机构作用保障机电一体化系统的各个装置能够有效完成系统的指定任务，提高机电一体化系统运行的准确性与科学性。最后，在执行机构设计中，需要采用高精度、高灵敏性与高可靠性的设计提高执行机构的设计质量。这是由于执行机构作为机电一体化系统中的完成指定装置，其对于机电一体化系统是否起到准确性作用有重要意义，一般执行机构的设计质量影响着机电一体化系统的设计质量，在执行机构的任务完成指令下，其能够完成各种操作任务，实现机械工程的自动化与智能化。在当前社会发展背景下，机电一体化与微电子技术、计算技术的有效融合更是促进了机电产品的优势发展，使得执行机构、传动机构与导向机构等都得到了简化，能够在简便设计的基础上实现机电一体化控制，提高了机电产品的实际使用效率与质量。
机电一体化系统的设计应建立数字模型，这样才能够较好地保证设计的精确性、稳定性与较强反应性能。数字模型在机电一体化系统设计中的建立能够基本实现对设计模型的呈现，其是通过数学函数关系，以线性微分方程形式将结构装置简单化并表达的模式，一般在数字模型的建立中，需要将机电一体化系统的机械参数、系统惯量等数值进行处理，对参数进行数学分析，从而确定系统的各个参数与系统间的影响，从而科学的构建数字模型。在机电一体化系统数字模型的建立前，还需要对系统的物理量进行折算分析，将物理量转化为元件上，从将系统中的多轴传动转化为单轴传动，但这个过程不应影响系统的总机械能值，才能够保障数字模型建立的科学性与可靠性，也能够提高机电一体化系统设计的真实性与有效性，更好地提高机电一体化系统设计质量。
结语
总的来讲，机电一体化的控制系统已在机械行业内得到大量应用，其特殊的性能及方便的控制使得人们在选用机械设备时更加青睐该类设备。尽管机电一体化的控制系统设计发展已较为完善，各种配套系统及工具也越来越趋于充实，但还要看到其在实际使用过程中的问题，从创新发展的角度，对其继续的研究和探索下去，面对各行业的需求，设计出可用性强、效率更高的控制系统。对机电一体化的控制系统的探究也要立足当下，进一步提高计算机技术以及机械电子技术，为国内在机电一体化领域的不断发展打下基础。
参考文献
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