董相辰
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摘 要：现代生产力的进步越来越快，技术水平越来越高，产值数量也日益增大，使现在的机电控制系统的用途越来越广泛，已经成为现代科技水平发展的一个标志性技术。
关键词：机电控制系统；机电一体化；产品设计
引言：文章讨论了机电控制系统与机电一体化产品设计，从机电控制系统的含义与控制方法理念着手，介绍了现代机电一体化产品的设计思路和理念，讨论了机电一体化产品的设计方法。
1 机电控制系统的涵义
在现有的科学技术里，所谓机电控制系统是指在无人控制的情况之下，利用自动控制设备，让生产设备或者机器按照预先编辑好的程序进行动作，还可以利用通讯设备组成一个完整的工作系统，实现特定的任务要求。其中机电控制系统里最主要的组成是控制方面。而从技术层面看，机电控制系统是单片机技术、电力电子技术、电机拖动技术、通信与信息技术等技术的结合体，而且这些技术并非是孤立的，而是这些技术互相结合、互相利用的综合性技术，并将这些技术整合而成，包括自动控制技术、传感器技术、通信与信息技术、伺服变频技术。机电控制系统的发展其实是依靠微机系统的飞速发展，以及相应的软件开发技术配套使用而慢慢发展的。现在这方面的技术已经在航空航天、生产实践的各个方面得到了非常广泛的应用。
机电控制系统的发展趋向于无线远程异地控制，可以使系统操作人员利用以太网络或者其他通信网络连接控制系统，实现本地上位机的计算处理去控制异地的智能机电控制系统。在已经实现的无线远程监控系统中，其中的一种系统是需要操作技术人员不断进行监控运行，且如果系统发生情况，则需要人员及时处置以恢复系统的稳定运行，这样的系统我们称为保持型远程控制。还有一种系统是不需要技术人员实时进行监控操作的，只需要等到该系统运行完成以后，通过网络向技术人员通告，这样的系统我们称为完成型控制系统。如果系统在进行的过程中，技术人员与系统可以实时进行通讯，则技术人员可以监控操作，也可以让系统自动运行，这样的系统我们称为人机交互型控制系统。
2 自动控制系统
自动控制系统的定义是操作控制器，让被控对象能够按照预先设定的程序任务操作执行。自动控制系统的分类中按照被控参数可以分成这几类：位移控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正控制等。自动控制系统具有很强的实用性能，它的工作主要是通过自身系统中的各个机械电子等部件的协调工作实现预先设定的程序任务，这是自动控制技术的主要内容。
自动控制系统分为经典控制理论和现代控制理论两类，其中经典控制理论讲的是在分析控制系统中利用拉普拉斯变换来建立自动控制系统在复数域中的数学模型，然后进行系统的动态和静态分析，一般来说，主要分析系统的稳定性、快速性和准确性三大性能，而且一般这样的系统都是负反馈闭循环系统，采用比例、积分、微分等算法的调节器，所以，这种控制理论我们称为自动调节原理。另一种现代控制理论主要研究的方式和前面所说的控制理论相比较，采用的分析方法是利用数学工具中的线性代数和矩阵，把自动控制系统的整个运行的状态采用状态空间法在时间域内用时域方程进行客观表述，可以利用这些方程和现在正在表现的状态把系统将要出现的下一种状态分析出来。其中分析的主要精髓就是最优控制、随机控制和自适应控制这三类。其实综合来看，以上介绍的这两类控制理论都有一个共同特点，就是对系统进行精确的分析和控制，都必须建立该系统的数学模型，当然数学模型的表述都是时域数学方程或者是复数域数学方程。
3 机电一体化技术的应用
3.1提升机械工程设备的能源效率
应用机电一体化技术可以显著改善传统机械能耗较高的问题，这也与当前节能与环保的发展主题相吻合，例如基于机电一体化技术的电控系统，可以使机械设备在生产运行中，结合生产工况条件，根据传感器实时反馈的信息即时调整功率输出，这样就提升了能源利用率。
3.2智能控制作用
机电一体化融合了传感监控技术、人工智能技术等，在对机械设备的控制上可实现智能化控制，例如常见的电子监控系统，可以对机械设备的运行进行全方位的监督与控制，当设备运行参数异常时，可发出报警信号并采取急停、断电等应急防护措施，避免出现安全事故；同时当机械设备在工作的过程中发生故障或事故，机电一体化系统可借助专家系统，迅速、准确的判断出故障发生的位置，并针对故障提出修复建议，从而保证生产的连续性与稳定性。
3.3大幅提高作业精度
让机器设备按照人们意愿自动进行高质量生产一直是人们的夙愿，随着机电一体化技术的日趋完善，上述想法逐渐成为现实，利用机电一体化技术不仅可以大幅度提升作业精准度，而且还可以实现自动化管理，传统工业生产中，人工操作承担了主要角色，但是人工操作在精准度方面，自然不如电子自动化准确。例如在混凝土生产制备中，人工称量方式难以做到精准配比，往往通过经验完成，但是采用电子称量系统进行自动化电子称量以后，实现了混凝土精确配比，也保证了混凝土的强度、硬度等技术指标达标。
4 机电一体化技术的发展趋势
4.1智能化
目前机电一体化与传统机电一体化最大的区别因素就是前者具备智能化功能。这里所指的“智能化功能”，实际上是对机器行为的一种描述，是基于控制理论的一种能够吸收现代化人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学和心理学以及生理学、自主决策的能力，其优点是可以完成高精度控制工作。随着计算机系统发展速度的提升，人类可以有效运用计算机技能模拟出来现代化的人工智能功能越来越多，在一些领域内，机器正在逐步取代人工，因此人工智能化技术将是机电一体化技术未来发展的重要方向。
4.2 模块化
目前，利用机电一体化技术进行产品生产的生产厂家非常多，想要研制出一种具备标准化的机械接口是非常复杂困难的。然而机电一体技术的模块化设计功能可以实现以上工作目的，这也是机械一体化技术的重要发展趋势。微处理器性能价格比不断提升，与此同时，微机械电子技术也在不断的进步，使得市场上出现了各种机电一体化模块。厂家运用这些模块，往往都能够快速设计和制造出各种各样机电一体化产品，所以机电一体化技术模块化是企业规模进一步扩大的重要影响因素。
4.3 网络化
迅速发展的网络技术，使社会、生活以及生产各领域发生了巨大的变化。在此背景下，机电一体化迎来了发展的重要阶段。譬如像远程控制技术或是监视技术，遍布了人们的生活以及生产领域，带给人们便利，而远程控制的终端技术只是机电一体化的一种，网络技术的普及与发展，使机电一体化技术应用更加广泛。
5 结语
机电一体化技术是工业生产发展到一定阶段的必然产物，机电一体化技术目前已经在工业生产中得到了广泛应用，并且展现出了巨大优越性，在产品质量控制、故障诊断、控制能耗等方面发挥了重要作用，未来机电一体化技术拥有非常广阔的发展前景，并将朝着智能化、微型化、绿色节能化的方向发展，进一步推动我国的工业化进程。
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