陈明
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摘要:目前现代机电自动控制应用技术主要是指与微电子、电力与微电子、计算机、信息处理、通信、传感器的检测、过程自动控制、伺服机械传动及电机自动控制等多种应用技术相互交叉、渗透、融合而已形成的一种综合性信息技术。机电传动控制的相关共性技术相关系统技术可以归纳可分为机电检测仪器传感系统技术、信息处理系统技术、自动控制系统技术、伺服电机传动控制技术及系统总体技术。本文主要研究探讨机电自动控制行业中的自动控制设计技术及机电自动一体化控制产品的基本设计原理思想、设计原理方法等相关技术基础问题。
关键词：机电控制系统；自动控制技术；一体化设计
机电传动系统的核心部分是机电控制，主要把机电控制系统又简称为机电动力控制传动系统。从过程控制仪器技术来说,现代机电自动过程控制仪器系统设计技术主要特点是充分利用光学微电子、电力与通用微电子、计算机、信息处理、通信、传感器的检测、过程自动控制、伺服电机传动及远程自动控制等多种应用技术相互交叉、渗透、融合而已形成的一种综合性信息技术。机电自动控制的基本共性以及相关软件技术归纳为检测传感器技术、信息处理系统技术、自动化控制系统技术、伺服电机传动系统总体技术。
一、自动控制技术
自动控制器的技术主要是指如何通过一个自动控制器系统来实现让一个被控制的物体或者一个过程组件能够自动化并遵循所有人预定的运动方式和工作规律运行。由于被控控制对象的种类数量以及种类繁多,控制系统技术的基础知识和应用内容十分丰富,具有较高的控制精度和精确定位控制、车速控制、自适应和调节控制、自故障诊断、校正、弥补、示教重复再现、检索检索等的技术。
自动控制技术能够通过协调各种机械、电器的各个组成部件来有效地完成运行的过程,在机电控制系统中起重要作用。自动控制的技术基础主要是以传统的自动控制为基础的原理,可以划分为两种经典的控制理论及现代控制理论。前者所要研究的对象是一个单变量线性时不变的系统,它所采用的方法是数学中的一种工具为拉普拉斯变换,用传递函数的方法对频率域信号进行了系统性的分析。它的控制原理采用正负反馈闭环系统,以自动调整器作为反馈控制系统的核心环节,经典的控制原理也称为自动调整的基本原理。后者指的是用一个多变量、不定向的线性、时变性的系统数学作为主要数学研究课题对象,它们所需要运用的系统数学理论工具主要包括有线性向量代数、矩阵数学理论和代数群组合论等。它主要是利用状态空间方法在一定的时间领域内对数据进行系统的分析,用状态方程式来描述系统过程。根据状态及条件,分析下一步的状态。现代控制理论研究的其中的主要包括最优控制,随机性的控制,自适应的控制以及鲁棒的控制。经典的控制理论与现代控制理论,被当时的人们大致统称之为传统的控制理论。其共性就是以基于被控对象的准确数学模型,就是所有受到控制的对象和其他干扰都要用严格规定的数学方程和函数表示。其控制的任务与目标一般都是相对更加直接、清晰地明确。而在虚拟现实世界中,许多控制系统,诸如工业智能化和机器人控制系统、计算机软件集成化和制造管理系统、航空和载人飞行器的自动化远程控制系统等用传统的控制理论却难以解决。智能化管理制度系统包括了自学习、适应、协调、创造性、独立的组织和实现。它主要是采用的两种数学计算工具主要分别是数学符号计算推理和科学数值分析计算相互间的结合及其神经元网络与数学模糊化计算理论等。在机电自动化控制的系统中将会逐步地发挥出它们的重要功能。
二、机电一体化产品的设计思想
我国当前已是世界制造业大国中的一员。
电工电气制造业、机床电气以及电子信息产品制造业等行业的逐步增加，使得对于机电一体化的需求也越来越迫切。从系统的角度来看，机电一体化的设计构想就是使产品具 有无与伦比的优越性：网络化、智能化、绿色化、模块 化、系统人格化以及微型化等。而机电一体化产品就是自动控制技术、微电子技术、机械技术的有机组合，各个单元被合理正当配置，系统被优化与功能化，可以完成特殊功能，系统是最优化的系统，可以完成所要求的全部任务。
机电一体化生产的设备就是机器人的机械结构和电子线路相互有机地结合在一起。其各个组成部件之间要紧密地配合,是一个不可分离的整体。在研究机电融合一体化产品时,将研究的对象作为系统分析,对分析结果加以综合,综合的结果即是系统的设计,对此系统的设计予以评价。这个过程反复进行,直到系统设计可有效实现预定目标为止。系统分析是为使目的能够更好实现,为怎样构成系统提供必要信息。在分析过程中,可以运用各种分析方法对系统进行模拟、计算,获得到整个系统设计过程中所必须要求的资料。就是依靠数据分析和评价结果来确定一个系统的的构成及其动作模型,做出了系统设计，再按照评价标准执行综合评价选出最优的设计。
三、机电一体化产品的设计方法
各种类型的生产商在进行设计时都需要有着不同的措施，对老式机床进行了技术上的修正和改造,它的整个产品设计主体依然可能是一个新的机械系统,它的控制处理系统已经被部分电子化,而且产品设计也很难被智能化的测量设备,而其设计的核心是电子科学技术。实现机电融合一体化的设计方法一般有取代法、整体设计法和组合法,要根据不同情况进行选择。
1、替换方法
适合应用于以机械式的电子线路来替换机械型的控制器件,这类为机械电子化学品生产和软件设计。例如用一种可编辑的程序控制器或微型自动计算机等多种方法可用来进行替换和直接取代机械式的变速器机构、凸轮等控制部件,代替了气动、液压等控制系统,代替了插销面板、拨码盘、步进控制开关、时间轴和继电器等多种类非接触型的自动控制器。不仅能简化机械结构,还可以提高产品的性能和质量。这种方法接近原来的产品或同类产品的结构原理,设计容易实现;而缺点是跳不出原产品的框架,在开发全新产品时有其局限性。
2、总结法
使我们所设计的产品需要能够取得更高的性价比,开发生产出全新的产品,在进行工程设计的时候就需要把其中的机械组件和电气组件融为一体,从而在整体上完成。在电液比例式控制系统中,比例式的电磁铁与液压控制阀共同构成了一体化的比例式控制阀;直线式伺服电动机的定子绕组被埋藏于机床引脚的导轨内等均是一种整体化的设计。
3、分子组合方式
它就是将各项标准的功能模块集中到一起构建成各种机电融合的一体化系统。把一台大型数控车床进行改建组装成为多台数控车床时,就必然可以通过考虑为其外购一套能够提供数控车床组装使用的新型数控装置、一套伺服传感器驱动设备、一套位移计算机测量设备、一套主轴传感器电机配合的一台自动变频器,就是我们能够轻松地自动组合一台自动变频器,它不仅具有自动动力调速、自动动力推进、并且几乎可以同时自动完成多种类型切削机械作业的三大特点。数控车床采用分布式组合方法研制的机电结构,具有周期短、质量可靠、节省成本等特点。
结束语
总而言之，机电一体化是精密机械、计算机技术、电子技术等技术交互融合的产物，是社会生产力发展到一定阶段的必然结果。伴随着科学技术与社会 经济的发展，各种技术将具有越来越明显的融合趋势，而机电一体化也将成为机械工业进一步发展的必然要求。机电一体化在各方面均可带来显著的社会效益和经济效益，其发展前景不可估量。
参考文献
[1]李铭，邓鑫.机电控制系统自动技术与一体化设计与解析[J].电子设备,2018(12)
[1]褚春平.机电控制系统自动技术与一体化设计[J].无线互联科技,2019(06)