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机电一体化系统的设计分析朱望

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：朱望

[导读] 摘要：现在，社会经济不断发展，科学技术水平不断提高，机电一体化系统逐渐得到了改良和优化，这使机电一体化系统设计迎来了新的发展机遇，也面临着更加严峻的考验。

        杭州德意电器股份有限公司
        摘要：现在，社会经济不断发展，科学技术水平不断提高，机电一体化系统逐渐得到了改良和优化，这使机电一体化系统设计迎来了新的发展机遇，也面临着更加严峻的考验。机电一体化系统设计不可能一蹴而就，它需要经历一段时间的研究和实验。文章就对机电一体化系统设计进行了深入的剖析，旨在为相关从业人员提供参考与帮助。
        关键词：机电一体化系统；设计分析
        导言
        新形势下，国内的工业生产获得了许多重大的创新成果，以前单一的技术应用形式逐渐发生变化，比如机电一体化就是工业生产中的新的模式，通过多种技术的不断融合提升了相应技术的应用性。它实现了机械制造技术、计算机电子技术、信息网络技术等的有机融合，并有效的应用到工业生产之中，当前许多的生产设备都已实现了机电一体化。而控制系统就属于机电一体化的关键，能够用于数据处理及自动控制，利用计算机接口与外界设备的连接，实现机电一体化系统各模块的可靠运行。
        1机电一体化控制系统的基本概述
        机电控制系统是指将工作运行中一系列的相关运行技术连接起来，并将特定装置进行有效的固定，依据生产流程形成一整套的生产动作，有效控制进行工作生产，完成生产工作。在系统形成的过程中，融合了大量的技术手段，比如，互联网技术、网络通讯技术、电力技术等，对机电控制系统进行不断的完善，最终将其应用在实际的生产工作中，实现各项技术之间的兼容共存，指导各部分相关的工作。机电控制系统的完善与发展大大提升了人类工作的效率，同时也大大提升企业发展效益。例如，将机电控制系统中的远程控制系统应用在实际工作中，工作人员仅仅使用计算机就能够实现生产工作的远程控制，节省人力管理时间，提升企业生产效益。实际工作中，远程控制主要分为两种，一是保持型的远程控制系统，保持型远程控制系统可以对生产工作进行实施的监督管理；二是人机互动型控制系统，可以实现人机之间的互动管理。从本质上来说，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设计原则
        2.1精确性原则
        在开展系统调测时，输出命令与设计命令之间的差值不能太大，而且要在不降低系统可用性的前提下尽可能的减低误差。精确度与产品生产的精密值息息相关，也影响着系统运行的最终成果。
        2.2平稳性原则
        确保系统的平稳性是为了保证产品的结果与设计一致，而且在外来因素的影响下，也不会出现产品质量问题。特别是在闭环情况下，非常易于遭受数据不匹配的困扰，造成系统波动而影响到正常运行。

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        2.3快捷性原则
        快捷性的要求是系统避免差错值的效率以及解决异常情况的效率要快，由于当系统出现差错值时，会影响正常运行或出现质量问题，所以需要在最快的情况下避免系统差值，确保系统运行平稳。
        3机电一体化的控制系统设计应用
        机电一体化的控制系统在工业生产中的应用非常广泛，主要的设计应用包括如下几方面：一是，挖掘机的生产制造，利用模拟理论及控制原理，测定液压设备中泵的输送压强、控制压强以及别的数据，进而将相应数据输送到控制系统之中，调配挖掘机的工作形式，从而完成控制系统的设计使用。二是，压缩机的生产制造，利用控制系统测定振动轮内的偏心块振动路径，进而确定其运行加速度，运用傅里叶变换等公式，得出压实参数，从而实现了压缩机运行控制的目标。三是，在国际上的起重生产制造领域，已用到了控制系统的相应功能，实现了实际生产与设计理论的有效结合，对计算机技术的运用使得机械控制能够像人工作业一样方便，但工作效率及可靠性要更高。
        4机电一体化系统的设计策略
        4.1纵向分层设计法
        纵向分析设计法主要从机电一体化系统的整体来考虑，对机电一体化系统的纵向结构和功能进行系统化设计，从而使机电一体化系统的结构层次更加分明，并且提高结构层次与组织架构的对应性。当面对不同的操作任务时，可以实现不同任务由不同结构层次负责，使机电一体化系统的结构层次得到充分的利用，体现了机电一体化系统纵向设计的精细化和科学化，实现了机电一体化系统宏观设计和微观设计的有机结合。当然，宏观设计和微观设计隶属不同的机构层次。宏观设计具有一定的战略性，主要为了实现机电一体化系统的经济目标和技术目标，主要在结合企业的管理层意见的基础上，再考虑企业高级技术进行完成；微观设计也属于战略性设计，但是其战略性主要体现在具体的设计技术和方案等方面，因此微观设计一般由技术部门独立完成。
        4.2横向分块设计法
        在应用机电一体化系统横向分块设计法时，主要包括以下方式：替代法。替代法主要是将机械中的复杂部件进行替换，将电子元件取代原有机械部件的位置，从而完善机械的功能，使机电一体化系统更加的优化。例如，在对齿轮调速系统进行调整时，可利用伺服机电来弥补齿轮调速系统的不足，扩大调速范围和调速精度，从而使扭矩发生转变，让机电一体化系统的机构更加简洁，使机电一体化系统制造的周期得到缩减。值得注意的是，在进行电子原件的替换时，必须严格遵守摩尔定律，从而在确保机电一体化系统性能的基础上，减低生产的投入。而且随着科学技术水平的提高，电子原件替代法也将成为机电一体化系统设计的趋势之一；融合法。顾名思义，融合法主要是将各种元素进行统一和融合，从而形成独特的功能部件，确保要素之间的机电参数相互匹配；组合法。组合法主要是在融合法的基础上，将融合法制造而成的部件、模块等进行相互组合，从而形成各种机电一体化系统。这点在我们的日常生活中也较为常见，例如，将收音机与录音机进行组合，就形成了收录机，将手机与摄像机进行组合，就形成了可以进行摄像的手机。但是，组合法的应用并不是简单的叠加，而是要充分考虑机电一体化系统的整体性，从而实现机电一体化系统设计的科学性和合理性。
        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。