机电一体化的控制系统设计分析

王韶良（济南城市照明工程有限公司，山东济南，250033）

机电一体化的控制系统设计分析

王韶良
（济南城市照明工程有限公司，山东济南，250033）

机电控制行业在发展中不断解决新问题，依靠科学理论研制新方法，引进先进的生产设备，带动行业向前发展。自动控制技术与一体化设计分析问题一直是机电控制诸多问题中的重中之重，被相关研究者和行业发展人员视为研究重点。

机电一体化；控制系统；设计

0 引言

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的类别与设计原则

2.1 机电一体化的控制系统的类别

（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。

2.2 机电一体化的控制系统设计原则

通过以上分析可知，机电一体化的控制系统类别众多，应用的范围也有所差别，但其基本特征及设计原则是趋于一致的。可概括为如下三点：（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）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。（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分析

3.1 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。

3.2 机电一体化的控制系统设计方向

机电一体化的控制系统，推动着机械生产向智能化方向发展，伴随通讯技术、计算机技术及机械技术等的飞速发展，控制系统的设计方向逐渐深化，同时，智能技术、神经网络技术的发展，也在改善着控制系统的易用性。目前，机电一体化的控制系统设计方向主要包括如下几个方面。

（1）模块化。模块化的应用是控制系统发展的重要方向，因为当前各式各样的机械设备来源于各个地区的生产单位及供应商，所以就要对讯号接口、转化接口、连接接口等位置进行标准化设计，而模块化的运用就方便了各自控制模块能够应用于所有的设备控制系统中，为产业升级和企业间的交流提供了便捷的通道。

（2）智能化。近年来，智能化的应用源自于智能技术、计算机技术、心理学等新技术、新科技的发展和融合，进而给予了控制系统更加高效的分析与控制性能，进一步的提升了生产力，改善了工作效能。不过，想要实现更高的目标离不开更高标准的终端设备及更高性能的计算机的支持。

（3）信息化。信息技术的发展拓宽了信息的传播范围及速度，对于当前的控制系统来说，只要其控制系统的效能足够优秀，就能够快速得到各国市场的认可并迅速得以推广，所以，迅速扩大的市场范围有助于推动相关产业的发展与进步，从而不断提高所用控制系统的运转性能。

（4）环保化。随着经济社会的发展，人们对环境保护越来越重视。尽管经济的发展给我们的生活带来了很大的方便，使得我们的产品更加丰富，生活更加便捷，但也造成了资源的损耗，以及自然环境的破坏。因此，人们开始重视对环境的保护，倡导尊重自然。绿色经济在这一形势下应时而生，环保化是经济发展到了一定程度后的必然趋势。绿色产品在其设计、生产的整个流程中，遵循对生态平衡的要求，对自然环境损害或影响较小，资源浪费情况减轻。对环保化机电设备的设计，符合当下的时代要求。机电产品的环保化主要在于应用过程中不会对生态环境造成污染，设备废弃后也能尽可能的回收。

4 结语

总而言之，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。

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Mechanical and electrical integration of control systems design and analysis

Wang Shaoliang
(Jinan city lighting engineering co. LTD,Ji'nan Shandong, 250033)

At this stage, the electromechanical control industry is constantly solving new problems in the development, relying on scientific theory to develop new methods, introducing advanced production equipment and driving the industry forward. The problem of automatic control technology and integrated design analysis has been a top priority in many issues of electromechanical control, which is regarded by relevant researchers and industry development personnel as the research focus.

electromechanical integration; Control system; design