机电控制系统自动控制技术与一体化设计

褚春平

摘 要：机电控制系统是工业生产中不可缺少的一部分。而一体化设计与机电控制系统有着十分紧密的联系，并且直接关系到企业的生产质量和生产效率。文章针对机电控制系统自动控制技术与一体化设计进行阐述，希望未来我国的工业有更大的发展。

关键词：机电控制系统；自动控制技术；一体化；设计

自从进入20世纪以来，人类社会已经进入工业化时代。在这一百多年间，人类社会的生产力得到了巨大提升，生产效率和生产质量也在不断提高，各行各业得到了迅猛发展。随着科学技术的不断发展，自动化控制技术已经广泛应用到机电控制系统当中。通过自动控制技术能够进一步提高生产效率，并且降低生产成本，实现更大的经济效益。进入21世纪以后，信息技术的发展又进一步促进了自动控制技术的发展，并逐步实现一体化设计的应用。

1 机电控制系统自动控制技术

机电控制系统自动控制技术主要分为两个部分，分别是机电控制系统与自动控制原理。要想充分发挥机电控制系统自动控制技术的作用，就必须要了解这两个部分的理论知识，才能更好地开展实践活动。

1.1 机电控制系统

所谓的机电控制系统，指的就是機械设备在无人参与的情况下，根据事先设计好的运行方式来运行，从而完成生产工作。在实际生产过程中，机电控制系统主要连接的就是控制对象以及控制器。从整体来看，机电控制系统构成如图1，其中包含计算机信息技术、信息数据分析技术、电力电子技术以及微电子技术。除此之外，根据生产要求还会增加传感检测技术以及通信技术。任何技术之间绝不是单独运作，而是需要将不同的技术融合在一起，从而实现自动化控制的功能，搭建一套完整、稳定、安全的机电控制系统。根据实际应用情况来看，机电控制系统已经被广泛应用到多个领域以及行业当中，并有效提高了生产效率和生产质量，保障了生产过程的安全性和稳定性，降低了人力成本，为企业经济效益的提高作出了巨大贡献。

1.2 自动控制原理

自动控制技术的应用离不开自动控制原理。这是因为，自动控制技术只是技术上的一种方式，而自动控制原理则是自动控制技术的理论基础。从当前自动控制原理的研究情况来看，主要包含两种理论，分别是现代控制理论和经典控制理论。经典控制理论研究的是单变量、线性、不变量的系统。该理论的研究通常需要数学工具拉普拉斯变换、数学方法函数传递的支持，并以此对整个系统进行详细的分析。而现代控制理论的研究通常针对的是非线性、多变量的系统。需要的数学工具包括线性代数、矩阵论和集合论。该理论的研究优势在于能够对整个系统的状态进行详细的分析，从而预测系统下一步可能发生的状态，以此实现更强的系统控制，确保生产的安全性与稳定性[1]。

图1 机电控制系统构成

2 机电控制系统一体化设计思路

机电控制系统一体化设计对于提高生产效率和生产质量有着十分重要的作用。因此，工业化改革必须要强化一体化设计。而机电控制系统一体化设计并不是随意就能够完成。在设计过程中，设计人员需要对机电系统本身特性、系统结构、产品功能等有深入的了解，并充分考虑到生产的实际需求，这样才能设计出对生产有利的一体化系统。除此之外，整个系统必须要具备模块化、智能化、网络化、微型化以及人格化的特点。这样一来，才能保障机电控制系统的正常工作，同时进一步提高系统性能。最后 ，设计人员一定要注重功能模组的优化配置，确保不同功能板块不会产生矛盾冲突。只有这样，才能保障系统的一体化、整体化，为生产提供更多帮助。

3 机电控制系统的一体化设计

根据当前机电控制系统的一体化设计来看，常见的设计方法有3种，分别是组合法、取代法和整体法。

3.1 组合法

组合法是当前应用得较为广泛的一体化设计之一。特别是在数控机床方面，组合法的应用能够让数控机床发挥不同的作用，呈现多样化的特点，提高产品质量的同时也能够进一步提高产品是生产效率。所谓的组合法指的就是将不同功能模块组合在一起的一体化设计。相比起其他方法，组合法的优势在于是由不同功能模块组成，故此并不需要将所有设计推翻重来，而只是简单地进行功能模块整合即可，设计简单，需要的时间较短。需要注意的是，在机电控制系统中，不同的功能模块有着不同的特性和功能，因此，在组合的过程中需要进行根据功能模块来进行设计，避免不同功能模块之间发生矛盾冲突，否则必然会给整个系统的正常运作产生影响[2]。

3.2 取代法

取代法在当前机电一体化设计中也较为常见。相比组合法，取代法较多应用于电子化产品的生产当中。这是因为，取代法的操作方法就是利用电子线路来替代机械控制结构，因此，在电子化产品的生产中，取代法有着天然优势。之所以利用电子线路来替代机械控制结构，是因为虽然机械控制结构是工业生产过程中不可缺少的部分之一。但是，在生产过程中，机械控制结构的运行较为单一，导致生产效率得不到有效提高。而利用电子线路来替代，那么就能改变运行单一的问题，从而提高生产效率。由于取代法需要利用电子线路，那么在应用过程中就需要计算机信息技术的辅助，这样才能实现电子线路的取代，实现机电控制系统的一体化设计。取代法除了改变传统的机械控制结构，提高生产效率和生产质量以外，还能够实时采集、分析生产过程中产生的信息数据，以此不断优化生产过程，有效提高企业的市场竞争力[3]。

3.3 整体法

在机电控制系统的一体化设计当中，整体法有着十分广泛的应用。整体法与取代法有着相似之处，不同的是整体法是将电子部分与机械部分进行结合，从而实现一体化的设计，而非取代法中由电子线路取代机械控制结构。整体法的优势在于能够实现不同的功能，让控制系统具备多样的特点，同时对新型设计理论的研究也有所帮助。但是，整体法对于设计的要求较高，通常需要耗费大量的时间和成本才能真正实现一体化设计。因此，在实际的应用中，企业需要根据自身的实际状况来进行选择。这样一来，才能在保障生产质量和生产效率的基础之上，提高企业的经济效益[4]。

3.4 3种一体化设计法的差异

从3种一体化设计法的实际应用情况来看，3种方法存在不同的优势，能够应用在不同领域（见表1）。组合法的优势在于能够实现不同的功能，同时由于是不同的现有功能模块组合而成，因此相比其他设计法所需的时间较短，比较适合应用于数控机床方面。而取代法的优势则在于能够简化传统的机械结构，在提高机械运行效率和质量的同时也能够降低机械维护成本，以此为企业带来更大的经济效益。相比起组合法与整体法，取代法比较适合应用于电子化产品的生产。与组合法和取代法不同的是，整体法从整个技术和设计上来说，更加新颖并且富有创新精神。整体法适合用于各个领域的生产，对于改善工业生产现场，提高社会生产力有着十分重要的作用。当然，在实际的应用过程中还需要根据实际的生产状况来挑选合适的一体化设计方法，这样才能进一步加强机电控制系统的一体化设计工作。

4 结语

综上所述，随着工业化程度的不断加深，机电控制系统中自动控制技术的应用以及一体化设计必不可少。而要想进一步强化一体化设计，首先需要了解的就是自动控制技术的相关理论知识，同时，在进行一体化设计时，企业一定要根据自身的实际情况，包括运营状况、生产状况、生产产品等来挑选合适的一体化设计方案。这样才能确保机电控制系统一体化设计真正发挥作用，有效提高企业的生产效率和生产质量，降低企业的生产成本，让企业能够在市场上获得更多的经济利润，以此促进企业发展。

[参考文献]

[1]赵磊，张安良.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].建筑工程技术与设计，2018（21）：2986.

[2]刘敏.基于机电控制系统自动控制技术与一体化设计分析[J].电子世界，2018（15）：206.

[3]杨海涛.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].建筑工程技术与设计，2018（14）：834.

[4]徐铁.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].建筑工程技术与设计，2018（18）：901.