机电一体化设计理念与自动控制技术应用分析

王侦岩　黄晓东

摘要：近几年，在我国经济得以飞速发展的背景下，随之涌现出人工智能技术和自动化技术等新兴技术。其中，机电一体化技术也在不同工业领域中被广泛使用。机电一体化的基本原则是控制先进的机器和设备，在自动控制技术的帮助下，完成智慧自动配置，优化自动化机械设备生产流程，以此促进工业生产效率得以提高，最终达到改善产品质量的目标，节省能源，并严格实施绿色发展理念和我国可持续发展战略，以改善我国工业水等级。基于此，本文首先对机电一体化加以简要概述，其次简要概述自动控制技术，最后着重分析机电一体化设计理念与自动控制技术应用并给予一定的展望，以期为日后的研究提供参考和借鉴。

关键词：机电一体化;设计理念;自动控制技术

前言：现如今，在我国现代化建设得以不断深入和科技快速发展的环境中，推動着我国工业水平明显提高，于是开始纷纷出现新的工厂和企业，这就在一定程度上给我国经济发展带来诸多机遇，也促使在企业之间的竞争愈演愈烈。因此，企业如果要想提高自身的竞争力，首先就应有效降低生产成本，紧跟时代的发展趋势并实现自动化、智能化生产。应用机电一体化技术和自动控制技术，可以有效地连接机械设备，配置集成系统，并减少完成生产过程的时间，以此提高产品的精度和质量。近几年，随着人工智能技术发展迅速，机电工业控制系统和自动化控制技术也逐渐得到大众认可。机电控制系统广泛应用于生活的各个领域。机电控制系统的基本原则是有效集成先进的自动控制技术与机械设备，使机电设备具备智能化特点。此外，机电控制系统也在工业企业中得到广泛应用，这不但能显著提高其产品的整体质量，而且也会在相关标准范围内节约能耗成本，提高企业的生产能力。

一、机电一体化的简要概述

（一）发展历史

机电一体化技术从1980年代开始，正伴随着我国开始实行改革开放政策。许多专家也逐渐意识到了机电一体化技术的发展重要性，为此付出了较多的时间和精力，加大了对这个领域的研究活动力度。同时，我国也提供了对这项技术的强大支持，制定并采取了诸多有利的政策和激励措施，引导我国机电一体化技术快速进步。从21世纪初，机电一体化技术已经逐渐成熟和稳定。在互联网信息技术得以不断发展的背景下，微计算机和芯片的出现，为机电一体化技术指明了新的发展方向。今天，我国已经彻底实现独立研究和发展的目标。尽管与世界上最高的智能芯片的运行和操作、控制能力还存在一定的差距，但足以突破和满足当前的需求。

（二）主要内涵

机电一体化技术涉及的内容相对较多，其中主要包括许多正在扩展和发展工程技术的领域的相关知识。其目的是引进各种高科技技术，优化机械设备结构，缩小规模，提高性能，以与人口日益增长的需求相一致，最终促使提高工业生产效率，从而保障国民经济和国民生活稳定发展。信息技术、微型计算机、芯片等在生产期间完成所有数据类型的测量、采集和导入、计算和处理、存储和共享，使所有环节都能顺利完成，此外，也是机电一体化技术的主要内容。机电一体化技术包括的几个方面具体如下：

（1）机械技术。机械技术的根本是机电一体化技术。经过改进和升级，开发研究的重点是优化和升级机器的结构和性能，提高机身的性能，高度和精度，以此减小设备的尺寸，从而提高我国的工业生产水平。

（2）计算机技术。计算机技术是实现集成的先决条件。完成收集，下载，分析，存储和信息等环节，并相应地获得决定性的结果。其中，人工智能技术、神经网络技术等高端产品的发展空间仍旧较为充足，毫无疑问，它们将促进机电一体化技术拥有质的飞跃。

（3）自动化技术。自动化技术包括允许机器和设备获得自我检测和适应能力，例如自我诊断技术，自我调节技术和自适应控制技术。

（4）传感技术。传感技术是计算机系统中所有数据类型的基础。传感技术旨在收集环境温度和湿度等信息，以便准确检测设备的电流、电阻和电压。通过将数据下载到中央处理单元，可以识别数据中的差异并做出明智的决策。当今的传感器能够快速捕获不同的参数。因此数据准确性都极高，能给出即时的反馈。

（5）伺服技术。电信号由控制系统传输。如果要使用机械设备将其转化为动作，则需要应用伺服工艺，其中涉及到电气传动设备，气动，液压和其他传动装置，这些装置可以从控制系统中获取指令并执行相应的动作，以实现计算机化控制。

二、自动控制技术的简要概述

自动控制技术指的是在机器生期间对参数的测量和控制，由于额外的控制，无需直接人工干预，因此可以按照计划完全实施。自动化控制技术的发展会摆脱重复、复杂或危险的任务，并减少员工的工作量。同时，通过将人工智能应用于更重要的领域，可以有效提高控制质量，避免人为因素造成的错误。此外，自动控制应用广泛，包括反馈原理、数学系统理论等。最常见的是内部温度控制，自动照明等。这在行业中逐渐得到广泛的普及。自动控制系统可以自动监控和管理生产期间的各种参数，能够对其及时更改和调整，并由于外部因素的影响而逐渐与正常轨迹相偏离，并返回预定数值范围。

三、机电一体化技术设计理念和自动控制技术的应用与展望

（一）应用

（1）机电控制装置。机电设计理念基于自动控制技术和控制设备。例如，如果要保存设备行为，必须在控制器的说明的基础上完成活动测试。在将电子计算机设备发出的指令向实物能源转化，还必须依靠控制装置。

（2）微型计算机。自动化技术主要依靠微型计算机。在实际的生产期间，要求建立数字模型，借助计算机设备有效控制相应的生产程序以及控制机械设备。

（3）数控机床。数控机床的工作要求很高的精度，零件必须严格完成预先确定的轨道上的训练，并且确保不存在重大误差。通常，将设备移动几毫米都会导致产品报废。机电设计和自动控制技术概念的出现使得机器组件的正确定位和完全自动控制成为可能，使操作员能够输入相应的指令，从而有效地避免了出现手动操作错误额情况。此外，还可以进行微管理，使机器无需大幅度移动即可进行调整，从而减轻机器磨损。

（4）自动报警。综合机电控制系统具有完善的监控和自动报警功能，使其能够从计算机监控机械设备的运行情况。当检测到错误时，将触发早期警报、立即响应并自动断开多个设备的连接，以防止损坏扩散。修复系统后，还可以自动登录，节省时间，减少业务损失。

（二）优势

（1）提高准确性。通过应用机电一体化技术和自动控制技术的概念，可以优化机械设备的内部结构，逐步减少传动零部件数量，降低机械磨损水平，有效避免零部件失真造成的数据误差。同时，计算机控制的补偿和修复技术可以在一定程度上补偿各种工作时间动态误差，最终促进数据准确性得以提升。

（2）提高安全性。不受人工干预的机电一体化技术控制系统，可独立检查工作状态，在异常后启动自动保护系统所需时间内进行自我诊断并激活报警。它还具有安全锁控制等综合功能，可以显着降低事故风险并提高系统的安全性。

（三）未来的发展趋势

（1）智能化。智能化是新世紀工业发展的唯一手段，是时代发展趋势的结果。如今，人工智能主要基于机电一体化技术和自动化控制技术的概念，吸引了很多关注，由此促使许多企业正试图将人工智能整合到生产过程中，例如智能加工机器人和机床。所谓智能，就是基于控制理论来描述其行为，通过结合心理学、运筹学、模糊数学等领域，通过提供测试独立危机和推理能力的系统和机制，模拟和模仿人类智能。允许理性思考和独立决策。以目前的技术，不可能使机电一体化的自动控制系统像人类一样智能。但是，如果在人类智能中升级高性能高速处理器，那将是相当可行的，并且肯定会成为未来研究的热点。

（2）网络化。计算机网络是20世纪下半叶至21世纪最重要的发明，基本上世界上所有的人类生产和生活方式都受其影响。革命性技术的发展也在一定程度上彻底改变了工业、农业、军事和教育等部门，加速了全球一体化进程。第一，工业企业之间的竞争正在逐步增加。新IT产品的推出和系统的持续建设无疑将显著提高企业的竞争力，并由此产生显著的经济效益。第二，逐渐兴起基于网络的无线远程监控系统，终端必须借助机电一体化技术，便于机电产品的开发。最终，智能家居逐渐走进了居民的生活。其设计理念和技术基础也基于机电一体化技术。在不久的将来，居民将能够享受高科技为家人提供的便利。换言之，机电一体化技术和自动化控制产品发展的技术方向必须与网络紧密相连。

结论：总而言之，现如今，机电一体化的设计理念和自动控制技术逐渐走进人们生活生产的各个领域并得到广泛的应用。在本文中，对机电一体化和应用的设计理念以及自动化控制技术的优势加以详细说明，并着重对发展前景加以分析。在不久的将来，将开发一个将两者相结合的全自动控制系统，为我国工业自动化制造带来好消息，由此促使我国工业水平迈向新台阶。

参考文献

[1]徐凤辉.机电一体化中的自动控制系统设计[J].集成电路应用，2021，38（10）：58-59.DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2021.10.023.

[2]李敏.机电控制系统自动控制技术的一体化设计分析[J].电子技术与软件工程，2021（10）：108-109.