機電一體化在機電控制系統(tǒng)中的應用

董飛

摘 要：改革開放以來，始終以科學技術發(fā)展為第一生產力，隨著科學技術的不斷發(fā)展，機電一體化也迅速發(fā)展，在各個領域機電一體化運用到各項技術性操作中。機電一體化在廣泛應用的過程中，存在各個方面的問題。在技術完善的過程中，尤其是在加入智能控制技術，其技術的穩(wěn)定性，重復性沒有保證。在此基礎上，文章對智能控制進行全面闡述，分析了智能控制的特點和類別，希望可以發(fā)揮出智能控制的最大潛能，使機電一體化在機電控制系統(tǒng)中有更好的應用。

關鍵詞：機電一體化；智能控制；應用；電控系統(tǒng)

中圖分類號：TH-39 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0152-02

引言

高新技術的引進尤其是將機電一體化運用到機電控制中，改善了傳統(tǒng)的機電企業(yè)的運行模式，提高機電產品的生產速度、生產效率、產品質量。在源頭上節(jié)約成本，降低原材料消耗，減少資源消耗，減少工人負擔，降低國民壓力，促進整個國民經濟以及社會整體的發(fā)展。由此可見，自動化和一體化的深入研發(fā)具有重要意義，可促成機電的企業(yè)發(fā)展的新動態(tài)，前景可觀。

1 機電一體化概述

機電一體化的概念最早被我們接觸還是在改革開放初期，開始僅僅是在報紙雜志上出現(xiàn)，隨著時代發(fā)展，機電一體化逐漸出現(xiàn)在我們日常生活中，被我們廣泛接觸，尤其是在機電控制系統(tǒng)中。然而機電一體剛剛興起，還存在一系列的問題有待解決，后續(xù)發(fā)展中逐漸引進機械設備的信息處理功能促進機電一體化更好的發(fā)展。隨著各種技術的不斷引進，隨著機電一體化技術引進使機械設備呈現(xiàn)出了智能化、便捷化、人性化、自動化等特點。再加上二十一世紀信息技術迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術運用，機電設備的一體化大大提高。

機電一體化主要是有以下五個組成要素組成：描述機械設備本體的結構組成、感應機械設備整體狀況的感知組成、促進機械設備運作的動力組成、支持機械設備協(xié)同運轉的運動組成、控制和處理信息的智能組成。這五個組成要素組成協(xié)同運作，保證機械設備系統(tǒng)正常運行。

系統(tǒng)化、智能化和模塊化是機電一體化的基本特點。從智能化方面看，它的智能化水平因為信息技術和模糊技術進步而不斷提升，從其他方面來看與傳統(tǒng)機械有很大的區(qū)別。因為它加入了含有人工智能的機器設備，含有較高的加工精度。近幾年來，由于優(yōu)化了電腦微端的硬件，加快了處理器的運行速度，以至于機電一體化智能水平更高。從模塊來分析，作為機電一體化基礎條件，總線結構的模式化以及開放化的使用改變了系統(tǒng)工作模式，讓系統(tǒng)變得更加靈活、更加協(xié)調和方便管理。由上可見，機電一體化變得更加具有高精度、高效率，且可編程適應性更強，但是相對應的控制會變得比較麻煩。

2 機電一體化的發(fā)展狀況

在20世紀60年代以前，當時生產水平低下，電子技術發(fā)展落后完全跟不上時代的要求。

在當時的條件下，此時機械技術和電子技術獨立存在，相互之間無法建立聯(lián)系。市場上生產的產品基本上都是以體力勞動手工生產的商品，生產規(guī)模小，生產數(shù)量少，無法滿足人們的需求。在20世紀70-80年代時，機電一體化達到了迅速發(fā)展時期。這個年代的計算機技術、控制技術和通信技術的高速發(fā)展，它們?yōu)闄C電一體化技術的發(fā)展提供了保障。在20世紀90年代時，機電一體化技術開始了邁向智能化的腳步，機電一體化得到了高速的發(fā)展。而此時光學、通信等技術也加入了機電一體化的道路，還有微細加工技術也使用了機電一體化，產生了光機電一體化以及微機電一體化等新技術；機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法得到了改進，人們對機電一體化的研究越來越成熟。從而建立一套完整的機電一體化科學體系。20世紀80年代初中國才開始在機電一體化進行應用。而且在制定“九五”規(guī)劃的發(fā)展要求時十分重視其他國家關于機電一體化技術的研究。還有很多專科院校和相關機構進行大量實驗來研究機電一體化。

3 機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用

3.1 應用在機器人領域

機器人的動力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都有嚴格高級的技術控制。機器人是通過一系列的技術操控，使其達到像人一樣靈活，可通過控制系統(tǒng)自由操控四肢。首先，非線性操控系統(tǒng)、時時可變的不定性、強耦合性等都是在動力系統(tǒng)中機器人時常表現(xiàn)出來的基本特點。在操作過程中也時常會表現(xiàn)出多任務性和多變性。將智能控制技術應用在機器人中是非常明智的選擇。智能控制在機器人領域具有重要的意義，一般情況下在機器人步伐活動，行走方向，以及行使行走軌跡跟蹤具有突出的優(yōu)勢；控制手臂靈活運動；控制機器人肢體感覺、嗅覺、視覺等的智能控制；控制機器人對運動環(huán)境和規(guī)劃。

3.2 應用在建筑工程中

在建筑工程中，智能控制技主要表現(xiàn)在如下方面：（1）智能控制建筑物的室內溫度。建筑室內的內部溫度由空調調節(jié)，空調本身感受不到四季的變化，因此想要給根據(jù)四季的變化調節(jié)建筑室內的溫度必須進行智能控制。按照智能調節(jié)方式，對建筑室內的溫度，濕度進行控制。采用智能控制方式不僅能控制空氣質量，且能耗少，能夠有效的降低能量損耗。（2）控制建筑物室內亮度。利用計算機控制與通信系統(tǒng)聯(lián)合起來通過互聯(lián)網(wǎng)控制建筑物的室內照明系統(tǒng)。根據(jù)建筑室內的建筑材料及所處環(huán)境選擇適當?shù)恼彰髁炼龋x擇合適的路徑控制照明系統(tǒng)。將智能控制應用在建筑工程中，為建筑工程的順利進行提供了良好的條件，同時也便于建筑工程質量和工程效果的提高。

3.3 應用在機械制造中

傳統(tǒng)的工業(yè)生產技術已經滿足不了當前人們的物質水平的需求，當前計算機行業(yè)迅速發(fā)展，將計算機技術與智能控制技術相結合運用到制造最先進的機械設備中具有重要的意義。體現(xiàn)了機械設備現(xiàn)代化與創(chuàng)新性。在機械制作行業(yè)中引進智能控制技術與計算機相結合的新方式，加快了生產的質量與效率。利用計算機來替代人類的腦力活動，在一定程度上，減輕了人們的壓力，并且可以快速實現(xiàn)最終目標。智能控制技術在機械制造上的使用及對其運動狀態(tài)的模擬過程中，記錄數(shù)據(jù)，搜集相關信息便于對機械制造過程中的各個程序進行控制。也可及時控制機械設備的正常運行，防患于未然，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可及時作出修補與維護。endprint

3.4 應用在數(shù)控領域

在數(shù)控領域也納入計算機技術，在數(shù)控領域內，計算機技術主要在機械加工的過程中。計算機負責在數(shù)控加工工程中收集數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行編寫及處理。計算機的引進保證了機械加工過中的準確性和高效性，大大提高了數(shù)控技術的優(yōu)越性。另一方面，計算機的引進也可以避免人為的錯誤。計算機在數(shù)控領域只是起到一個小小的作用，數(shù)控機動化發(fā)展的過程中要提高自動化水平，不斷更新，不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)的數(shù)控技術只是可以進行機床的生產，而將智能技術引進到數(shù)控領域后，實現(xiàn)了機床生產的模擬、延伸、智能化監(jiān)控。

3.5 交流伺服系統(tǒng)中智能控制的應用

在機電一體化的深入推廣過程中，伺服驅動裝置是一個典型的產品。在伺服驅動裝置中扮演著重要的角色。機電一體化的智能控制可以服務于交流伺服系統(tǒng)，智能控制可以控制交流伺服系統(tǒng)的安全問題，對其質量進行嚴格控制，降低其對系統(tǒng)的依賴性。交流伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)本身較復雜，系統(tǒng)中任何一個參數(shù)發(fā)生變動就有可能對系統(tǒng)造成重大影響，影響其系統(tǒng)的正常運行，對系統(tǒng)運行造成擾動負載。交流伺服系統(tǒng)本身的復雜性使其很難建立數(shù)學模型，并且會受到內界和外界各種因素的影響。將智能控制引入到交流伺服系統(tǒng)中，有利于提高其性能，建立更加強大完善的系統(tǒng)。

4 結束語

二十一世紀以來，我國當前經濟和社會發(fā)展迅速，在高新技術領域、工程建筑領域、機械制造領域、數(shù)控領域、交流伺服系統(tǒng)等方面，不斷研發(fā)機電一體化技術具有可持續(xù)發(fā)展的意義。研發(fā)機電一體化技術有利于推動我國不斷向走向工業(yè)大國，促進我國工業(yè)化發(fā)展。我國機電一體化采用高智能控制技術、集中統(tǒng)一控制中心、結合互聯(lián)網(wǎng)通訊技術、采用納米材料大大縮小其體積，做到微型化，綠色健康無污染。這一新技術的使用，可以給人們的生產和生活帶來很大便利。科技進步永無止步，在發(fā)展機電一體化技術的過程中，也不斷引入和研究新型技術，不斷提高和完善我國的機電一體化技術，促進我國機電一體化技術更快的達到國際技術水平。

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