機電控制系統自動控制技術與一體化設計

褚春平

摘 要：機電控制系統是工業生產中不可缺少的一部分。而一體化設計與機電控制系統有著十分緊密的聯系，并且直接關系到企業的生產質量和生產效率。文章針對機電控制系統自動控制技術與一體化設計進行闡述，希望未來我國的工業有更大的發展。

關鍵詞：機電控制系統；自動控制技術；一體化；設計

自從進入20世紀以來，人類社會已經進入工業化時代。在這一百多年間，人類社會的生產力得到了巨大提升，生產效率和生產質量也在不斷提高，各行各業得到了迅猛發展。隨著科學技術的不斷發展，自動化控制技術已經廣泛應用到機電控制系統當中。通過自動控制技術能夠進一步提高生產效率，并且降低生產成本，實現更大的經濟效益。進入21世紀以后，信息技術的發展又進一步促進了自動控制技術的發展，并逐步實現一體化設計的應用。

1 機電控制系統自動控制技術

機電控制系統自動控制技術主要分為兩個部分，分別是機電控制系統與自動控制原理。要想充分發揮機電控制系統自動控制技術的作用，就必須要了解這兩個部分的理論知識，才能更好地開展實踐活動。

1.1 機電控制系統

所謂的機電控制系統，指的就是機械設備在無人參與的情況下，根據事先設計好的運行方式來運行，從而完成生產工作。在實際生產過程中，機電控制系統主要連接的就是控制對象以及控制器。從整體來看，機電控制系統構成如圖1，其中包含計算機信息技術、信息數據分析技術、電力電子技術以及微電子技術。除此之外，根據生產要求還會增加傳感檢測技術以及通信技術。任何技術之間絕不是單獨運作，而是需要將不同的技術融合在一起，從而實現自動化控制的功能，搭建一套完整、穩定、安全的機電控制系統。根據實際應用情況來看，機電控制系統已經被廣泛應用到多個領域以及行業當中，并有效提高了生產效率和生產質量，保障了生產過程的安全性和穩定性，降低了人力成本，為企業經濟效益的提高作出了巨大貢獻。

1.2 自動控制原理

自動控制技術的應用離不開自動控制原理。這是因為，自動控制技術只是技術上的一種方式，而自動控制原理則是自動控制技術的理論基礎。從當前自動控制原理的研究情況來看，主要包含兩種理論，分別是現代控制理論和經典控制理論。經典控制理論研究的是單變量、線性、不變量的系統。該理論的研究通常需要數學工具拉普拉斯變換、數學方法函數傳遞的支持，并以此對整個系統進行詳細的分析。而現代控制理論的研究通常針對的是非線性、多變量的系統。需要的數學工具包括線性代數、矩陣論和集合論。該理論的研究優勢在于能夠對整個系統的狀態進行詳細的分析，從而預測系統下一步可能發生的狀態，以此實現更強的系統控制，確保生產的安全性與穩定性[1]。

圖1 機電控制系統構成

2 機電控制系統一體化設計思路

機電控制系統一體化設計對于提高生產效率和生產質量有著十分重要的作用。因此，工業化改革必須要強化一體化設計。而機電控制系統一體化設計并不是隨意就能夠完成。在設計過程中，設計人員需要對機電系統本身特性、系統結構、產品功能等有深入的了解，并充分考慮到生產的實際需求，這樣才能設計出對生產有利的一體化系統。除此之外，整個系統必須要具備模塊化、智能化、網絡化、微型化以及人格化的特點。這樣一來，才能保障機電控制系統的正常工作，同時進一步提高系統性能。最后 ，設計人員一定要注重功能模組的優化配置，確保不同功能板塊不會產生矛盾沖突。只有這樣，才能保障系統的一體化、整體化，為生產提供更多幫助。

3 機電控制系統的一體化設計

根據當前機電控制系統的一體化設計來看，常見的設計方法有3種，分別是組合法、取代法和整體法。

3.1 組合法

組合法是當前應用得較為廣泛的一體化設計之一。特別是在數控機床方面，組合法的應用能夠讓數控機床發揮不同的作用，呈現多樣化的特點，提高產品質量的同時也能夠進一步提高產品是生產效率。所謂的組合法指的就是將不同功能模塊組合在一起的一體化設計。相比起其他方法，組合法的優勢在于是由不同功能模塊組成，故此并不需要將所有設計推翻重來，而只是簡單地進行功能模塊整合即可，設計簡單，需要的時間較短。需要注意的是，在機電控制系統中，不同的功能模塊有著不同的特性和功能，因此，在組合的過程中需要進行根據功能模塊來進行設計，避免不同功能模塊之間發生矛盾沖突，否則必然會給整個系統的正常運作產生影響[2]。

3.2 取代法

取代法在當前機電一體化設計中也較為常見。相比組合法，取代法較多應用于電子化產品的生產當中。這是因為，取代法的操作方法就是利用電子線路來替代機械控制結構，因此，在電子化產品的生產中，取代法有著天然優勢。之所以利用電子線路來替代機械控制結構，是因為雖然機械控制結構是工業生產過程中不可缺少的部分之一。但是，在生產過程中，機械控制結構的運行較為單一，導致生產效率得不到有效提高。而利用電子線路來替代，那么就能改變運行單一的問題，從而提高生產效率。由于取代法需要利用電子線路，那么在應用過程中就需要計算機信息技術的輔助，這樣才能實現電子線路的取代，實現機電控制系統的一體化設計。取代法除了改變傳統的機械控制結構，提高生產效率和生產質量以外，還能夠實時采集、分析生產過程中產生的信息數據，以此不斷優化生產過程，有效提高企業的市場競爭力[3]。

3.3 整體法

在機電控制系統的一體化設計當中，整體法有著十分廣泛的應用。整體法與取代法有著相似之處，不同的是整體法是將電子部分與機械部分進行結合，從而實現一體化的設計，而非取代法中由電子線路取代機械控制結構。整體法的優勢在于能夠實現不同的功能，讓控制系統具備多樣的特點，同時對新型設計理論的研究也有所幫助。但是，整體法對于設計的要求較高，通常需要耗費大量的時間和成本才能真正實現一體化設計。因此，在實際的應用中，企業需要根據自身的實際狀況來進行選擇。這樣一來，才能在保障生產質量和生產效率的基礎之上，提高企業的經濟效益[4]。

3.4 3種一體化設計法的差異

從3種一體化設計法的實際應用情況來看，3種方法存在不同的優勢，能夠應用在不同領域（見表1）。組合法的優勢在于能夠實現不同的功能，同時由于是不同的現有功能模塊組合而成，因此相比其他設計法所需的時間較短，比較適合應用于數控機床方面。而取代法的優勢則在于能夠簡化傳統的機械結構，在提高機械運行效率和質量的同時也能夠降低機械維護成本，以此為企業帶來更大的經濟效益。相比起組合法與整體法，取代法比較適合應用于電子化產品的生產。與組合法和取代法不同的是，整體法從整個技術和設計上來說，更加新穎并且富有創新精神。整體法適合用于各個領域的生產，對于改善工業生產現場，提高社會生產力有著十分重要的作用。當然，在實際的應用過程中還需要根據實際的生產狀況來挑選合適的一體化設計方法，這樣才能進一步加強機電控制系統的一體化設計工作。

4 結語

綜上所述，隨著工業化程度的不斷加深，機電控制系統中自動控制技術的應用以及一體化設計必不可少。而要想進一步強化一體化設計，首先需要了解的就是自動控制技術的相關理論知識，同時，在進行一體化設計時，企業一定要根據自身的實際情況，包括運營狀況、生產狀況、生產產品等來挑選合適的一體化設計方案。這樣才能確保機電控制系統一體化設計真正發揮作用，有效提高企業的生產效率和生產質量，降低企業的生產成本，讓企業能夠在市場上獲得更多的經濟利潤，以此促進企業發展。

[參考文獻]

[1]趙磊，張安良.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].建筑工程技術與設計，2018（21）：2986.

[2]劉敏.基于機電控制系統自動控制技術與一體化設計分析[J].電子世界，2018（15）：206.

[3]楊海濤.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].建筑工程技術與設計，2018（14）：834.

[4]徐鐵.淺析機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].建筑工程技術與設計，2018（18）：901.