機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：機(jī)械電子技術(shù)水平的不斷提高為機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，近些年來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)日漸成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)融合程度越來(lái)越高。憑借出色的分析性能和控制水平，機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日漸廣泛，顯著提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用成效產(chǎn)生直接的影響，科學(xué)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有利于提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平和分析能力，確保機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。本文就機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

自動(dòng)化已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)電一體化作為自動(dòng)化生產(chǎn)的重要支撐技術(shù)，綜合了計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、信息技術(shù)以及機(jī)械制造技術(shù)等。控制系統(tǒng)承擔(dān)著數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制的重要作用，為了確保機(jī)電一體化體系各模塊的可靠運(yùn)行，必須要提高對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重視程度，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)接口的設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接。研究機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)概述

機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械作業(yè)流程及生產(chǎn)程序進(jìn)行設(shè)置，在現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的支持下，通過(guò)控制設(shè)備對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，該系統(tǒng)主要有智能化、高效化和自動(dòng)化三大特征。自動(dòng)化是機(jī)電一體化控制系統(tǒng)最基本的特征。近些年來(lái)隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展，為遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)械生產(chǎn)提供了條件，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)可以用微型計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)細(xì)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以便于在生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理和解決，確保生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。智能化的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)有利于降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更多地采取機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)控也有利于避免人為操作的失誤，對(duì)于環(huán)境比較惡劣或者較為危險(xiǎn)的機(jī)械生產(chǎn)工作，可以利用機(jī)械設(shè)備取代人工作業(yè)，對(duì)工作人員的生命安全進(jìn)行保障。機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)在一定程度上有利于機(jī)械行業(yè)的整體化發(fā)展，相較于傳統(tǒng)的控制體系，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)更加高效，有利于機(jī)械生產(chǎn)效率的提升和新技術(shù)手段的應(yīng)用。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用促進(jìn)了機(jī)械生產(chǎn)智能化水平的提高。近些年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和電子技術(shù)等相關(guān)科技的進(jìn)步促進(jìn)了機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和完善，此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能技術(shù)等的發(fā)展在一定程度上也推動(dòng)了機(jī)電控制系統(tǒng)適用性和便捷性的提升。

2機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中所應(yīng)用的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)類(lèi)別多樣，應(yīng)用范圍和功能側(cè)重點(diǎn)都存在差異。在進(jìn)行機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須要遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，確保系統(tǒng)整體功能性的發(fā)揮，并結(jié)合應(yīng)用要求對(duì)具體的細(xì)節(jié)進(jìn)行合理的調(diào)整。（1）性原則為了避免設(shè)計(jì)與實(shí)際構(gòu)建的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)之間存在過(guò)大的差距，必須要堅(jiān)持平穩(wěn)性原則，確保機(jī)電一體化控制系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量和控制效果，盡量降低系統(tǒng)受外界因素的影響程度，提高控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，降低產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的概率。機(jī)電控制系統(tǒng)在閉環(huán)情況下如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)不匹配的情況，控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)波動(dòng)導(dǎo)致運(yùn)行異常。（2）精確性原則現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)精度要求越來(lái)越高，而控制系統(tǒng)的精確性會(huì)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)流程監(jiān)控的精密度產(chǎn)生直接的影響，因而設(shè)計(jì)人員在對(duì)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整時(shí)，要避免輸出命令與設(shè)計(jì)命令誤差過(guò)大的情況的出現(xiàn)，提高控制系統(tǒng)命令收發(fā)的精確性。技術(shù)人員在確保控制系統(tǒng)可用性的基礎(chǔ)上要盡可能地降低系統(tǒng)的誤差，保障機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果。（3）快捷性原則高效率和高質(zhì)量是機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)，因而在進(jìn)行機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)也必須要堅(jiān)持快捷性原則，提高系統(tǒng)差錯(cuò)值處理和異常情況解決的效率，減少異常運(yùn)行事故和質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，確保控制系統(tǒng)可以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)避免系統(tǒng)差值，提高機(jī)電控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前機(jī)械工業(yè)中所使用的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)多采用模擬手工設(shè)計(jì)的方式和流程，在該種模式下所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要包括硬件選型模塊、控制任務(wù)輸入及輸出模塊、仿真模塊和軟件生成模塊四大部分。（1）控制任務(wù)輸入方式設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員在長(zhǎng)期的試驗(yàn)中，總結(jié)出了最為恰當(dāng)?shù)臋C(jī)電控制系統(tǒng)描述方法——自然語(yǔ)言表達(dá)法，相較于其它的控制任務(wù)輸入方法，自然語(yǔ)言表達(dá)法與人類(lèi)的思維特征和描述習(xí)慣更為相近，同時(shí)，控制系統(tǒng)不同的設(shè)計(jì)人員可以在該方法的支持下，根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更加科學(xué)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。但是該方法的缺點(diǎn)也是十分明顯的，人類(lèi)的語(yǔ)言系統(tǒng)較為復(fù)雜，應(yīng)用到機(jī)電控制系統(tǒng)中如果無(wú)法正確處理語(yǔ)義、語(yǔ)音和語(yǔ)法問(wèn)題就可能導(dǎo)致控制任務(wù)輸入的模糊性，影響控制任務(wù)的執(zhí)行效果。在機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，技術(shù)人員為了提高控制系統(tǒng)對(duì)輸入的自然語(yǔ)言理解和表述的準(zhǔn)確性，將自由格式文本輸入方式作為機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的主要任務(wù)輸入手段，還提供固定格式文本輸入作為自由格式文本輸入法的補(bǔ)充和修改，提高了控制系統(tǒng)使用的靈活性和便捷性。（2）控制任務(wù)輸入描述理解將用戶(hù)輸入的任務(wù)通過(guò)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行表達(dá)是該階段需要解決的首要問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員需要使用戶(hù)輸入順利轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器表示，因而必須要對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘。聚類(lèi)分析和特征組合即為輸入的固定格式文本數(shù)據(jù)挖掘的具體工作要求，一般的處理流程中要先對(duì)輸入的固定格式文本進(jìn)行信息分類(lèi)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)聯(lián)信息的分析和特性組合，進(jìn)而得到硬件配置信息和控制流程。在此過(guò)程中關(guān)聯(lián)分析至關(guān)重要，需要在該環(huán)節(jié)找到并明確不同的輸入信息數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，常用的關(guān)聯(lián)分析方法包括序列模式和關(guān)聯(lián)規(guī)則兩種。其中序列模式是對(duì)輸入數(shù)據(jù)時(shí)間上的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，關(guān)聯(lián)規(guī)則則是用來(lái)分析同一事件不同項(xiàng)之間的相關(guān)性。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的用戶(hù)將需要系統(tǒng)完成的任務(wù)進(jìn)行客觀描述的任務(wù)輸入即為自由格式文本，在輸入任務(wù)描述理解設(shè)計(jì)中不要對(duì)任務(wù)語(yǔ)句的規(guī)范性和結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行過(guò)多的限制和要求，提高控制系統(tǒng)的適用性。（3）控制系統(tǒng)自動(dòng)生成在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中多遵循開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)也可以采用組合優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，避免針對(duì)單一對(duì)象系統(tǒng)設(shè)計(jì)的片面性，通過(guò)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確保整體性和適用性。硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩大方面，在進(jìn)行硬件模塊選型之前可以先構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)硬件庫(kù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)具體的要求在硬件庫(kù)中檢索出合適的硬件型號(hào)，提高設(shè)計(jì)效率。設(shè)計(jì)研究人員需要對(duì)控制人員進(jìn)行大量的分析，明確用戶(hù)常用的控制系統(tǒng)運(yùn)算模塊和任務(wù)模塊。將硬件模塊視作系統(tǒng)的特定組件，在此基礎(chǔ)上對(duì)軟件構(gòu)造模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)建，依據(jù)控制流程實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的自動(dòng)集成。

4結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)憑借其出色的綜合性能在機(jī)械行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展目前機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平日漸提高，有效提高了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。但是目前機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還存在諸多不足之處，因而相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要加強(qiáng)研究，結(jié)合行業(yè)需求對(duì)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中不相適應(yīng)的地方進(jìn)行改進(jìn)，提高控制系統(tǒng)的適用性，為我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖瑤.關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)中高職課程銜接的探索與思考[J].科教文匯（中旬刊），2017（12）:91-92

[2]萬(wàn)桂平.機(jī)電一體化精確定位裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].低碳世界，2017（09）:42-43

[3]秦沖.光機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭輸送控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（15）:23-27

[4]簡(jiǎn)輝華.機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013（11）:274

作者:顧雅青 單位:德州亞太集團(tuán)有限公司