機電控制技術論文(2)
機電控制技術論文
機電控制技術論文篇二
機電系統控制技術綜述
摘 要 機電控制技術是精密機械、計算機技術、電子技術(包括電力電子)等技術交互融合的產物，機電一體化是機械工業進一步發展的必然要求。本文介紹了機電系統控制技術的產生與發展情況，并指出機電系統及其控制技術的發展前景。
關鍵詞 機電一體化技術 自動化技術 機電控制技術 智能化發展
中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A
所謂系統，是由相互制約的各個部分組成的具有一定功能的整體。機械電子系統是由機械系統和電器系統組成的，通常也稱為機電控制系統，簡稱機電系統。機電系統強調機械技術與電子技術的有機結合，強調系統各環節之間的協調與匹配，以便達到系統整體最佳的目的。
1機電系統控制技術的產生與發展
作為機電系統核心的控制技術，是自動化技術發展的一個階段和必然產物，它是自動化領域中機械技術和電子技術有機結合而產生的新技術。機電系統控制技術得以發展的根本原因，在于生產的發展和科學技術的進步，其中特別是自動化技術與計算機科學起到了重要的作用。30年代以后，控制技術有了很大發展，大體經歷了以下四個階段：
第一階段，30年代，氣動控制元件已經發展成熟并應用在工業中，然而控制系統設計仍然采用反復試驗的方法進行。
第二階段，40～ 50年代，數學分析的不斷進步加強了控制工程作為一個獨立工程學科的地位。在美國出現了電話系統和電子反饋放大器，在頻域中描述反饋放大器的工作以及其后出現的設計和分析被稱之為“經典控制”。
第三階段，60年代末期，微處理器的發展促使了在加工和設計中使用計算機控制。例如數控機床系統。然而加工和設計方法從本質上講仍然是機械式的，自動化和控制系統都是在機械設計完成后加入進來的。時域表示法發展到用狀態變量來描述系統，其后出現的設計和分析被稱之為“現代控制”。時域法以及最優控制理論與廣泛使用的高速計算機相得益彰，共同促進了控制理論在機械系統中的應用。
第四階段，70年代以來，微型計算機的出現使控制技術進入了智能化的新時代。 這時期發展起來的機電一體化(Mechanical and electronical integrat ion) 技術， 在世界范圍內引起了強烈反響。機電一體化技術是將機械、電子、控制技術進行有機結合， 實現技術裝備和生產過程整體優化的高新技術。機電控制就是研究如何設計控制器并合理構成控制系統使機電一體化產品或系統達到所需性能要求的一門科學，是控制技術、機械技術相結合的產物。
綜上所述，機電系統控制技術的產生，并不是孤立的，而是各種技術互相滲透的結果。它促使了產業結構、產品結構、生產方式和管理體系發生了深刻的變化，促使了新興產業的發展，同時也引起了各國為發展機電控制技術的激烈競爭，從而又反過來在全世界范圍內更進一步推動了機電系統控制技術向前迅速發展。
2機電系統控制技術的發展前景
隨著社會生產力的發展和科學技術的進步，機電系統工程及其相應的理論、技術愈來愈呈現出兩個顯著的特性：
(1)系統科學性，即涉及系統理論和系統工程的方法越來越多;(2)學科綜合性或技術集成性，即機電系統工程和機電一體化技術絕非單一學科知識所能夠支撐，而是依賴于多門學科知識的有機結合。
應該說世界各先進工業國家發展機電控制技術各有其特點，其發展的重點和具體做法不盡相同，但總體趨勢是一致的。歸納起來，主要是以下三方面：
①從性能上看。向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發展。如以數控機床為例，其控制精度能實現0.1�eM，的高精度，其進給速度可達24-100m/min，甚至更高，其聯動和控制的軸數能實現9-15軸，同時增加了人機對話功能，設置了智能I/O通道和智能工藝數據庫，給使用、操作和維護帶來了極大的方便。今后，隨著專用集成電路特別是超大集成電路的發展，機電一體化產品將越來越向高性能方向發展。
②從功能上看。向小型化、輕型化、多功能方向發展。所謂小型化、輕型化，乃是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。通過結構優化設計和精細加工，刻蝕機械的質量減輕到與人的體重相稱的程度。所謂多功能，也是自動化發展的必然要求和必然結果。一般機電一體化產品，為了適應自動化控制規模的不斷擴大和高技術的發展，不僅要求他們具有數據采集、檢測、記憶、監控、執行、反饋、自適應、自學習等各種功能，甚至要求具有神經系統的功能，以便能實現整個生產系統的最佳化和最優化。
③從層次上看。向系統化、復合集成化方向發展。復合集成，既包括了各種分技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包括在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化和高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統先分解為若干個層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全的運轉，然后，再通過硬、軟件將各個層次有機的連接起來，使其性能最優、功能最強。柔性制造系統就是這種層次結構的典型。
3結束語
機電控制技術是精密機械、計算機技術、電子技術(包括電力電子)等技術交互融合的產物，是社會生產力發展到一定階段的必然結果。伴隨著科學技術與社會經濟的發展，各種技術將具有越來越明顯的融合趨勢，而機電一體化也將成為機械工業進一步發展的必然要求。機電控制技術在各方面均可帶來顯著的社會效益和經濟效益，主導著二十一世紀的機械工業，其發展前景不可估量。
參考文獻
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