機電一體化系統設計研究

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摘要：機械電子技術水平的不斷提高為機電一體化控制系統的設計提供了技術基礎，近些年來機電一體化技術日漸成熟，計算機技術與機械制造技術融合程度越來越高。憑借出色的分析性能和控制水平，機電一體化技術在工業生產中的應用日漸廣泛，顯著提高了工業生產的效率和質量?？刂葡到y的設計質量會對機電一體化技術的應用成效產生直接的影響，科學的控制系統設計有利于提高機械設備的自動化水平和分析能力，確保機電設備的運行的可靠性和穩定性。本文就機電一體化控制系統設計的相關問題進行了探討。

關鍵詞：機電一體化；控制系統；設計

自動化已經成為工業生產發展的必然趨勢，機電一體化作為自動化生產的重要支撐技術，綜合了計算機電子技術、信息技術以及機械制造技術等?？刂葡到y承擔著數據處理和自動控制的重要作用，為了確保機電一體化體系各模塊的可靠運行，必須要提高對控制系統設計的重視程度，加強對計算機接口的設計從而實現控制系統與外部設備的連接。研究機電一體化控制系統的設計對于工業自動化生產的實現有著重要的現實意義。

1機電一體化的控制系統概述

機電一體化的控制系統可以利用計算機對機械作業流程及生產程序進行設置，在現代數字技術和機械技術的支持下，通過控制設備對生產過程進行遠程遙控，該系統主要有智能化、高效化和自動化三大特征。自動化是機電一體化控制系統最基本的特征。近些年來隨著通信技術不斷發展，為遠程監控機械生產提供了條件，機電一體化控制系統可以用微型計算機對生產細節進行監測和控制，以便于在生產出現問題時及時進行處理和解決，確保生產效率和生產質量。智能化的機電一體化控制系統有利于降低作業人員的勞動強度，更多地采取機械設備進行控制調控也有利于避免人為操作的失誤，對于環境比較惡劣或者較為危險的機械生產工作，可以利用機械設備取代人工作業，對工作人員的生命安全進行保障。機電一體化的控制系統在一定程度上有利于機械行業的整體化發展，相較于傳統的控制體系，機電一體化控制系統更加高效，有利于機械生產效率的提升和新技術手段的應用。機電一體化控制系統的出現和應用促進了機械生產智能化水平的提高。近些年來計算機技術、通訊技術和電子技術等相關科技的進步促進了機電一體化控制系統設計的優化和完善，此外，神經網絡技術以及智能技術等的發展在一定程度上也推動了機電控制系統適用性和便捷性的提升。

2機電一體化控制系統設計原則

實際工業生產中所應用的機電一體化控制系統類別多樣，應用范圍和功能側重點都存在差異。在進行機電一體化控制系統的設計中，必須要遵循相應的設計原則，確保系統整體功能性的發揮，并結合應用要求對具體的細節進行合理的調整。（1）性原則為了避免設計與實際構建的機電一體化控制系統之間存在過大的差距，必須要堅持平穩性原則，確保機電一體化控制系統整體的設計質量和控制效果，盡量降低系統受外界因素的影響程度，提高控制系統運行穩定性和可靠性，降低產品質量問題發生的概率。機電控制系統在閉環情況下如果出現數據不匹配的情況，控制系統容易出現波動導致運行異常。（2）精確性原則現代工業對于機械產品的生產精度要求越來越高，而控制系統的精確性會對產品生產流程監控的精密度產生直接的影響，因而設計人員在對機電一體化控制系統進行測試和調整時，要避免輸出命令與設計命令誤差過大的情況的出現，提高控制系統命令收發的精確性。技術人員在確?？刂葡到y可用性的基礎上要盡可能地降低系統的誤差，保障機電一體化控制系統的運行效果。（3）快捷性原則高效率和高質量是機電一體化控制系統的顯著優勢，因而在進行機電一體化控制系統的設計時也必須要堅持快捷性原則，提高系統差錯值處理和異常情況解決的效率，減少異常運行事故和質量問題的發生，確?？刂葡到y可以在盡可能短的時間內避免系統差值，提高機電控制系統運行的穩定性。

3機電一體化控制系統設計

目前機械工業中所使用的機電一體化控制系統多采用模擬手工設計的方式和流程，在該種模式下所設計的控制系統主要包括硬件選型模塊、控制任務輸入及輸出模塊、仿真模塊和軟件生成模塊四大部分。（1）控制任務輸入方式設計相關技術人員和設計人員在長期的試驗中，總結出了最為恰當的機電控制系統描述方法——自然語言表達法，相較于其它的控制任務輸入方法，自然語言表達法與人類的思維特征和描述習慣更為相近，同時，控制系統不同的設計人員可以在該方法的支持下，根據需要對系統進行更加科學的設計和規劃。但是該方法的缺點也是十分明顯的，人類的語言系統較為復雜，應用到機電控制系統中如果無法正確處理語義、語音和語法問題就可能導致控制任務輸入的模糊性，影響控制任務的執行效果。在機電控制系統設計實踐中，技術人員為了提高控制系統對輸入的自然語言理解和表述的準確性，將自由格式文本輸入方式作為機電一體化控制系統的主要任務輸入手段，還提供固定格式文本輸入作為自由格式文本輸入法的補充和修改，提高了控制系統使用的靈活性和便捷性。（2）控制任務輸入描述理解將用戶輸入的任務通過機電一體化控制系統設備進行表達是該階段需要解決的首要問題。設計人員需要使用戶輸入順利轉變為機器表示，因而必須要對輸入的數據進行深層次的挖掘。聚類分析和特征組合即為輸入的固定格式文本數據挖掘的具體工作要求，一般的處理流程中要先對輸入的固定格式文本進行信息分類，在此基礎上進行關聯信息的分析和特性組合，進而得到硬件配置信息和控制流程。在此過程中關聯分析至關重要，需要在該環節找到并明確不同的輸入信息數據之間的關聯性，常用的關聯分析方法包括序列模式和關聯規則兩種。其中序列模式是對輸入數據時間上的關聯性進行分析，關聯規則則是用來分析同一事件不同項之間的相關性。機電一體化控制系統的用戶將需要系統完成的任務進行客觀描述的任務輸入即為自由格式文本，在輸入任務描述理解設計中不要對任務語句的規范性和結構完整性進行過多的限制和要求，提高控制系統的適用性。（3）控制系統自動生成在現代工業設計中多遵循開放式體系結構的設計理念，機電一體化控制系統也可以采用組合優化的設計方法，避免針對單一對象系統設計的片面性，通過對不同應用系統的設計確保整體性和適用性。硬件設計和軟件設計是控制系統設計的兩大方面，在進行硬件模塊選型之前可以先構建相應的系統硬件庫，在實際設計過程中可以根據具體的要求在硬件庫中檢索出合適的硬件型號，提高設計效率。設計研究人員需要對控制人員進行大量的分析，明確用戶常用的控制系統運算模塊和任務模塊。將硬件模塊視作系統的特定組件，在此基礎上對軟件構造模塊進行設計構建，依據控制流程實現控制系統軟件和應用軟件的自動集成。

4結語

機電一體化的控制系統憑借其出色的綜合性能在機械行業中得到了廣泛的應用，經過多年的發展目前機電一體化的控制系統的應用水平日漸提高，有效提高了工業生產的自動化水平。但是目前機電一體化控制系統設計中還存在諸多不足之處，因而相關設計人員必須要加強研究，結合行業需求對機電一體化控制系統中不相適應的地方進行改進，提高控制系統的適用性，為我國機械自動化的發展奠定基礎，推動我國機械行業的進步。

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作者:顧雅青 單位:德州亞太集團有限公司