【摘 要】机电控制技术是多种技术相互交叉、渗透、融合而成的一种综合性技术，主要解决机电系统的控制问题，研究机电系统中控制部分的工程实现方法。本文首先从机电控制技术的概念入手，接着分析机电控制技术的现状方面问题，并探讨了现代机电控制技术的发展趋势。
【关键词】机电控制技术；现状；发展趋势
机电控制系统的核心是控制，因此人们常将机电系统成为机电控制系统。随着当前科学技术不断发展，机电控制技术也得到更好发展，为能够更好掌握及应用机电控制技术，应当对机电控制技术的现状及发展趋势清楚了解并掌握。下面首先对机电控制技术现状及其发展情况进行分析，然后指出其今后发展方向。
1、机电控制技术的基本概念
机电控制技术是将机械、电气、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术，因此它又被称为“机电一体化技术”。在现代工业基础上，综合运用机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换以及软件编程等技术的群体技术。不是机械与电子技术的简单叠加，而是从系统论的观点出发，在信息论、控制论和系统论的基础上把两者有机组合起来的应用技术。机电一体化中之所以运用机电控制技术其主要目的是为了设计出更好地控制体系与控制零部件，对整个机电一体化系统的控制和管理便于通过功能性强的操作系统与科学的操控程序来完成，从而提升工作效率。机电一体化程序比较繁多，整体性强，很难进行准确性操控许多子程序。在系统正常运行过程中，如果某个部件突然出现故障，将会影响整个系统的运行，情况严重时可导致整个系统处于瘫痪状态，无法正常运行操控。因此将会对机电一体化的应用造成严重的经济损失，所以，为了保证机电系统的安全稳定可持续运行，一定要对机电系统进行有效的控制和管理。
2、机电控制技术现状及其发展
在20世纪30年代之前，机电控制技术还没出现，在这一时期之前的科研领域、机械领域以及生产领域内均未应用机电控制技术，所以这时只能选择人工操作方式，人工方式对于比较细节的一些问题无法实行有关控制以及管理，很容易出现问题，使其工作效率低，且操作过程中的安全可靠性差。往往会因人为因素，如操作失误而造成巨大的经济损失。到了20世纪30年代到40年代，随着科技的发展和社会生产对现代机械的需求进一步加深，通过很多有关机电控制技术的科学家长期坚持不懈努力进行研究，出现了经典控制理论，这一理论的提出为以后机电控制理论研究奠定了坚实的基础。该理论主要是将单输入和输出的定制控制系统综合起来分析，然后通过较大的基地仪表对各种控制参数实施控制。大约到四五十年代，机电控制技术得到了进一步的发展，在范围及面积方面，机电控制已经不受限制，实现了对机电控制由局部控制向集中监督控制的转化，之所以能够实现这种功能，主要就是因为开始使用电动、气动单元组合仪表，并且启用巡回检测装置。到了六十年代，科技得到进一步的发展，对机电控制技术研究起到很大推动作用，并且在很大程度上对系统发展起到促进作用，新出现的一些电动组合单元仪表可以将稍微复杂化的系统解决，对于该系统而言，其特点主要就是模仿及逻辑规律。此外，机电控制技术开始向现代控制技术发展。到了七十年代，随着计算机技术的高速发展，该时期的计算机领域逐渐向微型化发展，机电控制通过引入微型计算机及技术，推动了机电控制向智能化方向发展。
3、机电控制系统发展方向
3.1 PID控制
PID控制理论是经典控制理论的代表，其主要包括三个部分内容，即P（比例控制单元）、I（积分控制单元）、及D（微分控制单元），分别对被控量的当前值、过去值和将来值进行控制修正。基于上述三种修正算法采用的是加法算法实现对被控量的调整，在实际过程中，由于被加数总是负的，所以这些假发运算实际上是相当于减法运算的。PID控制结构相对简单，易于实现，然而传统PID控制器不能够较好解决控制系统的快速性同稳定性间的矛盾问题，且鲁棒性不够强。但经过经典控制理论的发展，目前已经研发出模糊PID、自适应PID等控制效果较好的控制器。
3.2状态反馈控制
状态反馈控制的全称是全状态反馈控制，它的控制基本原理是将控制系统的全部状态变量反馈到控制器输入端，用来提高控制系统阻尼，进而全面提升改善控制系统动态性能。在控制理论中，其控制器的时域性和极点的分布间有着密切的联系，状态反馈增益可通过反馈矩阵改变控制器特征根，进而改变控制系统时域性特性及参数控制系统敏感性。
3.3 自适应控制
自适应控制理论,有时被称为“防声控制”理论，它研究的问题主要针对控制系统的非线性或由于各种因素造成的不确定性，进而寻找、改进控制器，确保控制系统达到最佳状态。
对于自适应管理理论而言，其主要包括两个方面内容，即自校正控制（图1）与模型参考自适应控制（图2）。
目前自适应系统对于控制系统的性能有很好的改善作用，但是也存在很多问题，其系统本身与PID系统相比较复杂，操控困难，并且整套系统运行资金较多，耗费的金额也比较大，如果出现差错，将会造成巨大的经济损失。因此，在对自适应控制系统改善方面，对算法简单且鲁棒性较强的自适应定律进行研究已经成为其发展方向。
3.4 变结构控制
变结构控制是50年代在原苏联出现并发展起来的。经过多年的研究与实践，变结构控制已建立了一套理论，并在工业过程控制、飞行器、车辆控制以及机器人控制等领域中得到应用。
变结构控制是根据系统状态偏离滑模的程度来改变控制器的结构，从而使系统按照滑模规定的规律来运行的一种控制方法。变结构控制能保证控制系统的动态特性及稳态特性，因为它的控制律简单，而且具有的鲁棒性较强。但变结构控制却存在着严重的抖动现象，且对于采样周期较长的控制系统不适用。例如，在某供水系统中，如果采用PID控制，且在现场调试时进行具体确定，其控制效果肯定不理想，因为控制系统的参数是根据最大及最小供水量确定的，只是一个范围值。但如果采用变结构控制系统来控制，就比较理想，因为解决了参数的不确定性，最终系统也能够保证用户实际供水压力误差不大于5%，并且与恒速供水系统相比，节能省30%以上的电量。
3.5 模糊控制系统的发展方向
模糊控制器主要包括模糊化、模糊算法器和解模糊三个部分，模糊控制器通过被控对象，再经过传感器，最后实现管理控制。模糊控制与自适应控制相比较而言，模糊控制相对更加复杂，但是利用模糊控制器能够使具体操作更容易实现，对于该系统而言，其适用性、强健性以及容错性更强。同时，我们也要看到模糊控制系统的缺点，由于其本身程序简单，所以要操作难度工序比较困难。此外，模糊控制系统具有的不确切因素较多，在很大程度上受人工因素影响，同时，对于模糊控制系统而言，其稳定性以及鲁棒性需进一步提高，这都会成为模糊系统以后发展方向。
4、结语
综上所述，机电控制技术的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。并且机电控制技术理论基础会随着时代的发展而更加丰富，机电控制技术的发展方向已经向着数字化、智能化的方向。通过机电控制技术的应用，可以使机械操作更加方便，也能够使生产效率得到更有效提高，这对于当前社会快速发展有着十分重要的作用。随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电控制技术的发展前景也将越来越光明。因此，相关人员应在学习机电控制技术的基础上扩大自己的知识面，将相关知识整合起来，为提高机电控制技术的发展贡献一份力量。
参考文献：
[1]沈立盛.机电控制技术的现状及其发展趋势[J].南方冶金学院学报，2000
[2]李秀霞.浅议机电控制技术的现状及其发展趋势[J].机电信息，2012
[3]杨晓雨.机电控制技术的发展现状与展望[J].江西建材，2015（24）
[4]刘晓军.浅议机电控制技术的现状及其发展[J].科技研究，2014
论文作者:陈智南
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/8
标签：机电论文; 技术论文; 控制系统论文; 系统论文; 模糊论文; 控制器论文; 理论论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;