摘要：机电控制系统自动控制技术一般归纳为检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术及系统总体技术，随着国民经济发展以及技术革新，如何实现机电一体化的设计目标成为当今热点话题。本文主要阐述了机电控制系统自动控制技术的内涵以及机电一体化产品的设计方法。
关键词：机电控制系统；自动控制；机电一体化
随着科技发展，我国机电控制中的自动控制技术越来越受到了人们的重视，这一技术在工业领域的应用也越来越广泛。
1 机电控制系统自动控制技术内涵
1.1 机电控制系统
机电控制系统是指技术人员通过设定程序代码控制机器运转，完成既定的任务。对于机电控制系统来讲，整个系统中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。从机电控制系统技术上来讲，它主要采用了传感检测、伺服传动、通信、自动控制、过程控制等技术，并且也会使到电力电子、信息处理、计算机、微电子等技术，涵括了种种技术生成的综合性技术，构成了一套完整的机电控制系统。机电控制系统的运转，主要依靠远程遥控进行操作，工作人员只需利用计算机对相应的控制系统进行远程遥控即可，随着计算机的发展、软件的开发并逐步应用，现在它已经广泛地应用到了生产、航空、航海等领域。
1.2 自动控制系统
自动控制系统主要通过远程控制器对整个系统进行控制，使被控制对象自动按照预定规律运行。自动控制系统的主要形式可分为速度控制、高精度定位控制、自适应控制、自诊断、系统校正控制等，在整个机电控制系统中自动控制系统是一个比较完善的应用系统，它可以有效地把各个子系统联合起来，完成预设的工作任务，这也是自动控制系统中的核心技术。目前自动控制系统这一理论在科学技术领域已成为了人们的探讨热题，而传统控制理论和现代控制理论是自动控制系统的两大理论依据。传统控制理论主要采用了数学工具拉普拉斯变换来进行传递函数的计算，利用相关数据分析研究变量的线性变化特征。传统控制利用自动调节器作为反馈控制系统的中心环节，这些通常在控制系统中具体体现。而现代控制理论的研究对象是相对传统控制理论而言，主要以线性代数、矩阵论和集合论为数学工具，主要是以矩阵及集合作为分析数据的依据，将系统运行的过程采用状态空间法构建相关的数据模型，其主要优点在于可以寻找出最优的控制系统、适应控制及随机控制。但是传统控制理论和现代控制理论的共通点都是以严格的数学方程和函数表示来建立数据模型。
2 一体化设计构思
我国的制造业一直以来都是国家主要产业，随着国家改革深入，产业结构逐步调整，电工电气制造业、机床电气以及电子信息产品制造业等重点行业逐渐增加，我国对机电一体化的需求也越来越迫切。而从一体化系统构思的角度出发，使产品具有优越的智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化和系统人格化等特点，这是机电一体化设计的理想。通过把机械技术、微电子技术、自动控制技术有机的结合起来，合理地配置各个单元，使系统被升级优化，保证系统特殊功能的实现，达到最优越的使用体验。机电一体化的概念最早是由日本研究提出，主要以软件设计、电子设计、接卸装置合而为一等方式，将电子技术加入机构中的动力功能、主动能等其他功能进行控制，使机电设备的功能更加强大。随着科技发展，其内容不断丰富改进逐渐成为一门研究学科。它要求在设计产品时，要系统分析所设计的产品，将系统具有智能化板块、模块化等基本功能，以这些基本功能为根本，再融入一些机械技术和自动化控制技术，优化机电一体化系统，使得整个自动化控制系统变得更科学、更人性化。但是分析与综合过程需要反复进行的，因为只有在反复审核的基础上，才能进一步修改和完善设计方案，使之最终成为最优设计。
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3 机电一体化产品的设计
机电一体化设计是指机电产品的性能通过机电配合互补实现产品功能。当机械装置不能完成预期的要求时，就需要加入电子元件进行控制，通过多种技术共存以及软硬件相结合。因此机电一体化设计是一种高精度的设计，而且在设计过程中还要考虑产品的成本、可靠性、精度、市场需求等方面。因此，机电一体化的设计往往都会经历两个不同的阶段，开发设计阶段与适应性设计阶段。满足性能要求是开发设计阶段主要目标，通过对原有的产品设计进行修改，完善其功能和局部改进，使机电一体化产品的性能再次提高则是适应性设计阶段主要任务。机电一体化产品的设计要求具有高精度特性，这在设计中是有规律可循的，主要可采用以下几种方法。
3.1 替代法
机械控制机构用电子线路取代。电子线路代替机械控制机构在单纯的机械运行中，出现的控制往往都是单一的机械控制机构，而在机电一体化的产品设计中，可以采用电子线路来改进这样的控制机构，从而改变机械的运行过程，从而达到预期的效果。第一步，采用可以编程的控制器或者微型计算机，将电子线路与机械控制结构有机的结合起来。第二步，用变速机构、凸轮来代替原有的插销板、薄码盘、步进开关等接触式的控制器，用电子线路代替原有的机械结构，不仅能简化机械结构，而且能提高产品的性能和质量，实现机电一体化的构想。
3.2 整体法
有机整合电子部分与机械部分。机械部分与电子部分的有机整合机电一体化的设计，最为关键的部分是打破原有的产品设计模式，实现一种全新思路的产品设计理念，但是与产品相关的原理没有变动，只是采用了一种全新的思路去完成设计理念来提高产品的质量与性能，也就是将电子技术与机械技术有机的整合，使之成为一个不可分割的有机整体。例如，在电液比例控制系统中，将比例电磁铁与液压阀这两个部分有机的整合，形成了一体化的比例阀，该有机整体的设计理念就是机电一体化的理念；将直线伺服电动机的定子绕阻埋藏在机床导轨中，也是践行机电一体化的理念。
3.3 组合法
在机电一体化的设计过程中，简单的机械与电子整合不能达到预期效果时，就需要将各个功能模块进行精心整合，使之成为一体化的系统，而这个系统是一个多功能模块的综合系统，通过系统设计方能达到想要的效果。例如数控车床的设计采用的就是这种方式，首先采购可供车床使用的专用数控装置、伺服驱动装置、以及相关的各种机械装置各一套，然后再将各个部分实行整合，就能组成一台功能模块相整合的机电一体化数控车床，完成多种切削功能。这样功能模块的整合能够保证质量可靠，同时节省了设备费用，便于生产的管理、实用和维修。
４ 结束语
机电一体化已经成为了产品设计与开发的发展要求，本文阐述了机电控制与自动控制的内涵以及机电一体化设计的理念，讲述了机电一体化产品设计中替代法、整体法、组合法三种方法的优点。通过一体化设计应用，机电控制系统能够综合利用各相关技术优势，扬长避短，取得系统优化效果，有显著的社会效益、技术效益和经济效益。
参考文献：
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论文作者:陈聪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/6
标签：机电论文; 机电一体化论文; 控制系统论文; 技术论文; 自动控制论文; 机械论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第20期论文;