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(tǒng)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(yè)進一步發(fā)展的必然要求。本文介紹了機電系統(tǒng)控制技術的產生與發(fā)展情況，并指出機電系統(tǒng)及其控制技術的發(fā)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(fā)展
中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A
所謂系統(tǒng)，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(tǒng)是由機械系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成的，通常也稱為機電控制系統(tǒng)，簡稱機電系統(tǒng)。機電系統(tǒng)強調機械技術與電子技術的有機結合，強調系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調與匹配，以便達到系統(tǒng)整體最佳的目的。
1機電系統(tǒng)控制技術的產生與發(fā)展
作為機電系統(tǒng)核心的控制技術，是自動化技術發(fā)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(tǒng)控制技術得以發(fā)展的根本原因，在于生產的發(fā)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(fā)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(fā)展成熟并應用在工業(yè)中，然而控制系統(tǒng)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(xiàn)了電話系統(tǒng)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(xiàn)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(fā)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(tǒng)。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(tǒng)都是在機械設計完成后加入進來的。時域表示法發(fā)展到用狀態(tài)變量來描述系統(tǒng)，其后出現(xiàn)的設計和分析被稱之為“現(xiàn)代控制”。時域法以及最優(yōu)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(tǒng)中的應用。
第四階段，70年代以來，微型計算機的出現(xiàn)使控制技術進入了智能化的新時代。 這時期發(fā)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(xiàn)技術裝備和生產過程整體優(yōu)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(tǒng)使機電一體化產品或系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)結構、產品結構、生產方式和管理體系發(fā)生了深刻的變化，促使了新興產業(yè)的發(fā)展，同時也引起了各國為發(fā)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(tǒng)控制技術向前迅速發(fā)展。
2機電系統(tǒng)控制技術的發(fā)展前景
隨著社會生產力的發(fā)展和科學技術的進步，機電系統(tǒng)工程及其相應的理論、技術愈來愈呈現(xiàn)出兩個顯著的特性：
(1)系統(tǒng)科學性，即涉及系統(tǒng)理論和系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)國家發(fā)展機電控制技術各有其特點，其發(fā)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：
?、購男阅苌峡础Ｏ蚋呔?、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展。如以數控機床為例，其控制精度能實現(xiàn)0.1�eM，的高精度，其進給速度可達24-100m/min，甚至更高，其聯(lián)動和控制的軸數能實現(xiàn)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(fā)展，機電一體化產品將越來越向高性能方向發(fā)展。
②從功能上看。向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展。所謂小型化、輕型化，乃是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。通過結構優(yōu)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(fā)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(guī)模的不斷擴大和高技術的發(fā)展，不僅要求他們具有數據采集、檢測、記憶、監(jiān)控、執(zhí)行、反饋、自適應、自學習等各種功能，甚至要求具有神經系統(tǒng)的功能，以便能實現(xiàn)整個生產系統(tǒng)的最佳化和最優(yōu)化。
?、蹚膶哟紊峡?。向系統(tǒng)化、復合集成化方向發(fā)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(yōu)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(xiàn)多品種、小批量生產的自動化和高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)先分解為若干個層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)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(yōu)、功能最強。柔性制造系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(yè)進一步發(fā)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(yè)，其發(fā)展前景不可估量。
參考文獻
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