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机电一体化系统设计研究

摘要:机械电子技术水平的不断提高为机电一体化控制系统的设计提供了技术基础,近些年来机电一体化技术日渐成熟,计算机技术与机械制造技术融合程度越来越高。凭借出色的分析性能和控制水平,机电一体化技术在工业生产中的应用日渐广泛,显著提高了工业生产的效率和质量。控制系统的设计质量会对机电一体化技术的应用成效产生直接的影响,科学的控制系统设计有利于提高机械设备的自动化水平和分析能力,确保机电设备的运行的可靠性和稳定性。本文就机电一体化控制系统设计的相关问题进行了探讨。

关键词:机电一体化;控制系统;设计

自动化已经成为工业生产发展的必然趋势,机电一体化作为自动化生产的重要支撑技术,综合了计算机电子技术、信息技术以及机械制造技术等。控制系统承担着数据处理和自动控制的重要作用,为了确保机电一体化体系各模块的可靠运行,必须要提高对控制系统设计的重视程度,加强对计算机接口的设计从而实现控制系统与外部设备的连接。研究机电一体化控制系统的设计对于工业自动化生产的实现有着重要的现实意义。

1机电一体化的控制系统概述

机电一体化的控制系统可以利用计算机对机械作业流程及生产程序进行设置,在现代数字技术和机械技术的支持下,通过控制设备对生产过程进行远程遥控,该系统主要有智能化、高效化和自动化三大特征。自动化是机电一体化控制系统最基本的特征。近些年来随着通信技术不断发展,为远程监控机械生产提供了条件,机电一体化控制系统可以用微型计算机对生产细节进行监测和控制,以便于在生产出现问题时及时进行处理和解决,确保生产效率和生产质量。智能化的机电一体化控制系统有利于降低作业人员的劳动强度,更多地采取机械设备进行控制调控也有利于避免人为操作的失误,对于环境比较恶劣或者较为危险的机械生产工作,可以利用机械设备取代人工作业,对工作人员的生命安全进行保障。机电一体化的控制系统在一定程度上有利于机械行业的整体化发展,相较于传统的控制体系,机电一体化控制系统更加高效,有利于机械生产效率的提升和新技术手段的应用。机电一体化控制系统的出现和应用促进了机械生产智能化水平的提高。近些年来计算机技术、通讯技术和电子技术等相关科技的进步促进了机电一体化控制系统设计的优化和完善,此外,神经网络技术以及智能技术等的发展在一定程度上也推动了机电控制系统适用性和便捷性的提升。

2机电一体化控制系统设计原则

实际工业生产中所应用的机电一体化控制系统类别多样,应用范围和功能侧重点都存在差异。在进行机电一体化控制系统的设计中,必须要遵循相应的设计原则,确保系统整体功能性的发挥,并结合应用要求对具体的细节进行合理的调整。(1)性原则为了避免设计与实际构建的机电一体化控制系统之间存在过大的差距,必须要坚持平稳性原则,确保机电一体化控制系统整体的设计质量和控制效果,尽量降低系统受外界因素的影响程度,提高控制系统运行稳定性和可靠性,降低产品质量问题发生的概率。机电控制系统在闭环情况下如果出现数据不匹配的情况,控制系统容易出现波动导致运行异常。(2)精确性原则现代工业对于机械产品的生产精度要求越来越高,而控制系统的精确性会对产品生产流程监控的精密度产生直接的影响,因而设计人员在对机电一体化控制系统进行测试和调整时,要避免输出命令与设计命令误差过大的情况的出现,提高控制系统命令收发的精确性。技术人员在确保控制系统可用性的基础上要尽可能地降低系统的误差,保障机电一体化控制系统的运行效果。(3)快捷性原则高效率和高质量是机电一体化控制系统的显著优势,因而在进行机电一体化控制系统的设计时也必须要坚持快捷性原则,提高系统差错值处理和异常情况解决的效率,减少异常运行事故和质量问题的发生,确保控制系统可以在尽可能短的时间内避免系统差值,提高机电控制系统运行的稳定性。

3机电一体化控制系统设计

目前机械工业中所使用的机电一体化控制系统多采用模拟手工设计的方式和流程,在该种模式下所设计的控制系统主要包括硬件选型模块、控制任务输入及输出模块、仿真模块和软件生成模块四大部分。(1)控制任务输入方式设计相关技术人员和设计人员在长期的试验中,总结出了最为恰当的机电控制系统描述方法——自然语言表达法,相较于其它的控制任务输入方法,自然语言表达法与人类的思维特征和描述习惯更为相近,同时,控制系统不同的设计人员可以在该方法的支持下,根据需要对系统进行更加科学的设计和规划。但是该方法的缺点也是十分明显的,人类的语言系统较为复杂,应用到机电控制系统中如果无法正确处理语义、语音和语法问题就可能导致控制任务输入的模糊性,影响控制任务的执行效果。在机电控制系统设计实践中,技术人员为了提高控制系统对输入的自然语言理解和表述的准确性,将自由格式文本输入方式作为机电一体化控制系统的主要任务输入手段,还提供固定格式文本输入作为自由格式文本输入法的补充和修改,提高了控制系统使用的灵活性和便捷性。(2)控制任务输入描述理解将用户输入的任务通过机电一体化控制系统设备进行表达是该阶段需要解决的首要问题。设计人员需要使用户输入顺利转变为机器表示,因而必须要对输入的数据进行深层次的挖掘。聚类分析和特征组合即为输入的固定格式文本数据挖掘的具体工作要求,一般的处理流程中要先对输入的固定格式文本进行信息分类,在此基础上进行关联信息的分析和特性组合,进而得到硬件配置信息和控制流程。在此过程中关联分析至关重要,需要在该环节找到并明确不同的输入信息数据之间的关联性,常用的关联分析方法包括序列模式和关联规则两种。其中序列模式是对输入数据时间上的关联性进行分析,关联规则则是用来分析同一事件不同项之间的相关性。机电一体化控制系统的用户将需要系统完成的任务进行客观描述的任务输入即为自由格式文本,在输入任务描述理解设计中不要对任务语句的规范性和结构完整性进行过多的限制和要求,提高控制系统的适用性。(3)控制系统自动生成在现代工业设计中多遵循开放式体系结构的设计理念,机电一体化控制系统也可以采用组合优化的设计方法,避免针对单一对象系统设计的片面性,通过对不同应用系统的设计确保整体性和适用性。硬件设计和软件设计是控制系统设计的两大方面,在进行硬件模块选型之前可以先构建相应的系统硬件库,在实际设计过程中可以根据具体的要求在硬件库中检索出合适的硬件型号,提高设计效率。设计研究人员需要对控制人员进行大量的分析,明确用户常用的控制系统运算模块和任务模块。将硬件模块视作系统的特定组件,在此基础上对软件构造模块进行设计构建,依据控制流程实现控制系统软件和应用软件的自动集成。

4结语

机电一体化的控制系统凭借其出色的综合性能在机械行业中得到了广泛的应用,经过多年的发展目前机电一体化的控制系统的应用水平日渐提高,有效提高了工业生产的自动化水平。但是目前机电一体化控制系统设计中还存在诸多不足之处,因而相关设计人员必须要加强研究,结合行业需求对机电一体化控制系统中不相适应的地方进行改进,提高控制系统的适用性,为我国机械自动化的发展奠定基础,推动我国机械行业的进步。

参考文献:

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[4]简辉华.机电一体化控制系统的设计应用[J]企业导报,2013(11):274

作者:顾雅青 单位:德州亚太集团有限公司

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