時(shí)間：2023-08-16 17:05:49
序論：在您撰寫機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
（1）提高機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性。機(jī)電一體化設(shè)備是保障工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，隨著機(jī)電一體化技術(shù)研究的不斷深入，各類智能化、模塊化、現(xiàn)代化的機(jī)電設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，但是作為企業(yè)采購(gòu)設(shè)備的管理人員不能夠一味的追求機(jī)電一體化設(shè)備的現(xiàn)代化程度，重要的是應(yīng)該明確機(jī)械設(shè)備的使用環(huán)境，依據(jù)相關(guān)的選型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)選擇合適的機(jī)電設(shè)備，進(jìn)而提高企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性。由于機(jī)電一體化設(shè)備的工作環(huán)境以及操作者的操作熟練度等原因，同樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)電一體化設(shè)備的損壞，因此提升操作者技術(shù)素質(zhì)以及責(zé)任意識(shí)應(yīng)該作為機(jī)電設(shè)備維護(hù)工作中的重點(diǎn)。（2）實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)備的精細(xì)化管理。目前，機(jī)電一體化設(shè)備的現(xiàn)代化程度不斷提升，作為設(shè)備的管理者只有不斷更新管理理念，制定出現(xiàn)代化的管理措施，才能夠讓機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)工作發(fā)揮出實(shí)效。機(jī)電一體化設(shè)備的精細(xì)化管理就是要在機(jī)械設(shè)備管理制度中明確規(guī)定出機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)時(shí)間以及維護(hù)方法，并需要對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)設(shè)定相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)檢查監(jiān)督部門，確保機(jī)電一體化設(shè)備能夠得以穩(wěn)定運(yùn)行。此外，精細(xì)化管理體系的建立要以企業(yè)全體員工作為載體，即需要全員參與，最終確保機(jī)電設(shè)備能夠得到高效的管理及維護(hù)。（3）設(shè)備維修日志的制定。為了能夠?qū)C(jī)電設(shè)備維護(hù)進(jìn)行跟蹤式管理，設(shè)備應(yīng)用企業(yè)應(yīng)該為每一個(gè)正常運(yùn)行的設(shè)備監(jiān)理管理維修日志。工作人員對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定期檢查維修后，應(yīng)認(rèn)真記錄每次檢查的結(jié)果和保養(yǎng)維修的詳細(xì)步驟，并將檔案輸入總數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣不僅可以為以后的管理和維修帶來(lái)方便，還能針對(duì)每臺(tái)設(shè)備的損壞程度制定出相應(yīng)的運(yùn)行、保養(yǎng)和維修方案，從而達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低維修成本、提高生產(chǎn)效率的目的。
（1）不斷總結(jié)更新機(jī)電設(shè)備管理維修中的技術(shù)。隨著機(jī)電一體化設(shè)備制造技術(shù)的不斷更新，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及功能也必將趨于完善，設(shè)備的管理維修技術(shù)也應(yīng)該發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，新時(shí)代背景下，企業(yè)應(yīng)該不斷對(duì)設(shè)備管理和維修技術(shù)進(jìn)行總結(jié)更新，以滿足自身發(fā)展所需。企業(yè)可定期組織負(fù)責(zé)機(jī)電設(shè)備管理與維修的人員進(jìn)行總結(jié)學(xué)習(xí)，使其相互探討研究，以更好地解決工作中出現(xiàn)的難題，從而達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。（2）實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備管理與維修的綠色化。如今，機(jī)電設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)走上了綠色化的道路。因此，不管是為了適應(yīng)機(jī)電設(shè)備發(fā)展所需，還是為了滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所需，企業(yè)都應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備管理與維修的綠色化。設(shè)備維修的綠色化是指盡最大可能地合理利用資源，在實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益最大化的同時(shí)，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生過(guò)大不良影響，其具體措施有盡可能地將報(bào)廢設(shè)備的可用零件進(jìn)行循環(huán)利用、將維修廢棄物的排放量降至最低等。（3）充分利用現(xiàn)代技術(shù)分析法———計(jì)算機(jī)輔助診斷。計(jì)算機(jī)輔助診斷是一項(xiàng)現(xiàn)代高科技的技術(shù)分析法，它比其他技術(shù)分析法具有更多優(yōu)勢(shì)。但這同時(shí)也是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的新型分析法，因而掌握起來(lái)有一定難度，所以企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)工作人員對(duì)該分析法的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。
對(duì)于機(jī)電一體化設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，是設(shè)備選用、改造以及更新的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于機(jī)電一體化設(shè)備的選用，應(yīng)該明確設(shè)備的工作環(huán)境以及生產(chǎn)需求，還應(yīng)該考慮到相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)條件以及實(shí)際情況，進(jìn)而依據(jù)選型的基本理論選定出最適合的機(jī)電一體化設(shè)備保證所選設(shè)備達(dá)到最優(yōu)化和最合理配置。此外，為了更好地發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的功用，企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備管理與維修的策略選擇和技術(shù)探討，以此來(lái)保證機(jī)電設(shè)備的完好率，降低事故的發(fā)生率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。
本文作者：趙永德工作單位：遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);汽車設(shè)計(jì);應(yīng)用
隨著我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，大大拓展了汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也大大提高了機(jī)電一體化技術(shù)的水平。穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性等是機(jī)電一體化技術(shù)具備的特征，通過(guò)對(duì)汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化的應(yīng)用進(jìn)行研究，不但可以將汽車的整體穩(wěn)定性提升，同時(shí)可以為機(jī)電一體化技術(shù)質(zhì)量提供保障，從而對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。
1在汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)存在的問(wèn)題
1．1陳舊機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備
我國(guó)汽車機(jī)電一體化設(shè)計(jì)技術(shù)具有較晚的起步時(shí)間，這樣傳統(tǒng)手動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)法使汽車用戶的實(shí)際需求得以滿足［1］。同一汽車廠對(duì)不同車型的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和操作流程沒(méi)有統(tǒng)一的制定，這樣無(wú)法規(guī)范汽車機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法，從而使機(jī)電一體化技術(shù)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如不夠科學(xué)和規(guī)范以及無(wú)法安裝等，使人們對(duì)現(xiàn)代化汽車設(shè)計(jì)的基本要求無(wú)法滿足。這些問(wèn)題的存在對(duì)汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的提升和改進(jìn)產(chǎn)生不利影響。由于汽車設(shè)計(jì)應(yīng)用設(shè)備的落后性不但對(duì)大量的人力、物力和財(cái)力造成了浪費(fèi)，同時(shí)使汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的成本提升，從而對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的更新和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)技術(shù)的創(chuàng)新造成阻礙。
1．2汽車設(shè)計(jì)理念的落后性
由于落后的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)理念會(huì)大大降低汽車整體運(yùn)行的性能和工作效率，這對(duì)汽車本身的設(shè)計(jì)方案造成一定的破壞，使汽車發(fā)生故障的次數(shù)增加，對(duì)創(chuàng)新和發(fā)展現(xiàn)代化機(jī)電一體化汽車設(shè)計(jì)技術(shù)造成影響［2］。另外由于汽車設(shè)計(jì)理念的落后性，無(wú)法有效的推廣新型機(jī)電一體化技術(shù)方法，無(wú)法為汽車良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性提供保障。在汽車實(shí)際運(yùn)行中，傳統(tǒng)的汽車維修人員對(duì)創(chuàng)新汽車設(shè)計(jì)理念工作并不重視，這樣無(wú)法進(jìn)一步推廣和使用機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)創(chuàng)新汽車設(shè)計(jì)方法和提升汽車運(yùn)行的整體安全性造成影響。
1．3汽車機(jī)電一體化技術(shù)人員較低的綜合素質(zhì)
由于不斷增加汽車需求量，使汽車行業(yè)缺乏相應(yīng)的汽車實(shí)際人才，這樣在汽車行業(yè)中會(huì)使用一些非?？飘厴I(yè)的工作人員，從而對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的使用范圍無(wú)法提供保障。另外汽車設(shè)計(jì)具有復(fù)雜的程序和較高的技術(shù)含量，如果汽車汽車人員的專業(yè)技術(shù)不豐富，會(huì)在安全過(guò)程中忽視一些小的零部件，這對(duì)汽車運(yùn)行中的穩(wěn)定性無(wú)法保障。而且由于汽車機(jī)電一體化技術(shù)人員具有較低的綜合素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)，對(duì)安裝檢查汽車機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備造成影響。
2在汽車設(shè)計(jì)中完善機(jī)電一體化技術(shù)的措施
2．1將現(xiàn)代化機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備不斷更新
在設(shè)計(jì)汽車過(guò)程中，機(jī)電一體化技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件正確的使用，這樣可以對(duì)汽車工程領(lǐng)域中機(jī)械技術(shù)的改善具有重要的作用［3］。技術(shù)人員要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備不斷的改善，從而可以將汽車設(shè)計(jì)中處理信息的技術(shù)提升，而且要將汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成技術(shù)等合理的應(yīng)用到汽車的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。汽車設(shè)計(jì)中各個(gè)方案的執(zhí)行是通過(guò)不斷創(chuàng)新機(jī)電一體化設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)備來(lái)完成的，這樣可以將汽車運(yùn)行的整體功能性大大提升，使汽車電子系統(tǒng)與機(jī)電運(yùn)行系統(tǒng)充分融合的目的得以實(shí)現(xiàn)。
2．2對(duì)傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)理論進(jìn)行創(chuàng)新
在設(shè)計(jì)汽車過(guò)程中關(guān)鍵的技術(shù)主要是機(jī)電一體化技術(shù)，所以在完善汽車性能的過(guò)程中機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作用是不可代替的，同時(shí)創(chuàng)新汽車設(shè)計(jì)程序和理念可以將汽車的整體性能大大提升。但是在這個(gè)過(guò)程中要對(duì)各個(gè)因素阻礙進(jìn)行克服，造成這種現(xiàn)象的主要原因是人們出行的安全問(wèn)題，如生命財(cái)產(chǎn)安全會(huì)受到汽車內(nèi)部各個(gè)零部件運(yùn)行質(zhì)量的影響。因此要充分的融合汽車的微電子精算技術(shù)和設(shè)計(jì)機(jī)技術(shù)，不斷提升汽車的整體性能。只有在汽車設(shè)計(jì)中充分的應(yīng)用汽車機(jī)電一體化技術(shù)，才能夠?qū)⑵嚈C(jī)電一體化的微電子技術(shù)水平不斷加強(qiáng)，從而可以進(jìn)一步提升汽車的穩(wěn)定性和安全性。
2．3將汽車設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)
不斷提升智能化和功能化是目前汽車設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的主要發(fā)展方向，所以引進(jìn)汽車機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的人員不但要掌握較高的專業(yè)技術(shù)，同時(shí)其專業(yè)素質(zhì)要符合要求［4］。同時(shí)要對(duì)新技術(shù)培訓(xùn)和專業(yè)考核制度的力度不斷加強(qiáng)，這樣機(jī)電一體化設(shè)計(jì)人員可以將汽車整體的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行系統(tǒng)的專業(yè)規(guī)范熟練的掌握，從而可以為汽車的運(yùn)行質(zhì)量提供保障。同時(shí)汽車設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將相應(yīng)的理論和專業(yè)技術(shù)不斷完善，將微電子技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷推廣，這樣不但可以將技術(shù)人員的實(shí)踐操作能力提升，同時(shí)可以將汽車運(yùn)行的整體水平大大提升。
3結(jié)論
由此可見(jiàn)，隨著在技術(shù)設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用力度不斷加強(qiáng)，消費(fèi)者逐漸用更高的標(biāo)準(zhǔn)要求汽車的安全性和穩(wěn)定性等。在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)機(jī)械領(lǐng)域各個(gè)方面的發(fā)展都具有重要的推動(dòng)作用。但是其也存在一些相應(yīng)的問(wèn)題，這需求汽車企業(yè)采取針對(duì)性的措施，將這些問(wèn)題合理的解決，從而可以在汽車設(shè)計(jì)中更好的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，進(jìn)而可以大大提升汽車設(shè)計(jì)水平。
參考文獻(xiàn):
［1］張旭梅．機(jī)電一體化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析［J］．低碳世界，2017，20(02):221-222．［2］石開(kāi)華．淺談機(jī)電一體化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］．科技視界，2016，15(05):128+144．
［3］袁滿祥．淺析機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，23(08):106-107．
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化、控制系統(tǒng)、設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：U415.521
1. 壓路機(jī)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外概述
1.1國(guó)外壓路機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展
國(guó)外很多公司的自動(dòng)壓實(shí)控制系統(tǒng)的新型智能可變振幅的Variomatic振動(dòng)壓路機(jī)是用兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的偏心軸來(lái)振動(dòng)壓實(shí)輪，雙軸布置使輪子振動(dòng)力的大小和方向隨著被壓物料上振動(dòng)加速度的變化而相應(yīng)的變化，用液壓系統(tǒng)來(lái)調(diào)整兩軸之間的角度，通過(guò)電子控制的方式自動(dòng)地完成從垂直到水平方向的無(wú)級(jí)變化，用裝在輪上的加速度表來(lái)不間斷的顯示物料硬度隨壓實(shí)進(jìn)程的變化。把通過(guò)加速度表獲得的數(shù)據(jù)輸送到壓路機(jī)上的計(jì)算機(jī)里，并保存到軟、硬盤中，計(jì)算機(jī)把這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)反饋達(dá)到預(yù)定值時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，通過(guò)調(diào)整兩根軸的相對(duì)角度來(lái)調(diào)整振動(dòng)方向和有效振幅，這樣可以對(duì)壓實(shí)力進(jìn)行優(yōu)化，既減輕司機(jī)操作的工作量又改善壓實(shí)均勻度。
1.2國(guó)內(nèi)壓路機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)壓路機(jī)廠家在機(jī)電自動(dòng)調(diào)整方面取得了一定的成績(jī)，如湖南江麓機(jī)械廠研制的W1102DZ振動(dòng)壓路機(jī)配備自動(dòng)駕駛作業(yè)系統(tǒng)，很多壓路機(jī)也配置了聲光報(bào)警系統(tǒng)。雖然對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施了時(shí)時(shí)監(jiān)控，并且控制方式獨(dú)特、自成體系，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單直觀，抗外界干擾能力強(qiáng)，但由于線束復(fù)雜，各功能單元之間的父子控制難以實(shí)現(xiàn)，傳感器資源利用率不高。
2.智能壓路機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及其工作原理
電子智能（ EDI） 發(fā)動(dòng)機(jī)主要以尖端的電子技術(shù)為特征， 其卓越機(jī)械特性表現(xiàn)在燃油輸送特性、發(fā)動(dòng)機(jī)管理功能和診斷等方面。作為高度集成化的系統(tǒng)與其它系統(tǒng)（ 如變速箱和冷卻系統(tǒng)） 相互作用， 先進(jìn)的電子系統(tǒng)提供了不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時(shí)控制和更高的噴射壓力， 同時(shí)還提高產(chǎn)品的性價(jià)比和環(huán)保性。電子智能發(fā)動(dòng)機(jī)的核心單元是一個(gè)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的ECM， 這個(gè)是基于微處理器為的控制系統(tǒng)， 它的作用是利用自能發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)主要輸入輸出參數(shù)： 還用智能發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數(shù)。因此， 智能控制系統(tǒng)監(jiān)控著發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作特性并存儲(chǔ)了相關(guān)信息， 檢修時(shí)，通過(guò)一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)診斷儀，工作人員就可以查看發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史工作性能的， 進(jìn)而對(duì)機(jī)器實(shí)施故障分析， 實(shí)現(xiàn)快速低成本的維修。根據(jù)ECM 電子控制模板就可以準(zhǔn)確計(jì)算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時(shí)間， 然后通過(guò)液壓控制的電子系統(tǒng)控制噴射系統(tǒng)HEUI 進(jìn)行動(dòng)作。
3.液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該液壓控制系統(tǒng)是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。用壓差傳感器來(lái)檢測(cè)負(fù)載壓力， 用泵、閥控制器發(fā)出控制指令， 按照負(fù)載的大小調(diào)節(jié)液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負(fù)載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負(fù)載相適應(yīng)， 提高效率。
2. 1 振動(dòng)系統(tǒng)的雙頻雙幅調(diào)節(jié)
液壓控制系統(tǒng)的振動(dòng)泵是由兩個(gè)電磁閥控制的， 其中，每個(gè)電磁閥對(duì)應(yīng)控制一個(gè)高壓油流方向， 這兩個(gè)電閥循環(huán)交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。通過(guò)控制定量馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)使振動(dòng)軸上大小偏心塊相分別實(shí)現(xiàn)疊加和疊減， 疊加時(shí)泵的液壓油的排量小， 即出現(xiàn)高幅低頻； 疊減時(shí)泵的液壓油排量大， 即出現(xiàn)低幅高頻。
2. 2 對(duì)協(xié)調(diào)行走馬達(dá)進(jìn)行功率分配。
該壓路機(jī)的行走系統(tǒng)由一個(gè)行走泵、三個(gè)行走馬達(dá)組成， 通過(guò)負(fù)荷傳感系統(tǒng)和速度傳感器完成對(duì)行走馬達(dá)的功率分配。為了擺脫前輪打滑的現(xiàn)象， 就在前輪設(shè)置一個(gè)小排量馬達(dá)，這樣， 馬達(dá)的扭矩只能發(fā)揮最大排量時(shí)的一半； 后輪兩馬達(dá)設(shè)置大排量， 其要發(fā)揮最大排量輸出扭矩驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)。同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達(dá)設(shè)置小排量， 前輪馬達(dá)設(shè)置為大排量。利用電子控制程序的柔性結(jié)合電液伺服技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)液壓泵效率的合理分配。
2. 3 液壓控制系統(tǒng)中位軟啟動(dòng)功能
該壓路機(jī)具有一套光電信號(hào)傳感模塊， 發(fā)動(dòng)的機(jī)啟動(dòng)是靠行走手柄放在中位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，。這套保護(hù)裝置是防止壓路機(jī)帶載啟動(dòng)造成對(duì)電機(jī)的沖擊。
2. 4 壓路機(jī)的自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)
為滿足大型工程施工的實(shí)際需求（ 要求爬坡能力超過(guò)50%） ， 壓路機(jī)的自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)在無(wú)滑轉(zhuǎn)軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉(zhuǎn)， 并通過(guò)傳感器檢測(cè)振動(dòng)輪和橡膠驅(qū)動(dòng)輪之間的滑轉(zhuǎn)， 通過(guò)調(diào)整液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)液壓流量使?fàn)恳阅苓_(dá)到最佳狀態(tài)， 防止振動(dòng)滾輪和橡膠驅(qū)動(dòng)滾輪同時(shí)滑轉(zhuǎn)， 避免機(jī)器停頓或下陷。
2. 5 液壓控制系統(tǒng)污染檢測(cè)和主動(dòng)維護(hù)功能
利用液壓系統(tǒng)對(duì)傳感器測(cè)出的各種信號(hào)進(jìn)行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進(jìn)行合理的推理與分析，在有多個(gè)因素導(dǎo)致故障的情況下， 采用思維模擬技術(shù)， 確定故障誘發(fā)的因素。因?yàn)楣收系膹?fù)雜多樣性， 利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理診斷信號(hào)。 為了設(shè)計(jì)和諧的人機(jī)對(duì)話界面， 在設(shè)計(jì)時(shí)采用大量圖像分析、液晶顯示識(shí)別系統(tǒng)來(lái)輔助。、
4.目前最迫切的工作
推廣與應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)首先改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，一味的強(qiáng)調(diào)低成本競(jìng)爭(zhēng)會(huì)把企業(yè)帶人死胡同。當(dāng)然機(jī)械產(chǎn)品元件越少其可靠性會(huì)越高，但是這種可以犧牲產(chǎn)品多功能換來(lái)產(chǎn)品靠性喪失的開(kāi)發(fā)不值得借鑒。國(guó)外公司正是看到了故障的存在性，才借助機(jī)電液一體化技術(shù)來(lái)減少故障、迅速發(fā)現(xiàn)并解決故障，也正是因?yàn)殡娮釉|(zhì)優(yōu)價(jià)廉，才使這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用得到延伸與發(fā)展。
再者，要合理利用該技術(shù)則離不開(kāi)同行的之間的合作、引進(jìn)、吸收和開(kāi)發(fā)。例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業(yè)電子儀器公司開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件和控制系統(tǒng)，作為連續(xù)壓實(shí)控制的壓實(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)（CDS）以及處理CCC的PC軟件程序。把這些壓路機(jī)制造公司沒(méi)有能力開(kāi)發(fā)的技術(shù)要用有限的資金去引進(jìn)，在學(xué)習(xí)、消化和吸收之與國(guó)內(nèi)其它公司聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，利益共享。
小結(jié)
在科技高速發(fā)展和用戶需求日趨主題化、個(gè)性化和多樣化的時(shí)代背景下，產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和功能的多樣性與企業(yè)的利潤(rùn)和生存的聯(lián)系越來(lái)越密切?？鐕?guó)公司為了適應(yīng)市場(chǎng)降低成本，實(shí)施制造本地化及采購(gòu)全球化戰(zhàn)略，促使制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。本文正是通過(guò)對(duì)壓路機(jī)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的研究，來(lái)找到提高機(jī)械產(chǎn)品的智能化水平，占領(lǐng)市場(chǎng)，讓用戶滿意的有效途徑。
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；控制技術(shù)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用方法
中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
工業(yè)一直以來(lái)都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其不僅關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程，也影響了整個(gè)社會(huì)科技的發(fā)展水平。新經(jīng)濟(jì)體制下，我國(guó)工業(yè)科技取得了新的研究成果，改變了過(guò)去單一的技術(shù)應(yīng)用方案。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的先進(jìn)模式，由于多種技術(shù)融入而提高技術(shù)的實(shí)用性，這些都能為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。
一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)?！皠?dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能?！皺z測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
二、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化、智能化。從企業(yè)角度分析，開(kāi)辟新工業(yè)生產(chǎn)模式是行業(yè)科技的創(chuàng)新要求，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益最大化的必要條件。筆者認(rèn)為，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注重幾大模塊的控制：
（1）結(jié)構(gòu)模塊。機(jī)械本體是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等，這是機(jī)電系統(tǒng)控制的主要對(duì)象。設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)要考慮設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使機(jī)電、機(jī)械等設(shè)備發(fā)揮出預(yù)期的功效，這樣才可以加快控制系統(tǒng)的功能發(fā)揮。
（2）動(dòng)力模塊。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。無(wú)論是哪一種類型的機(jī)械設(shè)備，都要借助動(dòng)力系統(tǒng)才能正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，這是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)可選用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)主電機(jī)傳輸能量的大小，由變頻器自動(dòng)控制電傳動(dòng)速率，進(jìn)而對(duì)設(shè)備動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣能夠方便機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。
（3）感知模塊。測(cè)試傳感部分對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。傳感器是信息傳遞的主要設(shè)備，用其作為信號(hào)感應(yīng)與自處理裝置，對(duì)機(jī)電設(shè)備調(diào)度具有指導(dǎo)作用。無(wú)線傳感技術(shù)的普及應(yīng)用，能夠幫助控制系統(tǒng)快速地分析數(shù)據(jù)信息，避免其他信號(hào)傳遞造成的干擾。
（4）指令模塊。控制及信息處理部分將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮指令的控制，尤其是自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換，更應(yīng)該朝著一體化方向轉(zhuǎn)變，這是保證機(jī)電信號(hào)穩(wěn)定傳輸?shù)闹攸c(diǎn)條件。
三、機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
（1）機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問(wèn)題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。
（2）傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。
（3）信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。
（4）自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
（5）伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見(jiàn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。
（6）系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
四、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)調(diào)度的主要趨勢(shì)，也是基于信息科技的自動(dòng)化控制平臺(tái)，用其作為工業(yè)生產(chǎn)控制模塊，有助于加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)施的工作性能，帶動(dòng)了生產(chǎn)效率的全面提升。同時(shí)，借助控制及信息處理部分發(fā)出的指令，可快速完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。除此之外，新型機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用還表現(xiàn)在其它方面：
（1）人機(jī)智能化。從未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展角度考慮，我國(guó)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)也將朝著智能方向改進(jìn)，這種智能性特點(diǎn)是在原控制模式上的升級(jí)，應(yīng)用了多功能控制技術(shù)作為輔助方案。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷推廣，機(jī)電一體化作業(yè)模式的智能系數(shù)更高，大部分人工操作均可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)處理，這些改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式的不足。
（2）數(shù)字一體化。數(shù)字一體化是對(duì)機(jī)電一體化控制的延伸，其選用高科技數(shù)字系統(tǒng)作為支撐，對(duì)機(jī)電設(shè)備動(dòng)作指令進(jìn)行合理地調(diào)度，幫助工業(yè)系統(tǒng)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題。數(shù)字一體化以微型計(jì)算機(jī)為控制平臺(tái)，這種小型計(jì)算機(jī)具備了常規(guī)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，因其外形輕巧而適合安裝于機(jī)電設(shè)備。利用數(shù)字傳感器對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)感應(yīng)，發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)后及時(shí)調(diào)整指令，加快了數(shù)字系統(tǒng)的自處理效率。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；構(gòu)成；過(guò)程；方法；可靠性
機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)專家組定義為：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。
機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過(guò)程日趨復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)?！皠?dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能?！皺z測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問(wèn)題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見(jiàn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
2 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)過(guò)程
機(jī)電一體化的機(jī)械動(dòng)力部分由一般電動(dòng)機(jī)演變?yōu)榭刂齐妱?dòng)機(jī)，里程碑式地引入了電子和計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，代替人完成機(jī)器的檢測(cè)與控制等工作。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)中體現(xiàn)了制造業(yè)高科技化，促進(jìn)了高科技產(chǎn)業(yè)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。它是一種用于機(jī)電產(chǎn)品最優(yōu)設(shè)計(jì)的方法學(xué)。它包括4個(gè)基本學(xué)科：電氣、機(jī)械、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)。如圖1所示。
摘要：本文結(jié)合筆者的多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并就機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾種可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；構(gòu)成；過(guò)程；方法；可靠性
機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)專家組定義為：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。
機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過(guò)程日趨復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)?！皠?dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。“檢測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問(wèn)題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見(jiàn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
2 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)過(guò)程
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；控制系統(tǒng)；原理；分類；應(yīng)用；分析
0.引言
機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息機(jī)電一體化技術(shù)傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)，是現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說(shuō)都是機(jī)電一體化的設(shè)備。
控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中處于核心地位，主要用于信息處理和動(dòng)作控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口與外部設(shè)備和相應(yīng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接，協(xié)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)各部位的運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.控制系統(tǒng)的組成及工作原理
控制系統(tǒng)由控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象和傳感與檢測(cè)裝置組成，各設(shè)備之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口連接，形成控制回路。主要工作方式為：首先輸入指定信號(hào)，設(shè)置控制參數(shù)，并通過(guò)傳感與檢測(cè)裝置接收外界信號(hào)，然后傳遞至控制器進(jìn)行信息處理，將分析結(jié)構(gòu)傳遞至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作運(yùn)轉(zhuǎn)，將指定作用于被控對(duì)象，使得被控對(duì)象處于控制器設(shè)計(jì)狀態(tài)，最終通過(guò)被控對(duì)象輸出被控參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)控制的目的。
2.控制系統(tǒng)分類
2.1按照控制系統(tǒng)所依據(jù)的判斷原則中是否存在被控對(duì)象的運(yùn)行函數(shù)，可以將控制系統(tǒng)分為順序控制系統(tǒng)和反饋控制系統(tǒng)
2.1.1順序控制系統(tǒng)
其運(yùn)行原理是：通過(guò)對(duì)時(shí)間、運(yùn)行邏輯、外部條件等參數(shù)進(jìn)行分析，輸出具體的被控對(duì)象運(yùn)行步驟，屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低，但是其操作精度過(guò)低，并且對(duì)外界環(huán)境的不利因素和干擾過(guò)于敏感。
2.1.2反饋控制系統(tǒng)
其運(yùn)行原理是：通過(guò)傳感器接收被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，實(shí)時(shí)反饋給控制器，然后進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整，屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。雖然該結(jié)構(gòu)的運(yùn)行成本高且維修復(fù)雜，但是該系統(tǒng)的運(yùn)行精度高、且動(dòng)態(tài)調(diào)整性能好，對(duì)外界干擾的抵抗能力也較強(qiáng)。
2.2按照控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的變化規(guī)律可將控制系統(tǒng)分為鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)
（1）鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在于不受外界干擾，輸出信號(hào)維持系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，主要用于恒溫系統(tǒng)、恒定速度系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制。
（2）隨動(dòng)系統(tǒng)即跟蹤系統(tǒng)，特點(diǎn)在于系統(tǒng)的輸出信號(hào)可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行任意變化，不需遵循一定的規(guī)律，因此信號(hào)輸出不存在固定函數(shù)，設(shè)備的動(dòng)作需要無(wú)間斷的進(jìn)行精確指令發(fā)送，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和分析能力要求極高，常用于瞄準(zhǔn)設(shè)備、無(wú)定向探測(cè)設(shè)備等。
（3）程序控制系統(tǒng)即過(guò)程控制系統(tǒng)，特點(diǎn)在于按照提前設(shè)定的函數(shù)進(jìn)行輸出信號(hào)的變化，信號(hào)的輸出屬于預(yù)先設(shè)定信號(hào)，但是信號(hào)的變化按照固定函數(shù)進(jìn)行，常用于車床等預(yù)先已知?jiǎng)幼髯兓?guī)律的機(jī)電一體化設(shè)備中。
3.機(jī)電一體化控制系統(tǒng)原則
機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的種類繁多，但是其控制基本特點(diǎn)及原則都是一致的。主要有以下三方面：
3.1準(zhǔn)確性
在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控過(guò)程中，輸出制定與設(shè)計(jì)指令之間的偏差不能超出允許范圍內(nèi)，并且在不影響控制穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上不斷減小誤差。準(zhǔn)確度決定著加工產(chǎn)品的精度，也關(guān)系著控制系統(tǒng)的最終效果。
3.2穩(wěn)定性
保持系統(tǒng)穩(wěn)定的意義在于保障產(chǎn)品質(zhì)量與預(yù)期設(shè)計(jì)相同，并且在外界存在干擾的情況下，不會(huì)引起產(chǎn)品質(zhì)量降低。尤其是閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋機(jī)制，容易受到參數(shù)不匹配的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩進(jìn)而影響工作能力。
3.3快速性
快速性的含義是系統(tǒng)消除偏差值的速度以及處理異常信號(hào)的速度必須快，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)存在偏差值時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行或產(chǎn)品質(zhì)量降低，因此必須在短時(shí)間內(nèi)快速消除系統(tǒng)偏差，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。
4.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用及發(fā)展方向
4.1機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用
機(jī)電一體化控制系統(tǒng)在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，典型的設(shè)計(jì)應(yīng)用有以下幾點(diǎn)：
（1）挖掘機(jī)的制造過(guò)程中，通過(guò)模擬控制理論及控制系統(tǒng)，檢測(cè)液壓系統(tǒng)中泵的輸油壓力、控制壓力和其它參數(shù)，進(jìn)而將運(yùn)行參數(shù)輸入到控制系統(tǒng)中，調(diào)整挖掘機(jī)控制器工作方式，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。
（2）壓縮機(jī)的制造過(guò)程中，通過(guò)控制系統(tǒng)檢測(cè)震動(dòng)輪內(nèi)部偏心塊震動(dòng)曲線，進(jìn)而分析震動(dòng)輪加速度，通過(guò)傅里葉變換等方式，求解地面壓實(shí)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)工作模式調(diào)整的目的。
（3）在國(guó)外的大型起重機(jī)械制造領(lǐng)域，已經(jīng)開(kāi)始使用控制系統(tǒng)的模糊控制功能，將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論操作參數(shù)項(xiàng)結(jié)合，通過(guò)微處理技術(shù)使得控制系統(tǒng)可以像人工操作一樣自如，效率和安全性能更高。
4.2機(jī)電一體化控制系統(tǒng)應(yīng)用方向
機(jī)電一體化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備的智能化發(fā)展，隨著光學(xué)、通信、微電子以及機(jī)械等技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)的發(fā)展方向也不斷細(xì)化，此外，人工智能、光纖和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，也大幅提升了機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的性能。當(dāng)前，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：
4.2.1模塊化
模塊化系統(tǒng)設(shè)備的模塊化屬于機(jī)電一體化發(fā)展的重要進(jìn)步，由于當(dāng)前整個(gè)一體化系統(tǒng)設(shè)備來(lái)自于不同的生產(chǎn)廠家和設(shè)備制造商，因而需要對(duì)信號(hào)接口、轉(zhuǎn)換接口、電氣接口等連接部位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，而模塊化使得單獨(dú)控制設(shè)備得以通用于任何一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中，為行業(yè)發(fā)展和交流掃除了設(shè)備參數(shù)不同的障礙。
4.2.2智能化
智能化的發(fā)展得益于人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，賦予機(jī)電一體化控制系統(tǒng)自主分析和控制能力，極大的解放了生產(chǎn)力，降低了操作繁瑣程度。但是，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要高標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)支撐。
4.2.3網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得科技的傳播范圍不斷擴(kuò)展，對(duì)于機(jī)電一體化控制系統(tǒng)而言，只要機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的性能足夠優(yōu)越，便能夠迅速的被國(guó)際市場(chǎng)所認(rèn)可，因此，不斷擴(kuò)張的市場(chǎng)規(guī)模有利于刺激行業(yè)的進(jìn)步和科研的深入探索，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)性能的快速提升。
4.2.4環(huán)境化
環(huán)?；I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化控制產(chǎn)品，符合當(dāng)前的環(huán)保要求。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指設(shè)備在使用時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，設(shè)備報(bào)廢后能夠回收利用。
5.結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前機(jī)電一體化控制系統(tǒng)已經(jīng)在機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)廣泛使用，其優(yōu)越的性能和便捷的操作使得用戶在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備選擇是更傾向于此類設(shè)備。雖然機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)非常完備，各類輔助設(shè)備和控制軟件也非常的完善，但是應(yīng)該看到當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的不足與缺陷，從最優(yōu)化角度出發(fā)，將機(jī)電一體化控制系統(tǒng)繼續(xù)的細(xì)分和具體化，面向各具體領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)用性高的一體化設(shè)備控制系統(tǒng)。對(duì)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的研究也應(yīng)立足當(dāng)前，不斷提升計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)，為我國(guó)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的發(fā)展貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。
【參考文獻(xiàn)】
[1]胡玉琴.機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究[J].科技與生活，2011（9）：203-203.
關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化;設(shè)計(jì)方法;步驟
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是多個(gè)學(xué)科的交叉和綜合,涉及的學(xué)科和技術(shù)非常廣泛,其技術(shù)發(fā)展迅速,水平越來(lái)越高。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品覆蓋面很廣,在系統(tǒng)的構(gòu)成上,有著不同的層次,但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有著相同的規(guī)律。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)論的觀點(diǎn),運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)的方法構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、賦予產(chǎn)品性能并進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程。
整個(gè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程按步驟可劃分為四個(gè)階段:
1 設(shè)計(jì)籌劃階段
1)在籌劃階段中要對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行機(jī)理分析,對(duì)客戶的要求進(jìn)行理論性抽象,以確定產(chǎn)品的性能、規(guī)格、參數(shù)。在這個(gè)階段,因?yàn)橛脩粜枨笸敲嫦虍a(chǎn)品的使用目的,并不全是設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù),所以需要對(duì)用戶的需求進(jìn)行抽象,要在分析對(duì)象工作原理的基礎(chǔ)上,澄清用戶需求的目地、原因和具體內(nèi)容,經(jīng)過(guò)理論分析和邏輯推理,提煉出問(wèn)題的本質(zhì)和解決問(wèn)題的途徑,并用工程語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)要求,最終形成產(chǎn)品的規(guī)格和參數(shù)。對(duì)于加工機(jī)械而言,它包括如下幾個(gè)方面:
① 運(yùn)動(dòng)參數(shù):表征機(jī)器工作部件的運(yùn)動(dòng)軌跡和行程、速度和加速度。
② 動(dòng)力參數(shù):表征機(jī)器為完成加工動(dòng)作應(yīng)輸出的力(或力矩)和功率。
③ 品質(zhì)參數(shù):表征機(jī)器工作的運(yùn)動(dòng)精度、動(dòng)力精度、穩(wěn)定性、靈敏度和可靠性。
④ 環(huán)境參數(shù):表征機(jī)器工作的環(huán)境,如溫度、濕度、輸入電源。
⑤ 結(jié)構(gòu)參數(shù):表征機(jī)器空間幾何尺寸、結(jié)構(gòu)、外觀造型。
⑥ 界面參數(shù):表征機(jī)器的人機(jī)對(duì)話方式和功能。
2)在這個(gè)階段中要根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的需求,開(kāi)展技術(shù)性分析,制定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案,劃分出構(gòu)成系統(tǒng)的各功能要素和功能模塊,然后對(duì)各類方案進(jìn)行可行性研究對(duì)比,核定最佳總體設(shè)計(jì)方案、各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的目標(biāo)與相關(guān)人員的配備。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案文件的內(nèi)容包括:
① 系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、原理圖及文字說(shuō)明。
② 控制策略及方案。
③ 各功能模塊的性能要求,模塊實(shí)現(xiàn)的初步方案及輸出輸入邏輯關(guān)系的參數(shù)指標(biāo)。
④ 方案比較和選擇的初步確定。
⑤ 為保證系統(tǒng)性能指標(biāo)所采取的技術(shù)措施。
⑥ 抗干擾及可靠性設(shè)計(jì)策略。
⑦ 外觀造型方案及機(jī)械主體方案。
⑧ 經(jīng)費(fèi)和進(jìn)度計(jì)劃的安排。
2 理論設(shè)計(jì)階段
首先,根據(jù)系統(tǒng)的主功能要求和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進(jìn)行系統(tǒng)要素進(jìn)行主功能分解,劃分出功能模塊,畫(huà)出機(jī)器工作時(shí)序圖和機(jī)器傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖;對(duì)于有過(guò)程控制要求的系統(tǒng)應(yīng)建立各要素的數(shù)學(xué)模型,確定控制算法;計(jì)算出各功能模塊之間接口的輸入、輸出參數(shù),確定接口設(shè)計(jì)的任務(wù)分配。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是,系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的接口設(shè)計(jì)是對(duì)接口輸入輸出參數(shù)或機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì),而功能模塊設(shè)計(jì)中的接口設(shè)計(jì)則是遵照系統(tǒng)設(shè)計(jì)制定的接口參數(shù)進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)接口的技術(shù)物理效應(yīng),兩者在設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)分工上是不同的。不同類型的接口,其設(shè)計(jì)要求有所不同。傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺(jué)器官,它從待測(cè)對(duì)象那里獲得反映待測(cè)對(duì)象特征與狀態(tài)的信息,監(jiān)視監(jiān)測(cè)整個(gè)設(shè)備的工作過(guò)程,傳感器接口要求傳感器與被測(cè)對(duì)象機(jī)械量信號(hào)源應(yīng)有直接關(guān)系,保證標(biāo)度轉(zhuǎn)換及數(shù)學(xué)建模快速、準(zhǔn)確、可靠,傳感器與機(jī)械本體之間聯(lián)接簡(jiǎn)潔、牢固,靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好,抗機(jī)械諧波干擾性強(qiáng),正確反映待測(cè)對(duì)象的被測(cè)參數(shù)。變送接口要滿足傳感器模塊的輸出信號(hào)與微機(jī)前向通道電氣參數(shù)的匹配及遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)囊?接口信號(hào)的傳輸要精確,可靠性強(qiáng),抗干擾能力強(qiáng),噪音容限較低;傳感器的輸出阻抗要與接口的輸入阻抗相配合;接口輸出的電平要與微機(jī)的電平一致;為方便微機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理,接口輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系須是線性關(guān)系。驅(qū)動(dòng)接口要能滿足接口的輸入端與微機(jī)系統(tǒng)的后向通道在電平上保持一致,接口的輸出端與功率驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端之間電平匹配的同時(shí),阻抗也要匹配。其次,為防止功率設(shè)備的強(qiáng)電回路反竄入微機(jī)系統(tǒng),接口必須采取有效的抵抗干擾措施。傳動(dòng)接口是一個(gè)機(jī)械接口,要求它的聯(lián)接結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧,具有較高的傳動(dòng)精度和定位精度,安裝、維修、調(diào)整簡(jiǎn)單方便,傳動(dòng)效率高,剛度好,相應(yīng)快。
其次,以功能模塊為單元,依據(jù)以上接口設(shè)計(jì)參數(shù)的要求對(duì)信號(hào)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換、機(jī)械傳動(dòng)與工作機(jī)構(gòu)、控制微機(jī)、功率驅(qū)動(dòng)及執(zhí)行元件等進(jìn)行各個(gè)功能模塊的選型、組配、設(shè)計(jì)。在此階段的設(shè)計(jì)工作量較大,既包括機(jī)械、電氣、電子、控制與計(jì)算機(jī)軟件等系統(tǒng)的設(shè)計(jì),又包括總裝圖、零件圖的具體模塊選型、組配。一方面不僅要求在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇的機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)要與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配,同時(shí)也要求在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)選擇及確定相關(guān)電氣參數(shù),綜合應(yīng)用微電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù),讓兩項(xiàng)技術(shù)互相結(jié)合、互相協(xié)調(diào)、互相補(bǔ)充,把機(jī)電一體化的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來(lái)。為提高工效,應(yīng)該盡量應(yīng)用各種cad、PRO/E等輔助工具;整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用通用的模塊和接口,以利于整體匹配,利于后期進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
最后,以技術(shù)文件的方式對(duì)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,設(shè)計(jì)目標(biāo)考核與系統(tǒng)優(yōu)化,擇優(yōu)選擇出綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的方案。
其中,系統(tǒng)功能分解應(yīng)綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì),努力使系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單化、模塊化。經(jīng)常用到的設(shè)計(jì)策略有如下幾種:
① 用電子裝置替代機(jī)械傳動(dòng),縮減機(jī)械傳動(dòng)裝置,簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu),減小尺寸,減輕重量,增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度和控制靈活性。
② 在選擇功能模塊時(shí)要選用標(biāo)準(zhǔn)模塊,通用模塊,防止重復(fù)設(shè)計(jì)低水平的功能模塊,采用可靠的高水平模塊,以利于減少設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的周期。
