機(jī)電控制技術(shù)論文(2)
機(jī)電控制技術(shù)論文
機(jī)電控制技術(shù)論文篇二
機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)綜述
摘 要 機(jī)電控制技術(shù)是精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)(包括電力電子)等技術(shù)交互融合的產(chǎn)物，機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必然要求。本文介紹了機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展情況，并指出機(jī)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化技術(shù) 自動(dòng)化技術(shù) 機(jī)電控制技術(shù) 智能化發(fā)展
中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
所謂系統(tǒng)，是由相互制約的各個(gè)部分組成的具有一定功能的整體。機(jī)械電子系統(tǒng)是由機(jī)械系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成的，通常也稱為機(jī)電控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱機(jī)電系統(tǒng)。機(jī)電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)與匹配，以便達(dá)到系統(tǒng)整體最佳的目的。
1機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展
作為機(jī)電系統(tǒng)核心的控制技術(shù)，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)階段和必然產(chǎn)物，它是自動(dòng)化領(lǐng)域中機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的新技術(shù)。機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)得以發(fā)展的根本原因，在于生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其中特別是自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)起到了重要的作用。30年代以后，控制技術(shù)有了很大發(fā)展，大體經(jīng)歷了以下四個(gè)階段：
第一階段，30年代，氣動(dòng)控制元件已經(jīng)發(fā)展成熟并應(yīng)用在工業(yè)中，然而控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍然采用反復(fù)試驗(yàn)的方法進(jìn)行。
第二階段，40～ 50年代，數(shù)學(xué)分析的不斷進(jìn)步加強(qiáng)了控制工程作為一個(gè)獨(dú)立工程學(xué)科的地位。在美國(guó)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(shè)計(jì)和分析被稱之為“經(jīng)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(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)控制。例如數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)。然而加工和設(shè)計(jì)方法從本質(zhì)上講仍然是機(jī)械式的，自動(dòng)化和控制系統(tǒng)都是在機(jī)械設(shè)計(jì)完成后加入進(jìn)來的。時(shí)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(shè)計(jì)和分析被稱之為“現(xiàn)代控制”。時(shí)域法以及最優(yōu)控制理論與廣泛使用的高速計(jì)算機(jī)相得益彰，共同促進(jìn)了控制理論在機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用。
第四階段，70年代以來，微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使控制技術(shù)進(jìn)入了智能化的新時(shí)代。 這時(shí)期發(fā)展起來的機(jī)電一體化(Mechanical and electronical integrat ion) 技術(shù)， 在世界范圍內(nèi)引起了強(qiáng)烈反響。機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械、電子、控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)技術(shù)裝備和生產(chǎn)過程整體優(yōu)化的高新技術(shù)。機(jī)電控制就是研究如何設(shè)計(jì)控制器并合理構(gòu)成控制系統(tǒng)使機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)達(dá)到所需性能要求的一門科學(xué)，是控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
綜上所述，機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)互相滲透的結(jié)果。它促使了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體系發(fā)生了深刻的變化，促使了新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也引起了各國(guó)為發(fā)展機(jī)電控制技術(shù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，從而又反過來在全世界范圍內(nèi)更進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)向前迅速發(fā)展。
2機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展前景
隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)電系統(tǒng)工程及其相應(yīng)的理論、技術(shù)愈來愈呈現(xiàn)出兩個(gè)顯著的特性：
(1)系統(tǒng)科學(xué)性，即涉及系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程的方法越來越多;(2)學(xué)科綜合性或技術(shù)集成性，即機(jī)電系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化技術(shù)絕非單一學(xué)科知識(shí)所能夠支撐，而是依賴于多門學(xué)科知識(shí)的有機(jī)結(jié)合。
應(yīng)該說世界各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家發(fā)展機(jī)電控制技術(shù)各有其特點(diǎn)，其發(fā)展的重點(diǎn)和具體做法不盡相同，但總體趨勢(shì)是一致的。歸納起來，主要是以下三方面：
?、?gòu)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(shù)控機(jī)床為例，其控制精度能實(shí)現(xiàn)0.1�eM，的高精度，其進(jìn)給速度可達(dá)24-100m/min，甚至更高，其聯(lián)動(dòng)和控制的軸數(shù)能實(shí)現(xiàn)9-15軸，同時(shí)增加了人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置了智能I/O通道和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，給使用、操作和維護(hù)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(jī)電一體化產(chǎn)品將越來越向高性能方向發(fā)展。
?、趶墓δ苌峡础Ｏ蛐⌒突?、輕型化、多功能方向發(fā)展。所謂小型化、輕型化，乃是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和精細(xì)加工，刻蝕機(jī)械的質(zhì)量減輕到與人的體重相稱的程度。所謂多功能，也是自動(dòng)化發(fā)展的必然要求和必然結(jié)果。一般機(jī)電一體化產(chǎn)品，為了適應(yīng)自動(dòng)化控制規(guī)模的不斷擴(kuò)大和高技術(shù)的發(fā)展，不僅要求他們具有數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、記憶、監(jiān)控、執(zhí)行、反饋、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等各種功能，甚至要求具有神經(jīng)系統(tǒng)的功能，以便能實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的最佳化和最優(yōu)化。
③從層次上看。向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化方向發(fā)展。復(fù)合集成，既包括了各種分技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包括在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化和高效率，應(yīng)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(gè)層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，然后，再通過硬、軟件將各個(gè)層次有機(jī)的連接起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。柔性制造系統(tǒng)就是這種層次結(jié)構(gòu)的典型。
3結(jié)束語
機(jī)電控制技術(shù)是精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)(包括電力電子)等技術(shù)交互融合的產(chǎn)物，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。伴隨著科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種技術(shù)將具有越來越明顯的融合趨勢(shì)，而機(jī)電一體化也將成為機(jī)械工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必然要求。機(jī)電控制技術(shù)在各方面均可帶來顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，主導(dǎo)著二十一世紀(jì)的機(jī)械工業(yè)，其發(fā)展前景不可估量。
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