淺談?dòng)?jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用

陳世章

摘 要：概括說(shuō)明機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及工業(yè)生產(chǎn)制造和人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；機(jī)電一體化；生產(chǎn)應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來(lái)更多的實(shí)際應(yīng)用。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

（一）計(jì)算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號(hào)的量化效應(yīng)，可以將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化，則整個(gè)系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識(shí)自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中，使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)變的非線性系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預(yù)測(cè)控制等多種新型理論，逐步形成了工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的一個(gè)新方向。

（二）機(jī)械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進(jìn)行控制。在二十世紀(jì)三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi)，初步有了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過(guò)程的數(shù)字控制。計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來(lái)越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)主要有pid控制，pid是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，形成了自適應(yīng)pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結(jié)構(gòu)控制等，均隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

二、機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

（一）機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介和生產(chǎn)應(yīng)用

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等對(duì)各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)床，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)，在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結(jié)構(gòu)，豐富了數(shù)控功能，也提高了生產(chǎn)效率。

（二）計(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)結(jié)合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去，這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕?。下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來(lái)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。

plc實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動(dòng)工件的控制過(guò)程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人類活動(dòng)的范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人（也稱機(jī)械手）來(lái)完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī)，廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

三、國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化控制的現(xiàn)狀

在各個(gè)系統(tǒng)完好狀態(tài)下、完美工作的條件下機(jī)電一體化才能有效的進(jìn)行。如何能將兩者有效的結(jié)合是現(xiàn)代發(fā)展的研究對(duì)象。我國(guó)在這高科技技術(shù)方面是落后于西方國(guó)家的，發(fā)展起步較晚，軟件開(kāi)發(fā)正處于發(fā)展階段，但西方國(guó)家已經(jīng)是發(fā)達(dá)階段。國(guó)外的高科技技術(shù)對(duì)中國(guó)有所保留，所以我國(guó)計(jì)算機(jī)的技術(shù)與機(jī)電技術(shù)都較落后的。國(guó)內(nèi)的一些大型的車與飛機(jī)都不能獨(dú)立的制造，沒(méi)有技術(shù)核心，這就制約了我國(guó)的技術(shù)與制造業(yè)的發(fā)展。還有就是，機(jī)電一體化的完成是要有過(guò)程控制的，它會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)檢測(cè)，對(duì)對(duì)象會(huì)進(jìn)行半自動(dòng)、全自動(dòng)的調(diào)節(jié)，并且會(huì)迅速的進(jìn)行系統(tǒng)分析判斷，發(fā)出指令讓系統(tǒng)操作。這樣產(chǎn)品就會(huì)通過(guò)自動(dòng)化的水平帶有良好的互換性自然地加工出來(lái)節(jié)約了時(shí)間與勞動(dòng)力，還提高了效率與合格率。現(xiàn)在的人們都在尋求節(jié)約時(shí)間、勞動(dòng)力、成本的方法。在制造業(yè)中，有著巨大的作用，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，開(kāi)拓了廣闊的空間。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良條件的具備下，家庭信息化辦公都有極大的可能。

四、總結(jié)

在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展，機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過(guò)不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

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