霍伟

摘要：社会的发展推动机器制造业的发展，现在大部分的企业都是使用设备进行生产，机电一体化生产技术提升了产品的生产效率以及质量。尤其是随着工业产品附加值的不断增加，其产品精度的要求越来越高，加速了工业生产流程的复杂化，并对机电一体化系统功能提出了更高要求。为此需要技术人员加强对机电一体化的研究，进一步提升机电一体化技术的性能。笔者作为的该领域的从业人员，从机电一体化控制系统入手，对系统开放体系结构的设计与应用展开研究。

关键词：机电一体化;控制系统;开放体系结构;设计;应用

引言

机电一体化技术是一项复合技术，应用该技术能提高系统的附加值、完善系统功能、增强系统可靠性、节省原材料，并减少产品的体积和重量。现阶段，世界各国都十分重视机电一体化系统的发展，通过微电子技术的使用，赋予系统更多的功能，应用系统的产品与人们的实际需求相契合，对机电一体化系统的构成及设计进行研究，其意义十分重大。笔者结合自己的工作经验以及专业知识对机电一体化控制系统开放体系结构的设计与应用进行研究，希望可以推动机电一体化的发展。

1机电一体化的介绍

1.1机电一体化的含义

机电一体化在机械制造业中得到了广泛的应用，一体化系统组成部分较多，简单来说就是由多个子系统集合组成的系统。普通机械加持计算机技术之后，使其机械系统具备自动处理和控制能力。目前，机电一体化也得到了大范围的推广和应用，并且在机械制造业等行业中具有不可取代的地位。但是由于起步较晚，在国内应用的时间较短，仍处于发展的阶段，需要在应用的过程中不断加强其技术的优化和完善。

1.2机电一体化系统的设计类型

系统设计类型分为两个方面一是开发性设计，二是适应性设计。发性设计指的是在设计过程中，没有可以参照的产品，设计人员需要将抽象的设计原理和要求作为依据，设计出全新的系统。适应性设计则是在保持原有方案原理的前提下，更改现有的产品，并使用微电子技术对传统机械结构进行替代，以增强系统的附加值。

2应用机电一体化的优势

2.1机械设备性能提高

机电一体化中融合了很多不同的技术，这些技术在组合应用后创造出了新的效能，随着时间的推移其内部系统更加优化，突破了传统模式下技术的单一性和单方向的局限，集结了多种技术，使其相互配合和协作，所以在一定程度上提高了工作的性能，呈现出技术先进性的特点。而且随着研究的深入，机电一体化还将获得更大的发展，会在不同领域中发挥更重要的作用。

2.2机械维护方便

机电一体化设备作为电子设备，在应用的过程中难免会产生损耗，如果损耗不能及时解决，就会影响设备的整体性能，甚至会对设备造成永久性的损害，增加企业费用支出。机电一体化技术通过其自身的性能即自动化以及监测的功能，可以及时地发现，机械工程中所存在的故障问题，一些轻度故障，其能够采取自动化的措施进行处理，而在严重故障问题时，机电一体化的内部系统则会作出预警反应，使工作人员能够及时维修，所以有助于机械的调试与养护。

3机电一体化控制系统开放体系结构的设计

3.1系统层的开放设计

系统层主要由两个系统组成，一是软件系统，另一个就是硬件系统。根据不同的产品和不同的组合，把系统软件固化在系统硬件的ROM中，因此在软件执行模式的基础上，还可根据软件系统的操作形式，将软件操作系统在RAM中运行，或者直接在ROM中操作。

3.2应用层的开放设计

应用软件层可以为操作人员提供良好的人机界面，可以将一些无关联的设备联系到一起，还可以提供资源管理程序的操作系统接口。对应用软件进行开放性的设计，这样可以进行开放性的控制。

3.3接口控制层的设计

接口控制层的控制任务比较复杂，需要实现多目标控制，除了硬件和系统层需要进行有效的连接外，还要和标准电气端口及外部设备进行连接。接口设计关系子系统的连接效果，一般情况下，机械接口较为常用，是承担执行机构、传感元件和运动机构之间连接的主要接口。

3.4试制与调试

在机电一体化系统设计完成后，对其进行调试和试制十分重要，是检验系统设计效果必不可少的步骤，通过随机抽样的方式对系统结构、性能等进行全面细致的检查，以便于及时发现问题，以免在投入使用后造成生产问题，影响企业的经济效益。

4机电一体化的应用

4.1机械制造

机械制造是机电一体化系统的重要组成，传统工作模式下以人工操作为主，并且受其影响较为明显。随着现代科技发展，机电一体化的应用提升了制造速度，尤其是人工智能技术的应用，将工作人员的思维植入其中，通过仿真模拟的方式，推动着机械制造数字化发展。借助传感器融合技术，模拟机械制造的整个动态过程，并搜集相关的反馈数据，以此为参考结合实际情况，进行调整，从而为机械制造的再优化奠定基础。

4.2数字控制

利用数字化信息可以对机械运动及加工过程进行全面控制，现代化工业發展要求设备可以自动化生产，但是又不能局限于单一的机械化生产。同时还需具备一定的知识处理能力，以便于结合实际情况，动态调整产品动态加工路径。智能控制的运用还包括神经网络控制技术，其关键作用在于补差计算，并基于自身强大的自适应能力，实现对零件加工位置的增益调节。

4.3建筑工程

建筑工程中也广泛应用到机电一体化的技术，随着城市化进程的推进，建筑行业获得了更多的发展机会。机电一体化技术的应用提升了建筑的施工速度，提高了建筑的整体性能。例如机电一体化中融入智能控制后照明通信系统中，智能控制实现了建筑小区及主体之间的互联网通信，并实时动态监控每位用户的通信线路运行情况，一旦发现故障及其他问题，即可迅速做出精准高效的维修反应，提高其运行安全。

4.4工业机器人

当前工业生产中也开始大量应用到工业机器人，机器人可以根据指令进行重复操作，其可以根据环境以及对象的变化做出调整。而且智能技术的融入提升了机器人的可视化能力，具备超强的计算能力、辨识能力以及执行能力等。将智能控制技术与机器人的视觉系统相连，使之通过自带传感器来感应周边事务，并躲避障碍物，使之动作看起来更加协调、稳定，一定程度上解决了人工劳动量大、效率低等问题。

结束语：随着时代的发展，推动了各项技术的进步，在一定程度上加快了现代化建设的步伐。机械制造业是国民经济发展的支柱产业，在国家的产业中占据了重要的地位，其发展受到了国家的广泛关注。机电一体化技术作为机械制造业核心技术，对其发展具有重要意义，要想促进机械制造业的发展，就需要进一步发展、完善机电一体化技术。由于我国的国情以及机电一体化的内部特点，导致机械制造业仍处于发展的阶段，但是在技术人员的共同努力下该技术会向更高的层次发展。本文对机电一体化控制系统开放体系结构的设计与应用的探究还存在很大的不足，日后还会继续进行研究、分析。

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