机电一体化智能控制与应用的深入研究

机电一体化智能控制与应用的深入研究

作者：杜昊

来源：《读写算·基础教育研究》2017年第01期

【摘要】随着生产规模的扩大和社会供需关系的变化传统的机械生产方式已经无法适应现代工业和市场的需要，将现代电子控制学和传统机械生产管理相结合已经成为未来的生产的必然选择。在实际的机电一体化的智能控制与应用仍存在许多问题，本文将就机电一体化应用中的智能电机控制和应用问题进行探讨。 【关键词】机电一体化智能应用 1.机电一体化的应用领域

机电一体化的应用领域极其广泛，就现代的生产和生活来说，机电一体化基本应用于所有有机械部件运作的系统中，这里选择几个比较典型的机电一体化应用的实例进行浅析。 1.1机器人

机器人是机电一体化应用中最高端的一种类型，其具备自动识别对象的功能，同时能够执行定位、抓取、搬运等诸多复杂的机械动作。机器人是在传统机械技术的基础之上结合现代计算机技术发展而来的精密机械技术、微电子技术、检测传感技术以及自动控制技术的多维结合体，是当前最先进、最精密的一种机电一体化现实模型之一。 1.2数控机床

数控机床是机电一体化在生产领域最广泛的应用类别。传统上我国机床生产由人工进行控制和操作，一些结构相对精密的部件或设备无法生产，但是在机电一体化理论下，电子计算机和传统机械生产相结合，实现了高效化、自动化的生产机床。并且随着数控技术的不断发展，机电一体化的自动化机床必然是未来制造领域的中坚力量。 1.3汽车电喷系统

车用电喷系统分为汽油电喷和柴油电喷系统，汽油电喷技术有较高的普及率，主要汽车企业均掌握了该技术。这种基于机电一体化理念的汽车电喷系统能够实现汽车燃料供给的严格控制，这对我国交通运输业的绿色发展、可持续发展具有重要意义，是我国低碳经济发展理念下的技术攻关。

2.机电一体化应用中智能控制与应用存在的问题

2.1控制与保护装置无法满足应用需求

我国现在广泛应用的电机控制与保护装置是基于电磁理论和电热理论同时借助熔断器和短路保护装置以及电磁继电器构建的电机控制与保护系统，虽然这种系统是现阶段能够应用于机电一体化应用中电机控制与保护的最科学的控制与保护装置，但是综合来说还不够完善，主要是零件的灵敏性、有效性上存在缺失。

很多生產事故都与电机控制系统失灵有关，例如：自动化机床不能准确执行指令造成操作人员受伤，生产中电机处于异常状态不能正常生产作业等；这些事故有时是由于电机处于异常工作状态，有时是过热，有时是短路或其他异常问题，但是电机保护系统没有及时发挥作用，使电机在生产系统中以异常状态保持作业，从而为生产事故埋下安全隐患。而往往更多的时候并非由于机电一体化系统中電机保护或控制系统缺失使电机失控，而是相应的保护与控制系统在检测到电机异常状态后及时有效地发出警告或中止指令，这期间经常存在一定的缓冲期或机械反应期，而生产事故也大多发生在这期间。这主要是由于硬件功能上的不足，从而使电机控制与保护装置无法完全满足应用需求。 2.2井下机电设备应用方面存在的问题

井下机械设备电子化进程在我还未全面推广，但是由于井下事故发生频率较高，笔者认为应当提出这个问题，纳入研究的机电一体化应用中电机控制和保护研究范畴。

目前，在井下机电设备的应用中还存在一些问题，这也就影响了电机控制与保护的功能与效果。其中最为薄弱的环节即为为鼠笼式异步电机，如果在此环节没有进行合理有效地应用，那么就会导致许多电机的运行故障的发生。这样就会严重影响到电机运行的安全性与稳定性，所以相关人员必须要充分重视井下机电设备的应用问题，并且将其与电机控制与保护有机地结合起来，从而为机电一体化的安全、稳定运行提供有力的保障。 3.机电一体化应用中智能控制与保护路径分析 3.1强化电流和电压管控

电机是机电一体化应用中的核心部件，其根本驱动力是电力，通过电磁之间的转化或电热之间的转化从而带动整个系统。而以电为驱动力的设备都有两个标准指标，即电流和电压，其是构成电机功率的两个重要数据。并且每一种规格的电机都有额定功率、额定电压、额定电流，如果电机处于正常作业状态，那么这这几项指标在检测中就会以正常数值呈现，因此一些细小的电机故障时可以通过这些数据反应出来，并且电流、电压等电机常规数据的获取也相对简单，通过常规的检测仪表就可以实现强化。当电压异常时，电机可能内部电容出现问题，电阻设备发生异常；电流异常时，可能电机内部线路存在短、断路故障等。通过强化电机的电流

和电压检测与管控进而做到对电机故障的及时发现、及时排除，从而实现机电一体化应用中电机的高校控制与保护。 3.2定期进行设备全检

电机是机电一体化应用中的动力供给装置，就意味着其会长期处于高负荷工作状态，而电机从本质上来说也是一种机械设备，在使用的过程中难免出现磨损。这些磨损很有可能导致电机处于异常工作状态，因此有必要定期对系统内电机进行全面检查，检查的部分包括电机、传导轴承、其他制动部件等，对该修理的部分进行维护、该替换的零件进行更新等，排除有可能导致电机异常工作状态的一切因素；从而保证电机时刻处于最佳工作状态。

此外，一般而言，电机的使用寿命约为4-10万小时，对于已经超过服役期限的电机应当及时进行更换，以保持整个机械系统的稳定运行。 3.3清理电机作业环境

清理电机作业环境对各种情况下的电机控制和保护工作的促进都有利，并且是最有效优化井下作业电机控制和保护工作的途径。由于井下作业环境相对恶劣，长期处于多灰尘、通风不畅的状态，电机在这种环境下作业很容易产生灰尘堆积、散热不利的问题，而灰尘和散热问题会严重影响电机的对外输出效率，并且井下环境相对复杂，对设备进行全面检测和养护比较困难，这种时候就要尽可能通过改善电机作业环境来促进井下电机的控制和保护工作进行。例如，定期清理井下电机作业通道内的灰尘，延缓电机发生灰尘堆积的周期；疏通井下通风路径，改善井下空气循环条件，促进井下作业电机的散热效率。 参考文献

[1]孙翔宇.浅谈数控铣床改造机电一体化设计.《城市建设理论研究（电子版）》.2014年36期

[2]张硕.论机电一体化设计-PLC提升机电控技术.《城市建设理论研究（电子版）》.2014年33期

[3]曹尹琦.一种特殊扫描仪的精密光机电一体化设计.机械制造及其自动化.西安电子科技大学.2013（学位年度）