机电控制技术综述
机电控制是在以大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术高速发展并逐步向传统机械工业渗透的过程中形成的新概念。

机电可能告知实现了机械技术与微电子，信息，软件等技术的有机结合，及大地扩展了机械系统的发展空间。

1.机电控制系统的发展历史
大体上可以分为三个阶段：
a 20世纪60年代以前为第一阶段，第一阶段称为初级阶段。

在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。

特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子结束的结合。

那时，胭脂盒开发总体上看来处于自发状态。

由于但是电子技术的发展尚未达到一定的水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

b 20世纪70-80年代为第二阶段，可称为机电控制技术蓬勃发展阶段。

这一时期，计算机技术，控制技术，通信技术的发展，为机电控制技术的发展奠定了技术基础。

大规模，超规模集成电路和微型计算机的出现，为机电控制技术的发展提供了充分的物质基础。

大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电控制技术和产品得到极大的发展；各国均开始对机电控制技术和产品给予很大的关注和支持。

C 20世纪90年代为后期，开始了机电控制技术向智能化方向买进的新阶段，机电控制技术进入深入发展时期。

一方面，光学，通信技术等进入机电控制技术，微细加工技术也加入机电控制技术中崭露头脚，出现了光机电控制技术和为机电控制技术等分支；另一方面，对机电控制系统的建模设计，分析和集成设计，机电控制技术的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

同时，人工智能技术，神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电控制技术开辟了发展的广阔天地。

随着相关技术的发展，机电控制技术将向着智能化，网络化一体化方向发展。

典型的系统如数控加工中心，数控机床，工业机器人。

物料自动传输与识别系统等，以及以这些系统为基础二主城的更大更复杂的系统如柔性制造系统（FMS），计算机集成制造系统（CIMS）等现代制造系统。

纵观国内外机电控制技术的发展现况和高新技术的发展方向，机电控制技术吵着这几个方向发展：绿色化智能化网络化微型化模块化。

2.机电控制系统的基本要素
常见的机电控制系统应包括机械本体、传动装置、检测传感部分、执行装置、驱动部分、控制和信息处理单元及接口等基本要索。

2.1机械本体
机械本体是机电控制系统所有功能元素的机械支持部分，包括机身、框架和机械连接等。

2.2传动装置
传动装置的主要功能是传递转矩和转速，因此,除要求具有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性。

常用的传动装置包括齿轮传动装置、带传动装置、链传动装置、挠性传动装置、间歓传动装置和轴系传动装置等。

传动装置对伺服系统的伺服特性有很大彩响，特别是其传动类型、传动方式以及传动的可靠性对机电一体化系统的稍度、稳定性和快速性有很大影响。

因此，系统设计过程中应选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳的部件，如带传动、蜗轮蜗杆传动及各类齿轮传动等,不仅可以改变速度，还可以改变转矩，随着机电一体化技术的发展，传动装置应不断适应新技术的要求,具体要求包括以下3个方面：
(1)精密化，对于某种特定的机电一体化产品，应根据其性能的要求提出合理的精度要求。

(2)高速化。

机械设备的工作效率直接由传动装置的运动速度决定。

因此,传动装置应能适应高速运动的要求。

(3)小型化、轻量化，小型化、轻量化主要是通过改变传动装置的结构尺寸、材料和质量的方法来实现的，特别适合现代机械设备传动装置的改11、包装及运输等。

2.3检测传感部分
检测传感部分的功能是对机电控制系统运行所需的各种参数及状态进行检測，并转换成可识别的信号，传输到信息处理单元。

机电控制系统中检測传感部分的传感器作用就是将机电控制系统中被检测对象的状态、性质等信息按一定规律转换为电信号的装置。

如果没有传感器准确可靠地捕获和转换信息，一切准确的测试与过程控制将无法实现。

2.4、执行装置
执行装置是根据控制信息和指令完成既定动作的装置。

根据动力源的不同，可将执行装置分为电气执行装置、液压执行装置和气动执行装置。

（1）电气执行装置
电气执行装置是将电能转换为机械能的装置。

电气执行元件包括电动机、压电元件及电磁铁等。

（2）液压执行装置
液压执行装置是将液压能转换为机械能的装置。

由于液压执行装置加速平稳、结构紧凑以及尺寸小，因而在同样的输出功率下，液压执行装置具有重量轻、惯性好等优点，从结构上看，液压执行装置包括油箱、电动机7泵组件、控制阀门组件、启动控制箱、热交换器和传感器以及压力表等附件;从功能上讲，液压执行装置具有液压系统的供油和控油功能。

目前,世界上已开发出各种数字式液压执行元件，如电-液伺服马达，它的最大优点是具有比电动机更大的转矩，可以直接驱动机构运行，适合于重载的高速驱动
（3）气动执行装置
由于气动执行装置中的介质是空气，具有来源方便、不需回气管道和不污染环塊的特点，因而在近些年得到了广泛的应用。

气动执行装置的优点是动作迅速、反应快、维护简单、成本低，同时由于空气黏度小，节能高效,因而适用于远距离输送。

此外，由于其工作环境适应性好，因而在易燃、易爆、多尘、离辐射等恶劣环塊中工作更为安全可靠。

气动执行装置的缺点是排气时噪音较大，需要对气源中的杂质进行处理，空气可压缩性较大，系统的工作稳定性较差，不易获得较大输出力或力矩。

2.5、驱动部分
驱动部分可在控制信号的作用下提供动力，根据控制信号驱动各种执行装置完成
各种动作和功能。

控制系统一方面要求驱动部分具有高效率和快速响应的特点，另一方面又要求其具有较高的可靠性，以及对水、油、温度和尘埃等外部环境具有较强的适应性。

由于几何尺寸上的限制，要求驱动部分的动作范围狭窄，因而还需考虑维修和标准化的要求。

随着电力电子技术的高速发展，高性能步进驱动、直流伺服驱动和交流伺服驱动已大量应用于控制系统。

2.6、控制和信息处理单元
控制和信息处理单元可将传感器的检测信息和外部输人命令进行集中、存储、分析和加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令, 控制整个系统有序地运行，它一般由计算机、可编程控制器、数控装置以及逻辑电路、A/D与D/A转换器、输人/输出接口和计算机外部设备等组成。

控制系统对控制和信息处理单元的基本要求是：提高信息处理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和零部件的小型化、轻量化和标准化等。

2.7、接口
接口是机电控制系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面,具有对信号进行变换、放大及传递的功能。

它将各组成要素连接成为一个有机体，由控制和信息处理单元引导各功能环节协调一致地运行。

3.机电控制技术的意义
微电子技术和信息处理技术的应用，富裕传统机械产品许多新的功能，同时创造出许多现代机电新产品，这些产品所具备的的多种复合功能已成为一个显著地技术特征。

机电系统的动力智能化，分散化，不但使传动链缩短，提高了传动精度，而且使整个机电系统的机械结构更为简单，机械部件数量少，精度高。