学文网摘 要： 机械电子与自动控制相结合是制造业发展的趋势，简要阐述现代机电控制系统的主要组成部分，并与当前的最新科技发展相结合进行分析。
关键词： 机械电子；自动控制；最新科技
0 引言
在现代机械工程控制中，机电一体化控制已成为当前的主流。机械技术、电力电子技术、信息技术和自动控制技术的结合进一步提高了生产效率，促进了制造业发展。机电一体化产品小到玩具，大到机器人，机电一体化产品几乎已经设计社会的各个方面，给人们的生产生活带来了极大便利。
1 机电系统的感知器件
任何机电系统都需要从外界获取信息，类似于人的五官，传感器是获取信息的源头。传感器种类繁多，性能各异，针对不同的控制系统，需要对传感器作出不同的选择。
传感器简介：
传感器是机电控制的基础，是系统对外感知的基本器件，没有传感器就没有外界信号的准确输入。传感器将感知量转换成另一种便于测量和输出的物理量，其中主要以电学量为主，从而大大降低信号分析的难度。
传感器一般由敏感元件和转换元件两大部分组成。传感器作为一个完整的器件，绝大部分都是把转换电路及必要的辅助电源单元与敏感元件、转换元件一起做成一体化的器件。传感器通过敏感元件进行控制信息的收集，通过转换元件进行信号数据的转换。可以说没有传感器就没有检测和控制系统。以现在的智能手机为例，重力感应器，加速传感器，光线传感器，距离传感器，三轴陀螺仪都是传感器技术的实际应用，在传感器技术和接口技术，信息技术的支持下，智能手机才能实现真正的智能。从广义上来讲，智能手机就是一个没有机械输出的小型而复杂的机电一体化系统。
2 机电系统驱动器及执行器
机电系统在对外的感知下，经过中央处理单元之后需要通过驱动执行机构进行输出，从而真正意义上实现机电系统的各项功能。
2.1 继电器
继电器在机电系统中应用非常广泛，从本质上讲继电器就是利用弱电控制强电的开关。在电路中实现电动机或其它动力装置的启动、调速、停止，完成生产工艺对机械动作的要求和保护（自动和手动）。
继电器按照原理主要分为电磁继电器、固态继电器、时间继电器、温度继电器等。其控制机理是当系统输入的某信号达到某一定值时，能使输出回路的被控制量跳跃式地由零变化到一定值（或由一定值突跳到零）。
2.2 电磁阀
电磁阀是一种通过电力方式对机电系统的内部气路、水路、油路进行通断或控制流量的器件。在液压和气压系统中，基本都有电磁阀的使用。
电磁阀由电磁线圈和磁芯组成，包含一个或多个孔，通过控制线圈的通断电带动磁芯的运转，使气流、水流流过或被切断，从而达到换向的目的。电磁阀从原理上分为三大类，直动式、分布直动式和先导式。
2.3 电机
电机在现代机电系统中常常作为机械能的终端输出设备，配合相应设计的机械结构，可以达到转动，平动，摆动等输出。电机种类很多，关于电机本身已形成电机学这门学科来进行专门研究。
常见的电机主要有直流电机、步进电机和伺服电机等。直流电机输出或输入为直流电能，能实现直流电能和机械能的相互转化。步进电机将电脉冲转化为角位移，当其收到一个脉冲信号，即将转过固定角度。通过控制脉冲个数从而控制角位移量，因此步进电机的调速比直流电机更为精确。
3 机电系统控制中心单元
控制单元是机电系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行运转。
3.1 单片机
单片机是将CPU、RAM、ROM、I/O接口等单元集成到一块硅片上构成的微型计算机系统，它在的控制单元中可以说是最小的，但是其重要性却是其他控制单元无法比拟的。
单片机数量庞大，小到计算器，大到各种精密控制系统，它实际已成为世界上数量最多的处理器。单片机的学习和开发充满无穷的魅力，造就了一批智能化控制的技术人才。由于单片机的超低功耗、其强大的处理能力以及丰富的片上模块和方便高效的开发环境，它已经成功吸引了人们对单片机的发展和开发，单片机的功能甚至在逐步逼近传统的计算机，目前已经发展到32位300M的高速单片机，可以预见单片机的发展前景是无可估量的。
3.2 PLC
PLC是可编程逻辑控制器的简称，它是利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。
PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
PLC通用性强，控制程序可变，使用方便，在工业自动化中控制中已成为主流。同时其编程简单容易掌握，通过对技术人员进行短期的培训就能够很快学会梯形***编制控制程序。由于PLC采用了软件存储逻辑取代继电器控制系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等器件的接线逻辑，因此使控制柜的设计安装接线工作量大大减少。另外PLC体积小、重量轻、功耗低和抗干扰能力强，因此是实现机电系统控制的理想控制设备。
3.3 ARM
ARM处理器及其技术的应用几乎已经深入到各个领域，成为嵌入式系统微处理家庭中极其重要的一员，而其在机电系统控制领域的应用只是其很小的一部分。在移动通信领域超过85%的无线通信设备都采用了ARM技术。
ARM处理器有相当多的技术优势，采用哈佛结构的ARM9处理器执行效率较早期的ARM7处理器效率更高。ARM处理器体积小、功耗低、低成本、高性能，寻址方式灵活简单，执行效率高，在工业控制领域已经占据很大份额。从全球来看，ARM公司本身并不生产芯片，但是世界上各大半导体生产商都从ARM公司购买其CPU架构。然后各生产商自行设计电路用于不同功能的使用。就机电控制领域而言器ARM结构和移动通信领域的ARM结构本没有显著的差异，但是其电路却大相径庭。由于ARM的诸多优势，ARM在机电控制领域的使用非常广泛。
4 自动控制系统
控制理论的诞生大大推动了工程的发展，特别是在机械和电子领域，两者结合并诞生了现在的机电一体化系统，随着光电技术，信息技术的发展，各学科愈来愈呈现交叉发展的趋势，目前的光机电一体化技术就是在这样的背景下产生的。
自动控制指的是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数，自动地按照规律运行。因此在机电控制中自动控制技术进一步提高了机械设备的精度，使机械设备向智能化迈出了重要一步。
加载到反馈系统上的作用主要有输入和扰动。输入决定系统被控制量的变化规律，扰动破坏输入对系统的控制。在实际系统中扰动是不可避免的，一个系统通常受到多种因素的扰动，反馈控制就是按照偏差进行控制，不论什么原因被控制量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望趋于一致。
综上所述，现代机电控制系统正在向着智能化，精确化，学科交叉化的方向发展，电子信息和控制技术将对机械制造业的发展带来新的革新。
参考文献：
[1]肖世德、唐猛，机电一体化系统监测与控制[M].成都：西南交通大学出版社，2011.
[2]杨叔子、杨克冲，机械工程控制基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
[3]陈春俊，控制工程基础[M].成都：西南交通大学出版社，2011.