時間：2023-08-08 17:10:52
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化的定義，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：機電一體化；仿真技術；發展趨勢；現狀
機電一體化技術是很多技術的融合，如果能夠有效的利用這項技術，不僅能夠提高工作效率，還能減少消耗，因為機電一體化技術最重要的特點就是功能強、質量好、準確度好以及消耗低，因此發展機電一體化技術對我國未來的經濟發展起著關鍵性的作用，為此，筆者就機電一體化系統的仿真發展趨勢進行探討。
一、機電一體化定義
我們所說的機電一體化也通常被稱作機械電子學。通常情況下，學者都認為機電一體化是一種將各種技術融入在機電產品中的學科，這是種學科需要機械學以及信息科學等學科相互融合而形成的。從這個簡單的定義中，我們可以總結三點：第一，機電一體化學科并不是獨立存在的，它是電子學科等相互融合的結果；第二，機電一體化的定義會隨著時代的發展而發展，以前的機電一體化技術注重的是機械與電子的融合，而現代社會的機電一體化，是機電產品與很多學科的融合，所以我們有理由相信，科技的進步會使機電一體化與更多的學科相融合，發展出更強大的技術；第三，機電一體化并不是各個學科之間的簡單相加，它是各種學科有機融合的產物，注重的是學科技術在機電產品中有效的結合，從而使機電產品發揮最大的效用。
二、機電一體化技術應用現狀
制造業是應用機電一體技術最為廣泛的行業，這個行業同時也是很多國家的支柱產業，因為無論是軍事，還是政治都需要制造行業提供機電產品，因此各國都在機電一體化技術上投入了大量的資金，希望本國這項技術在世界上能取得領先地位。
日本的機電一體化技術發展的成果很顯著，尤其是在工業機器人方面，他們將計算機芯片等技術與機電產品有機的融合起來，制造成功了能與人進行視頻，并且擁有觸覺的智能機器人，當現場發生故障時，智能機器人能夠監測到故障并且及時的處理，不僅減少了故障發生的概率，還節約了人力物力成本的支出，最為關鍵的是，避免了相關人員因為維修設備而出現意外事故。西歐國家也出臺了相關的政策來支持這項技術的發展，希望工廠能夠實現全面的自動化，而美國在這方面也加快了研究的步伐，希望通過這項技術能夠減少產品生產周期，進而提高經濟效益。
而我國作為世界上最大的發展中國家，在技術水平方面還遠遠落后于上述的發達國家，但也因此說明了我國在機電一體化技術方面有更大的發展空間。近些年來，因為金融危機的影響，是我國充分意識到了發展機電一體化的重要性，并且意識到了機電一體化技術對我國經濟發展有著不可替代的作用，國家和企業都加快了研究的步伐。針對我國目前發展狀態，國家提出了優先研發機電一體化的6項關鍵技術，如今我國已經取得了顯著的成效，比如數控技術經過多年的研究發展，我國幾乎完全掌握了這些技術的要領，并且建立了數控開發與生產為一體的基地，最為關鍵的是培養很多數控技術方面的人才，在數控技術這一領域，已經形成了屬于自己的產業，成果很顯著。這些成果也為我國未來發展機電一體化技術奠定了基礎，提供了參考。
三、仿生硬件的容錯技術新思路
基于仿生硬件的容錯研究，對建立借鑒生物進化機制的硬件容錯新理論，提高硬件系統的可靠性具有重要意義。
1、胚胎型仿生硬件的容錯體系結構和容錯原理
仿生硬件可以分為進化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也稱為胚胎電子系統，是模仿生物的多細胞容錯機制實現的硬件。胚胎型仿生硬件的容錯體系結構，主要由胚胎細胞、開關陣和線軌組成開關陣，根據可編程連線的控制信號完成開關閉合，控制線軌內各線段的使用，胚胎細胞包含存儲器、坐標發生器，換向塊、功能單元、直接連線、可編程連線、控制模塊等存儲器用于保存配置數據位串，并根據細胞狀態和坐標發生器計算出的結果，從配置位串中提取段經譯碼后，對胚胎電子細胞的換向塊和功能單元進行配置，坐標發生器根據4個細胞最近兩側（左側和下側）鄰居細胞的坐標為其分配坐標。
2、胚胎型仿生硬件實現容錯的策略
為了實現對故障細胞的容錯，常用的容錯策略有兩種：行（列）取消和細胞取消策略，通過記錄有錯的單元位置，重新布線，用其他各用的單元來代替但是對于連線資源故障，這此策略并未給出相應的對策，在深入研究胚胎仿生硬件容錯體系結構的基礎上，本文提出種針對線軌故障的容錯策略：
2.1行（列）取消策略在行（列）取消中，若個細胞出錯，則它所在行（列）的所有細胞都將被取消，而該行（列）細胞的功能將被其上行（右列）的細胞所代替，即當一個細胞出錯時，細胞所在行（列）上移（右移）到 一個備用行（各用列）來代替它當前的工作。
2.1細胞取消策略在細胞取消中，用各用細胞代替故障細胞分兩個階段當某行的出錯細胞數超過各用細胞數時，整行被取消，行細胞上移，用備用行取代出錯行的功能
四、新時期機電一體化技術展望
機電體化是多學科的交叉融合，綜合了機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等技術，其發展進步依賴并促進了相關技術的發展，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗上實現特定功能價值，新時期機電體化技術呈現智能化、系統化、微型化等發展趨勢。伴隨著智能技術的發展，機電體化技術也呈現智能化發展的趨勢智能化即要求機電產品有定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力，如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/0接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。
五、結語
綜上所述，我國的機電一體化技術已經取得了顯著的發展，國家的重視以及科技的進步使得這項技術擁有更大的發展空間。雖然我國技術水平總體上落后于發達國家，但是因為經濟全球化不斷深入，各國在技術領域也必然會加強合作，共同促進世界經濟的發展，再加之，我國已經培養出很多機電一體化專業的人才，這為我國機電一體化未來的發展儲備了充足的人才。本文是筆者多年的機電一體化系統操作經驗的總結，希望為機電一體化系統的仿真技術研究人員提供借鑒，為我國機電一體化技術發展的更好提供參考。■
參考文獻
[1] 陳輝，王磊. 機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J]. 國內外機電一體化技術. 2009（S4）
關鍵詞:煤礦;機電一體化;發展與應用
1機電一體化技術的研究現狀
1．1機電一體化的定義
機電一體化(Mechatronics)是1971年由日本學者在日本雜志《機械設計》中提出的，是由機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術、信息技術、光學技術等多學科形成的一門交叉學科，目前已經發展成為部分學校的專門專業。但對于機電一體化的具體內涵和概念學術界并未形成統一的認識。VanBrussel教授認為，機電一體化是跨領域的并行工程，它包括機械、微電子、控制工程和計算機技術等多門學科，而機電一體化的目標就是實現上述多門學科和技術的綜合應用。德國Isermann的教授認為機電一體化屬于交叉學科的綜合領域，機電一體化包含的交叉學科可以分為機械系統和與其相關的控制系統，而其控制系統又包括信息系統、計算機系統等。控制系統主要用于服務機械系統，便于工程師在遠程對機械系統進行操控。國內曾慶良等［1］定義機電一體化是一個包含機械、電子電氣、信息等功能模塊的技術系統，是多學科技術的綜合作用，各個功能模塊之間存在著密切的交互關系，其中起決定作用的不是某一單獨的技術，而是這些技術的聯合作用，這些技術的聯合作用使系統具有更優秀的性能或實現了新的功能。
1．2機電一體化的設計
目前，國內外學者在機電一體化的設計方面已經進行了大量研究工作，按照研究方向可以將機電一體化設計分為三大類。1)側重于概念設計過程和相關軟件的研究。機電一體化的概念提出后，國外大量學者進行了大量嘗試。如德國的R．Iserrmann教授及其團隊以機電一體化的控制系統為核心進行了嘗試，但缺乏驅動器、傳感器和機械部分的融合，難以達到機電一體化的完善設計。JurgenGausemeier教授團隊進行以半規則式計算機語言為核心的機電一體化設計，但并未實現理想的機電一體化系統。法國的PSA所進行了以機電一體化模型庫為核心的設計，通過模型庫的查找和存儲簡化機電一體化的設計，但并未達到理想效果。英國的Lancaster大學嘗試了以鍵合圖理論、方框圖為基礎的功能模塊的混合建模，但主要以機電一體化的控制為主，執行構件部分研究又不夠深入。在國內，機電一體化的起步較晚，但經過大量專家學者的不懈努力也取得了豐碩的成果［2］。如上海交通大學的鄒慧君教授將機電一體化的主要研究對象轉向以實現運動功能為主，并對系統方案設計進行深入研究，實現了較為理想的功能求解模型。山東大學的黃克正團隊以功能分析和重構理論為設計基礎，提出了機電一體化概念系統的過程模型。華中科技大學的楊家軍團隊以機械運動方案和傳感器設計為研究基礎，加之計算機系統的輔助功能，完成了機電一體化系統的設計。2)側重于開發過程的研究。主要代表是德國工程師協會2004年的VDI2206系統，其設計過程如圖1所示，根據用戶需求提供系統設計(面向領域的設計)，包括機械領域、電氣領域和信息領域，在完成系統集成后再通過系統設計的驗證，最終得到客戶需要的產品。但這種機電一體化的設計僅提供了一個設計思路，缺乏具體的設計過程。3)協同仿真技術。仿真技術在20世紀初期開始應用于其他領域，在20世紀末被引入機電一體化領域，目前國內外學者就機電一體化的機電仿真技術已經開展了大量的研究工作。在國外，VanBrussel和VanBeek開展了協同仿真的參數設計，解決了系統仿真參數的優化問題。荷蘭Twente大學的JobVanAmerongen教授及其團隊開展了機電一體化模型的仿真工作，實現了多領域機電一體化的仿真研究。在國內，鐘掘院士等［3］學者從機電系統耦合及各耦合參數間的關系入手對機電一體化系統進行研究，設計出系統功能優化的物理模型，該課題已經突破早期研究存在的難題，該研究方法在機電一體化系統研究方面十分深入，研究的重點是系統的后期設計。而李伯虎院士和清華大學熊光楞教授在協同仿真方面也開展了大量工作，開出了基于協同仿真技術的復雜產品。
2煤礦機電一體化技術的發展趨勢
近年來，全球制造業始終面臨著轉型升級和可持續發展的挑戰。2013年4月，德國開啟了“工業4．0”，即第四次工業革命。“工業4．0”主要包括兩個主題，即“智能工廠”與“智能生產”。我國機電一體化經過多年的發展和積累，機電一體化取得了巨大進步，但發展并不完善。因此，在2015年5月，我國了“中國制造2025”行動綱領［4］。該綱領提出在2025年之前邁入制造強國行列;在2035年以前，與中等制造強國的水平持平;在2049年，成為世界的制造強國。因此，煤礦機電一體化未來的發展進程必然與“工業4．0時代”和“中國制造2025”行動綱領存在一致性關系，所以筆者認為，未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。
3機電一體化在煤礦中的應用現狀
1970年我國大同礦務局首先試驗自行設計的第一套綜合機械化采煤系統。到20世紀80年代，隨著國際綜合機械化采煤技術的發展，我國綜合機械化采煤也得到了空前的發展;到90年代中期，采、掘、機、運、通基本完成了機械化，大大提高了采煤效率，減少了煤炭災害的發生;進入本世紀后，我國礦業機電一體化又有了突破性的進展，完善的安全生產監控系統、大型固定采煤機械等在煤礦投入使用，但仍與世界先進的采煤機電一體化存在差距。
3．1液壓支架電液控制系統
相比西方發達國家，我們在液壓支架電液控制系統的研究較晚。1995年第一臺自主研制的液壓支架電液控制系統至今，出現了不同型號的多種電液控制系統液壓支架，但實際國產的液壓支架電液控制系統在國內煤礦的應用仍不太樂觀，目前礦井綜采工作面采用的液壓支架電液控制系統仍以國外的設備為主，部分軟弱頂板支護采用的單體液壓支架系統也存在類似的情況。這一方面是由于國產的液壓支架電液控制系統未能突破技術瓶頸，而國外的液壓支架電液控制系統(以美國和德國為主)具有完善的故障診斷預警裝置，可實現液壓支架與采煤機、刮板機聯動和遠程控制。
3．2電牽引采煤機
國內電牽引采煤機的研制工作從20世紀80年代末期開始，經歷了近十年的研究才取得了突破性的進展，目前電牽引采煤機也是煤礦機電一體化的重點研究方向。國內比較先進的電牽引采煤機包括山東能源機械集團公司研發的MG150/345－WOK交流電牽引采煤機和太原礦山機器集團有限公司研發的MGTY307/10－1．1D電牽引采煤機。這兩種采煤機目前都能實現1．8m以上的薄煤層開采，同時可以完成煤層傾角在25°以下的綜合機械化開采工作。我國電牽引采煤機的發展大大加快了我國煤炭機電一體化的發展。但目前煤礦機電一體化(機械化)率約70%，而綜采率僅為40%，對比世界國家發達國家超過80%的綜采率，仍存在很大的發展空間。目前電牽引采煤機具有的優勢有:①牽引特性較好，世界先進的電牽引和液壓牽引技術都具有良好的調速特性，但國內的液壓牽引系統穩定性不如電牽引系統，因此采用電牽引可以有效地保證電牽引采煤機的牽引特性;②機械傳動效率高(＞90%);③牽引力可以滿足大傾角煤層開采;④工作可靠性高;⑤易于實現微機自動控制;⑥機械傳動和結構較簡單。
4結語
本文對國內外機電一體技術的研究現狀進行了分析，特別指出了煤礦機電一體化技術的發展趨勢和目前機電一體化在煤礦中的應用現狀。目前在煤礦中機電一體化技術主要應用在液壓支架電液控制系統、電牽引采煤機、煤礦安全控制系統等，而隨著“工業4．0”時代的開啟，以及我國了“中國制造2025”行動綱領，筆者認為未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。
參考文獻:
［1］王成龍．復雜機電系統統一建模與仿真技術研究［D］．青島:山東科技大學，2010．
［2］鄒慧君，廖武，郭為忠，等．機電一體化系統概念設計的基本原理［J］．機械設計與研究，1999(3):14－17．
［3］鐘掘，胡志剛．基于耦合問題的多智能主體協作模型［J］．中南大學學報:自然科學版，1998(2):165－168．
【關鍵詞】企業；技術改造；經濟分析
機電的一體化系統并未形成具體的標準和統一的定義，從機械的角度上認為機電一體化系統的本質特征就是機械，是在機械的系統的主功能和相應的信息以及控制功能的實現上引進了相應的電子技術，使相應的機電系統實現與軟件的有機結合，是一種特殊的機械系統。從機電系統的設計功能上考慮，完成了機械類、運動和信息等多任務的機械和相應部件聯系起來，形成了機電系統的一體化模式以及形成了完整的機電系統，強調各種技術和功能的協調和良好結合，從而形成相應的機電的自動化系統。
一、機電系統的概念設計中的信息一體化
隨著經濟的發展和相應的技術革命，各學科的基礎理論由于研究基礎的發展和技術的相互滲透實現了產品設計的不斷發展和完善，相應的機械設計逐步走向自動化和智能化的發展趨勢從而實現機械設計指導的自動化和科學化、知識化。通過相應的計算公式和模型設計和比對實現了最優化的方案設計模式，機械概念設計的發展也逐步向現代化的設計模式靠近。通過計算設計的分析和綜合，實現了更大范圍內的機電系統的信息流動和管理控制，從而使相應的信息流更好地為機電系統的一體化設計服務。計算機與機電系統設計的相結合實現了信息載體的轉換，通過更為新穎和快捷的設計方式和信息交流實現了信息的極大交流，從而使相應的機電系統設計方案的設計和選擇達到最優狀態。
二、機電系統概念設計中的功能結構一體化
功能結構的設計是機電系統設計的重點和關鍵，一般說來機電系統的功能結構設計分為功能設計和功能映射兩個模塊，然而這樣分塊的設計模式使機電系統的設計過程建立在抽象的概念基礎之上，難以實現形象化和具體化的特點，設計過程中易出現信息的模糊和殘缺，致使這樣的設計模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應的機械制造的理論層面進行推理控制，這樣的設計方式不利于機電系統概念設計的一體化模式的形成和協調。在相應的機電系統概念設計過程中應在建立了信息交流模式的基礎之上增強概念系統設計的可行性和可操作性。在建立相應的信息交流模式基礎之上實現機電系統的一體化優化設計。
三、機電系統概念設計的機電技術一體化
傳統的機電系統的概念設計將機械與電子技術結合起來，從而通過機械、電子技術的系統結合實現相應的機械系統的功能特點，同時改變了人工的操作和判斷，形成機電系統的自動化模式，并通過相應的程序協調機電系統的任務模式。然而傳統的機電系統的設計難以滿足現代機電系統設計的創新性要求，從而要實現一體化和自動化、智能化的發展模式。實現機械系統和電子技術的良好結合，從整體的系統功能上進行協調，從而實現機械技術和電子技術的協調組合，共同構成機電系統的功能結構。
四、機電系統概念設計的人機交互系統一體化
機電系統的一體化和信息化設計的最終目的是形成人機一體化的交互模式，形成智能化和科學化的機電系統的設計方式，隨著計算機技術和相應技術的發展和創新，機械設計和應用的智能化模式逐步成為機械設計和應用的發展模式，人機交互系統的設計實際上實現了更為方便快捷的系統操作和應用模式，同時也提高了相應的生產的效率，提高了設計的科學化程度。在機電系統概念設計過程中，應以人為本建立機電系統的協同發展決策，從而使相應的機電系統充分使用于相應的設計人員。
參考文獻
【關鍵詞】機電一體化，發展，意義
一、選題背景
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。
二、機電一體化的定義
機電一體化是在大規模集成電路和微型計算 機為代表的微電子技術高度發展，向傳統機械工業領域迅速發展滲透，機械電子技術深度結合的基礎上，綜合應用機械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號轉變等技術以及軟件編程等群體技術，合理配置機械本體、執行機構、動力驅動單元、傳感測試元件、控制元件、微電子技術、加工、線路以及接口元件等硬件元素，并使之在軟件程序和微電子電路邏輯的有序規則運動，在高功能、高質量、高可靠性、低功耗的意義上實現特定功能價值的系統功能技術。
三、機電一體化發展簡介
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：
（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
（2）20世紀70―80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。
（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。
四、機電一體化的專業優勢
目前，機電一體化技術已廣泛參透到各個領域。機電一體化這個尚未被確認的專用術語在十年之前并不為人們所注意，不過以此而取名的設備很旱就有了。隨著機械設備的電子化機械部件逐浙減少，這已有十多年的歷史了。 所謂機電一體化，即是機電一體化技術，或機電信息一體化技術。機電一體化系統的構成或者作為更復雜的系統，則構成的綜合系統。
五、本課題內容及意義
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。
機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。
我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。 我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。
六、結論
隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
參考文獻：
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京： 電子 工業出版社.2006.
關鍵詞 機電一體化；機械電子工程專業
中圖分類號：G717 文獻標識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-163-02
在電子技術和機械化程度日益提高的現代，人為控制機器已經難以滿足日常生產生活效率的需要，電腦對機械的控制成為了主流。并且在電腦控制機械生產的基礎上，機械的整個生產過程也由電腦控制，這就是機電一體化。給予機械一體化的進程，對機械一體化的人才需求也就越來越大，于是機械電子工程專業應運而生。本文將詳細論述什么是機電一體化、什么是機械電子工程專業以及這兩者之間的關系。
1 機電一體化的基本結構與發展
機電一體化是機器與電子的有機結合，他有著不同的要素構成，和結構組成。電子與機械的有機結合即克服了傳統機械的操作程序復雜也節省了人力物力，是一個傳統機械的替代品，有著非常好的發展前景。本部分將介紹機電一體化的基本結構與機電一體化的發展空間。
1.1 機電一體化的基本結構
機電一體化大體上是由傳統機械的機器本體構成及其工作的主要系統，他起著連接、傳送這些基本功能；機電一體化工作運行的推動元素是他的動力部分，動力部分為機械的工作提供活動力支持與保障是機械一體化的重要有機組成部分。
機械一體化的傳感部分起到分析并傳送信息的作用，他將機械與電子結合產生的數據加以分析，最終確定工作的方式與進程；驅動部分是在電子系統的指導下完成機械的工作內容；執行部分是由電腦下達命令，機械機型完成的有機部分；機電一體化最重要的組成部分就是控制以及處理信息的部分，這部分決定著機械的工作進度以及以何種方式工作。這就是機電一體化的各個組成部分，和各個部分在工作中的作用。
1.2 機電一體化的發展趨勢
目前機電一體化的進程不斷加快，其發展趨勢如下。1）機電一體化在向智能化的方向發展，智能化就是在原本電腦控制的基礎上更具備合理性和效率性，機電一體化的智能化發展就像最初的硬件手機與現在的智能手機的區別一樣。總體說來就是智能化更人性化，更能解決操作中的突發狀況或者說是提前就設定了應對解決突發狀況的解決措施。2）機電一體化更加環保，機電一體化進程使原本的柴油發電帶動發電機的情況得到改善，現在的機電一體化是電腦操控，解決了其中一些污染環境的問題，響應環保的口號，機電一體化也朝著更環保的方向發展。3）機械一體化朝著微機模式發展，顧名思義就是機械的規模與形式越來越小，這就要求機械的精密程度。這樣的發展趨勢有利于解決原始機械龐大的占地面積問題，可以使同一片場地發揮更大的效果。機械以替換的發展趨勢是更加進步與人性化，它是朝著一個操作簡單、綠色無害、精密程度高的趨勢更好的發展。
這就是機電一體化，它是機械與電子的有機結合，有著密不可分的有機組成部分，有著良好的發展趨勢。在這兩者的定義下，筆者希望日后機電的結合能夠更加密切，其各個組成部分能日漸精密完善使得整個機電一化得到優化；機電一體化能夠在屬于它的發展趨勢下日益發展完善，更好的滿足機電一體化進程的需要。
2 機械電子工程專業
在科技發展與時代進步的大背景下，機電一體化的進程日益加快，重要程度日益提升，人才需要也越來越大，接下來筆者將介紹機電一體化的人才來源――機械電子工程專業。
上文中我們論述了什么是機電一體化與機電一體化的發展趨勢，根據上文我們不難發現機電一體化已經在生產生活中日益重要，為了供應機電一體化所需要的人才，機械電子工程專業應運而生，上個世紀九十年代后期，一些高校開始設置了機械電子專業。機械電子工程專業的出現是為了響應現階段和日后的電子控制機械的主流趨勢，為了使自動化方面有更多可用人才。在機械電子工程專業設置上要注意很多的問題：第一要考慮新課程的課程設置方面，要在傳統的機械上有所發展又要估計學生的負擔，不能是學生在學習的過程中感到吃力或者是電子與機械兼顧的拖沓。第二就是機械電子專業是機械和電子的有機結合，電子與機械的側重點問題，在教授的過程中要二者兼顧，因為傳統機械是整個機械一體化的基礎而電子的計入是一個良性發展，很多新生代的同學更加重視電子方面，這是不科學的做法。總之機械電子工程專業是一個時代要求的必要專業，要安排好課程，明確側重點，最終達到滿足機電一體化進程下人才的需要。
3 機電一體化與機械電子專業
介紹過機電一體化與機械電子專業以后，接下來明確機電一體化與機械電子專業之間的關系。
根據上文我們不難發現，機電一體化與機械電子專業有著非常密切的關系，可以說機械電子專業是機電一體化的前身，以為機械電子專業所培養的正是機電一體化專業的對口人才，也就是說機械電子專業為機電一體化提供了人才來源。機械電子專業所學習的內容就是機電一體化的具體內容。其中包括理論知識與具體操作，也就是什么是機電一體化、幾點一體化需要我們做些什么、在操作中會遇見什么問題并且該怎樣解決等。機械電子專業是為機電一體化培養人才的搖籃，在機械電子專業中學習的同學畢業后的前景就是在機電一體化應用的地方工作。而機電一體化在日常操作中所遇見的難以解決的問題和需注重問題就是機械電子專業研究的課題和研究方向。總之機電一體化與機械電子專業二者之間密不可分，互補互助，機電一體化的發展要求了機械電子專業的學科內容、機械電子專業為機電一體化提供了人才來源。
4 結束語
在工業化和科技化日益發展的現在，工業與科技二者的有機結合也就是機電一體化已經成為科技進步和時展的必然。這時，機電一體化對人才的需求也就越來越多，從而導致機械電子專業的出現發展和人們。筆者在介紹什么是機電一體化、其組成部分和發展趨勢后介紹了機械一體化專業，意在使得機械一體化專業在培養人才時能夠根據學科特點和發展趨勢合理培養。同時筆者也期望機電一體化發展前景更廣闊的，機械電子工程專業能夠為機電一體化培養出更多人才使其為機電一體化更好的服務。
參考文獻
[1]李宏.構建機電一體化技術專業課程體系的探索[J].機械工程與自動化，2012（6）：70-71.
[2]陳蓉.淺議機電一體化專業課程設置[J].黑龍江科技信息，2011（6）：42.
[3]張浩.機電一體化技術的發展與應用[J].農機化研究，2009（7）：47.
關鍵詞：機電一體化；技術；應用
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，在機械工程領域，由于微技術和機技術的迅速發展及其向機械的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化技術的特征
1、機電一體化技術具備較高的安全性
在整個工作過程中，一旦電力發生了超載與過流等故障時，可以采取自動化保護措施，最大限度地避免和減少人員、機械設備出現事故，加強了機械設備的安全性能。此外，機電一體化有關產品具備了自動化監控、自動化診斷、警報與自動化保護等功能。
2、機電一體化具備了較強生產能力
由于機電一體化產品實現了自動化監控目的，所以提高了設備的生產能力。此外，機電一體化產品多數具備自動處理信息和信息控制等能力，其檢車控制的精確度、靈敏性和應用范圍得到了很大程度的提升，采用自動化控制系統可以保障機械設備的執行情況能夠根據相關的設計要求進行，從而保障了產品的質量。
3、機電一體化具備了較高的使用性能
機電一體化產品采用了數字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產品可以重復大量的動作，更先進的產品還能夠篩選工作程序。
4、機電一體化具備了較大的適用范圍機電一體化產品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。
二、機電一體化技術應用
1、數控機床
數控技術已經有40年的發展史了，它在多個方面都有明顯的提高，比如結構、功能和控制精度，具體表現為：1）結構為多CPU、多主總線形式，具有緊湊、模塊化的特點。2）設計具有開放性，硬件系統和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3）系統可以實現動態仿真二、三維加工過程，通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術。4）存儲器采用了大容量同時軟件設計為模塊化，這種改變使得數控的功能變得更加豐富，也使得CNC系統具有更強大的控制功能。5）一個機床可以通過多過程和多通道控制實現多個獨立任務同時完成，并且系統中還集成了刀具破損檢測等。
2、工業機器人
第一代機器人對工作對象和環境的適應性較低、靈活性較差，也被稱為示教再現機器人，它們在進行重復運動時只能根據示教內容進行。在第一代機器人的基礎上改進的第二代機器人擁有了先進的傳感設備，它和計算機聯系密切，可以通過計算機來對工作進行處理和分析，從而做出自己的判斷進而控制動作，這表明工業機器人開始變得實用化，表現出了低級智能。第三代機器人即是我們所稱的智能機器人了，它的工作離不開第五代計算機，通過傳感元件和計算機的作用來達到復雜的邏輯、判斷和決策能力。
3、計算機的集成系統
全局動態最有綜合幫助實現了計算機集成制造系統，它并非是由各分散系統簡單組合而成的。計算機集成制造系統打破了原有部門間的界限，制造是它的基干，通過這個基干達到對“物流”和“信息流”的控制，最終將經營決策、產品開發等有機結合起來。一個企業如果具有很高的集成度將會更好地優化各種生產要素的配置關系，更大程度地開發出各生產要素的潛力。
二、機電一體化技術的發展趨勢
1、數字化：微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。如不斷發展的數控設備，利用計算機生產過程進行機種監視、操作、管理和控制。
2、網絡化：20世紀90年代，網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3、模塊化：模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。
4、人性化：各類產品的生產都是為了方便于人類，故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結構包括形狀及顏色等從而使產品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。
5、微型化：機電一體化的新目標是向著微型化轉化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。微型機電一體化系統主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等，由于微型化的特點，其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故非常受生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域的歡迎。
6、綠色環保化：工業不斷發展、我們的生活舒適度不斷提升的同時環境污染缺越來越嚴重，資源也越來越緊缺。人們都在強烈呼吁保護環境、節約社會資源，所以機電一體化技術的一個發展趨勢就是綠色環保。在新的時代背景下機電一體化技術產品必須要無害或者對生態環境的危害極小，必須符合人類健康要求，必須有極高的資源利用率，回收利用率也要很高，這就是綠色環保化在機電一體化產品中的具體體現。
7、系統化：其特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
結語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多技術的結晶，是生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻：
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京：電子工業出版社.2006
關鍵詞：高職；機電一體化；課程體系
機電一體化技術是建立在機械技術、電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、傳感器與測試技術、電力電子技術、伺服驅動技術、系統總體技術等現代高新技術群體基礎之上的一種高新技術。而高職教育的培養目標是培養與我國社會主義現代化建設要求相適應的，掌握本專業必備的基礎理論和專門知識，具有從事本專業實際工作的全面素質和綜合職業能力，在生產、建設、管理、服務第一線工作的高級技術應用性人才。以學術為中心的學科課程理論來構建高職機電一體化專業的課程體系不符合高職教育的培養目標；“以機為主，機電結合”、“以電為主，機電結合”或“機械課程和電子課程的堆砌”的課程體系，也不能滿足社會對高職機電一體化專業培養規格的要求。為此，探索高職教育教學規律，創新高職機電一體化專業的課程體系，創新機電一體化專業的實踐教學模式，對提高辦學質量，提升學生職業技術能力具有重要意義。
一、 機電一體化專業課程體系存在的不足
通過對重慶部分學校高職機電一體化專業課程體系考察，發現現行高職機電一體化專業課程體系存在以下不足：
（1）一些反映當今新技術的課程沒有納入高職機電一體化專業課程體系，不夠突出使用與課程相關的應用軟件的能力培養，特別是有些公共基礎課和專業基礎課，如數學軟件和CAE軟件等，課程結構還需要進一步完善，使培養出來的學生知識結構更加完整。
（2）課程交叉內容多，特別是專業課，例如《數控加工工藝》與《制造技術基礎》、《數控機床》和《數控技術》、《數控機床維修》和《電氣控制與電機拖動》有大量內容重復，課程體系不夠精練，從而使學生的學習效率不高。
（3）高職機電一體化課程體系，有強調操作而排斥知識的重要性的傾向，學生的學習潛能沒能充分發揮，基本功不夠扎實，技術實踐能力較差。現行課程體系力求在培養操作工，而不利于培養高級機電一體化應用性人才。
（4）實踐教學環節脫離工廠真實環境，一些實踐性強的實驗、實訓設備由于缺乏技能型教師和真實的工廠生產環境，沒有充分發揮其培養學生技術實踐能力的作用。
二、高職機電一體化專業課程體系構建的基本思路
高職機電一體化專業課程體系構建的基本原則是：以課程理論為指導，借鑒國內外職業教育課程模式，突出“新、精、實用、高效”的特點，以能力為中心，創建一個知識結構完整，具有應用性、實用性和崗位針對性的課程體系。所謂課程體系的新就是指要反映職業教育的新理念、反映機電一體化專業新技術；課程體系的精指課程設置簡捷而無冗余；實用指課程設置能滿足職業崗位的要求；高效指要求學生學習本專業效率要高。其思路如下：
第一， 高職機電一體化專業課程體系應注重基礎，強化基礎課程的應用。隨著科學技
術的發展，給產業工人和技術人員的工作性質帶來了很大的變化，主要表現為：知識型工作大量增大，工作的完成更多的依賴個體的知識、判斷力、問題的解決能力，以及對工作的積極態度，而不是機械、重復的動作技能；固定工作減少，部分時間制工作增加，工作流動加快，更換職業成了非常普通的事情；技術革新造成許多工作合并，使得工作范圍拓寬，在現代工作生活中，同一崗位上的個體相對以前來說要做更多的工作；技術更新速度加快，導致工作類型和工作內容更新速度加快；現代的工作更多地是一種團隊組織的工作，要依靠群體合作來完成，而不是靠個體來完成。工作性質的這些變化要求高職機電一體化專業課程體系的知識結構要新、要完整，有利于再學習能力、轉崗能力培養和滿足學生可持續發展的需要，為此對現行課程作以下調整： “注重基礎，強化應用”，英語和數學由兩學期增加到三學期，增加專業英語、復變函數和積分變換、現代設計方法和現代控制理論課程，強調數學軟件（如MATLAB）的應用； AutoCAD與機械制圖融合，通過AutoCAD為工具進行機械制圖的教學，這樣就不用把AutoCAD單獨設置為一門課程；工程力學和機械設計基礎課程應增加軟件的應用內容（如ANSYS和ADAMS的應用）。
第二， 高職機電一體化專業課程體系應突出學生技術實踐能力培養。在構建高職機電
一體化課程體系時，存在把能力本位理解為操作本位和把強調實踐能力的培養理解為反復操作訓練的誤區。學生見習的多，實習的少，重復的操作訓練多，綜合的技術實踐少。什么是“技術”？技術是一個歷史的范疇。技術最初被看作是勞動者的技巧、技能和操作方法，即人類在生產經驗基礎上獲得的主觀能力，這種看法反映了手工工具時代技術的形象。近代科學興起后，技術主要表現為，依據自然規律，運用一定的手段、方法，特別是以機器的使用為中介，對物料、能量、信息進行轉換或加工，以滿足人類需要的實踐活動。在當代，人們通常把技術定義為：“人類為了滿足社會需要，利用自然規律，在改造和控制自然的實踐中所創造的勞動手段、工藝方法和技術體系的總和” 。技術實踐指的是人們的技術活動，技術實踐能力不僅包括操作能力，還包括技術設計的能力等，關于機電一體化技術不僅包括設備的操作與維修，還應包括設備的機械設計、控制設計以及設備制造技術。所以高職機電一體化專業不能僅僅強調操作技能的培養，應該突出技術實踐能力的培養，以充分發揮學生的學習潛能和滿足社會對應用性人才的需要。
第三，改進實驗、實訓的投資方式，充分發揮其培養學生技術實踐能力的作用。實踐教學環節企業化，以學校企業雙贏的方式，將學校實踐性很強的實驗實訓投資與企業的技術改造相結合，將有些實驗室、實訓基地建立在企業。如果是這樣的話，一則為學生創建一個真實的實踐環境，二則促進地方經濟的發展，三則盤活學校的實驗投資，四則鞏固了“校企結合”的共同利益基礎。
第三， 以“基礎+項目”的模式夠建高職機電一體化專業課程體系。“三段式課程模式”
通常把職業教育課程劃分為公共基礎課、專業基礎課和專業課三類，其中公共基礎課指語文、數學、外語等通用課程；專業基礎課主要是一些由抽象程度較高的專業原理性知識所構成的課程；專業課是由一些較為具體、適用的單項技術的理論知識構成的課程。現行高職機電一體化專業課程體系的結構由公共基礎課、專業基礎課、專業課和操作訓練四部分組成，本質上是弱化了基礎，強化了操作的“三段式課程模式”。該課程體系結構除了削弱了基礎外，課程交叉內容多，專業課程內容空泛、針對性不強。鑒此，我們通過強化基礎，取消專業課，提出了高職機電一體化專業 “基礎+項目”的 課程模式。基礎課旨在培養學生的基本職業素養和基本的專業技術基礎，項目（訓練）旨在培養學生的職業技能和崗位工作能力。基礎課以課堂教學加實驗的形式授課，項目（訓練）是以工作任務為引領，根據崗位的要求開發訓練項目，由學生根據擇業意向和興趣選擇他（她）所需的項目，從而保證按學生和社會的需要設計教學。項目的選擇以能力為主線，項目的主要來源是職業崗位，一個項目的內容應該涵蓋一個工作崗位所需的基本技術、基本技能要求，如旨在培養數控車工的數控車削加工項目應在數控車床結構認知、數控車床的維修、車削工藝、車削刀具、夾具、量具和數控編程與操作等方面都得到訓練。再如機床設計項目要涵蓋機床制造廠設計崗位的基本技能和技術內容。項目以工作為本位（指在工作現場進行學習）的形式實施，由技師、工程師、專業老師擔任指導教師。
三、高職機電一體化專業課程體系的內容
（1）基礎（學時：共4學期）：基礎英語，專業英語， 高等數學（上、下），線性代數，復變函數及積分變換，法律基礎，小平理論，計算機基礎，機械制圖，工程力學，公差配合，工程材料及熱處理，液壓傳動，機械設計基礎，機械制造基礎，現代設計方法，電工基礎，電子技術基礎，電力電子技術，匯編語言，微機原理與接口技術，傳感器與檢測技術，電氣控制與PLC技術，數控原理與系統，現代控制理論。
（2）項目（學時：共2學期）:數控車削加工，機床設計，數控機床的電氣控制設計，刀具設計，機電一體化產品設計，模具設計等。
培養出基礎扎實、技術過硬的應用性人才，是社會對高等職業教育的客觀要求，為了構建“新、精、實用、高效”，以技術實踐能力為中心，知識結構完整，具有應用性、實用性和崗位針對性的高職機電一體化專業課程體系，“基礎+項目”的 課程模式是一個較好的解決方案。
作者單位：重慶三峽學院應用技術學院
參考文獻：
[1]鐘啟泉.現代課程論[M].上海：上海教育出版社，1989.129-132.
[2]徐小欽.現代科學技術哲學概論[M].重慶: 重慶大學出版社，2000.87-92.
[3]趙卿敏.課程論基礎[M].武漢:華中科技大學出版社, 2004.122-124.
【關鍵詞】機電控制系統；自動控制技術；一體化設計
機電控制系統被制造業普遍運用，由于制造業不斷的發展，如今對機電控制系統的要求也就越發的高，為了跟得上這種高要求的發展，設計者需要將更廣泛的高科技元素融入其中，從而產生了自動化與一體化技術。
1 機電控制系統與自動控制系統的含義
1.1 機電控制系統內涵
機電控制系統的含義是指在無人參與情況下，運用控制設備將設備機器按照生產流程進行自動化預定設計運行操作。通過全方位的系統控制將控制對象和控制器相連接完成規定的目標。在機電控制系統中核心環節就是控制。在技術層面上來講，機電控制運用了傳感檢測、伺服傳動、通信以及自動控制等多項綜合性技術手段，在信息處理和計算機微電子等技術領域上也有相關的應用和涉及。通過涵蓋各方面的技術領域和技術理論最終形成四位一體的綜合性系統技術。機電控制系統通過遠程操控，管理人員運用計算機等網絡系統進行異地網絡平臺的實時操控。
1.2 自動控制系統
自動控制系統是指讓被控制對象按照預定的運行原理通過控制器的控制來進行自動的規律性運行。自動控制技術的核心是它所具有的實用性以及協調有效性等特征。自動控制系統依照控制內容分為不同的方面，高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷和校正控制等方面。
2 機電一體化設計構想
作為機械制造業的大國，我國對機械產品的需求越來越高，在信息化發展的進程中，機械制造業逐漸的融入了一體化的思想，使得機電設備更好的為制造企業服務。我國是機械制造業發達國家，對機械產品的要求是特別高的，在信息化發展的過程中，機械制造業正向一體化思想逐步邁進，這就讓機電設備能夠在制造企業做出更多成就。機電一體化的理論起源日本，在這樣一理論指導下，日本設計出來功能一體化的設備，其中最為典型的就是軟件、電子以及裝卸三者有機結合，使得普通的機電設備供更為強大。機電一體化的理念逐漸的被世界各國所接受，并且在原有理論的基礎上融入了更多的動力元素，進而形成了目前的機電一體化設計系統。研究人員對該系統的進行了基本的邏輯構想，他們認為現代的機電一體化系統應該具備智能化、模塊化等功能，在這些功能的基礎上，加進機械技術以及自動化控制技術，進而使得機電一體化系統具備優化配置項目的功能，使得系統的性能更加的優越。在設計機電一體化系統時，設計人員首先要對整個系統進行深入的研究分析，之后依據分析結果總結出設計方案的優缺點，最終設計出最佳的方案，方案完成之后還需要經過多次的考察，不斷的修改與完成，最后才算是真正的定稿。設計系統是否滿足要求，判定的標準就是該系統是否達到既定的目標，如果沒有達到還需要進行充分的設計優化。從某種程度上來說，機電一體化系統就是設計人員意識形態最好的體現，在該系統中，設計人員將自身的理念融入其中，最終形成實體。
3 機電一體化產品設計方案
機電產品的設計就是一項高難度的工作，所以機電一體化產品的設計的難度可想而知，其既是一項高精度的工作，同時也是一項綜合性要求高的工作，在設計過程中，設計人員及要掌握機電產品的相關理念，同時還需要掌握機電技術，兩者相互配合，進而完成最終的設計結果。此外，機電一體化設計工作還要求設計人員了解機械產品的各項參數要求，比如產品造價、精度要求等，另外，還有一點設計人員必須考慮，即市場的反應，設計的機電一體化產品必須以市場需求為準，否則難以在市場上立足，設計也會以失敗告終。一般情況下，機電一體化產品的設計可以劃分為兩步：第一步是開發設計，其設計的目標就是讓產品能夠達到性能要求；第二步是適應性設計，這一步主要是依據現有要求標準，對產品的細節以及功能進行完善，以使其性能得到最佳的優化。
4 機電一體化產品的設計方法
機電一體化產品的設計方法多樣，具體選擇哪種設計方法，主要是根據產品類型而定，通常情況下，設計人員主要是用三種設計方法，筆者總結如下：
4.1 取代法
該種設計方法一般情況下應用在電子線路中，其主要的功能就是代替機械式控制，以使機電產品更容易控制。傳統的產品控制系統通常時候機械控制機構，但是在機電一體化設計方案中，將其用電子線路來替換，控制效果如何主要與電力線路設計是否完成有一定關系。如果機電產品只有單純的依靠機械來運行，一般而言，只有單一機械能夠完成控制工作，而是用電子線路來控制之后，主要是應用先進的計算機設備來完成控制任務，在控制中，傳統的接觸式控制企業逐漸的被取代，變為變速裝備。這種設計既能夠是機電一體化產品質量得到有效的提升，同時其實用性也明顯的增強，與此同時，原有的機械機構也得到了相應的簡化，使其結構更加簡單易懂。這種設計方法與機電產品原有的結構基本上相同，因此改善起來更加容易，但是因為原有的機械產品限制明顯，在設計時無法真正的做到全新的改革。
4.2 整體設計法
該設計方法主要針對的是機械產品的電力部分以及機械部分，通過合理的設計將兩者有效結合，使其成為一個有機整體。為了能夠使機電產品性能高，價格相對低廉，則需要將上述兩個部分進行連接設計。整體設計方法是一種全新的設計理念，但是其并不摒棄所有的傳統設計理念，而是調出傳統思維，以一種全新的方式，設計出性能更加優良，質量更有保證的產品，這是該種設計方法所要達到的基本目標。
4.3 組合法
該種設計方法主要是將機械產品中所涉及到的各種功能模塊進行有效的組合，進而使其成為一體化系統。但是在組合設計時，需要注意的是，不能采取單一組合的方式，這種方式無法完成預期的任務，必須整體組合，才能使各個功能模塊的性能更優良，實現預期目標。這種設計方法，設計時間段，而且質量也能夠有所保證，并且制造成本相對來說也比較低，后期使用期間，生產與維修更為方便。
5 結束語
綜上所述，可知對機電控制系統自動控制技術與一體化設計進行探討非常必要，尤其是在技術高速發展的今天，一體化技術會成為機械制造業發展的主流，成為未來機械設計的主導，因此需要對其進行深入探討。
參考文獻：
[1]黎洪洲.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].信息系統工程，2013（8）.
關鍵詞機械設計 制造 自動化 產品 發展方向
中圖分類號：TD404 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
早在1971 年日本的《機械設計》雜志副刊上就刊登了機電一體化這一名詞。之后， 機電一體化得到了不斷發展。美國機械工程師協會于1984 年為現代機械下了如下定義： 現代機械是“由計算機信息網絡協調與控制的， 用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或） 機電部件相互聯系的系統”。它與前面提及的機電一體化是一致的， 因此可以說現代機械就是指機電一體化系統。20 世紀90 年代國際機器與機構理論聯合會給出了這樣的定義， 機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統思想在產品設計和制造過程中的協同結合。因此又可以說機電一體化就是在機械設計制造及其自動化基礎上的發展。
機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體， 多門技術學科相互滲透、相互結合的產物， 是正在發展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科。機械自動化使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化， 使工業生產由“機械電器化” 邁入了以“機械自動化” 為特征的發展階段。
機械自動化的發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科， 隨著生產和科學技術的發展， 它還將不斷被賦予新的內容。但其最基本的特征可概括為： 機械自動化的設計制造是從系統的觀點出發， 綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術， 根據系統功能目標和優化組織結構目標， 在多功能、高質量、高可靠性和低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統最優化的系統工程技術。
需要強調的是， 機械自動化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合性技術， 而不是機械技術以及其他新技術的簡單組合、拼湊， 這就是現代機械與機械電氣化在概念上的根本區別。現代機械設計制造出的產品， 不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸， 智能化的特征是現代機械自動化和傳統機械在功能上的本質區別。
1 機械設計制造及自動化的符合設計原則
1.1 滿足對機器的功能要求
任何一種產品都是為滿足人們的某種需要而開發的， 都必須具有某種主要功能， 不同的產品具有不同的主要功能。概而言之， 都能對輸入的物質、能量和信息（即所謂工業三大要素） 進行某種處理， 輸出具有所需特性的物質、能量與信息。因此， 機械自動化系統也必須具有這樣的主功能， 即對輸入的物質、能量和信息進行某種處理， 從而輸出具有所需特性的物質、能量與信息。機械自動化系統功能如圖1 所示。
機械自動化系統是一個綜合的概念， 包含了機電一體化技術和機電一體化產品兩個方面的內容。
作為產品， 又包含著設計、制造和特定的功能以滿足使用要求， 而功能是由其內部有機聯系的結構所決定的。
1.2 利用先進技術不斷創新
根據產品或系統的主功能不同， 可對產品或系統進行分類。
以物料搬運、加工為主， 輸入物質、能量和信息， 經過加工處理， 主要輸出改變了位置和形態的物質系統（或產品） 稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。
以能量轉換為主， 輸入能量和信息， 輸出不同能量的系統（或產品） 稱為動力機， 其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內燃機等。
以信息處理為主， 輸入信息和能量， 主要輸出某種信息。如數據、圖像、文字、聲音等的產品稱為信息機。如各種儀器、儀表、計算機、傳真機以及各種辦公機械等。
機械自動化系統除了具備上述必須的主功能外， 還應具備其它內部功能， 即動力功能、檢測功能、控制功能、構造功能。
基于上述的功能構成原理， 既有利于設計或分析各種機械自動化的產品， 又有利于開拓思路， 便于創造發明和創新。例如， 根據3 種不同的主功能及其不同的輸入， 組合起來可形成9 大類型的系統產品， 如表1 所示。
此外， 對于不同主功能的加工機構， 其運動方式不同， 也構成不同用途的機械。例如， 金屬切削機床是根據工件與刀具相對運動產生切削作用的原理進行工作的。因此， 工件與刀具的運動方式不同， 便產生不同用途的機床。所以說機械自動化的發展空間非常廣闊， 具有極大的想向空間， 需要我們利用先進技術符合科學原理來不斷創新， 設計制造出一流的自動化產品。
2 機械自動化系統在化工生產中的應用
生產過程中， 對各個工藝過程的物理量（或工藝變量） 有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現生產過程， 對產品的數量與質量起著決定性的作用。例如， 精餾塔的塔頂或塔釜溫度， 一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定， 才能得到合格的產品； 加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍， 否則將影響后一工段的效果； 化學反應器的反應溫度必須保持平穩， 才能使效率達到指標。有些工藝變量雖不直接地影響產品的質量和數量， 然而保持其平穩卻是使生產獲得良好控制的前提。
2.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究
鍋爐汽包是生產蒸汽的設備， 幾乎是工業生產不可缺少的設備。保持鍋爐汽包的液位高度在規定范圍內是非常重要的， 若水位過低， 則會影響產氣量， 且鍋爐易燒干而發生事故； 若水位過高， 生產蒸汽含水量高， 會影響蒸汽質量。這些都是危險的， 因此對汽包的液位嚴加控制是保證鍋爐正常生產必不可少的措施。
2.1.1 單沖量控制系統
汽包水位控制手段是控制給水， 基于這一原理， 可構成如圖2 所示的單沖量控制系統。
這里的“沖量” 一詞是指變量， 單沖量即汽包水位。這種控制系統是一種典型的簡單控制系統。當蒸汽負荷突然大幅度增加時， 由于假水位現象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量， 以維持鍋爐的物料平衡， 而是關小控制閥的開度， 減小給水量。等到假水位消失后， 由于蒸汽量增加， 送水量反而減小， 將使水位嚴重下降， 波動很歷害， 嚴重時汽包水位降到危險程度以至發生事故。
因此對于停留時間短、負荷變動較大的情況， 這樣的系統不能適應， 水位不能保證。然而對于小型鍋爐， 由于水在汽包中的停留時間較長， 在蒸汽負荷變化時， 假水位的現象并不顯著， 配上一些聯鎖報警裝置， 也可以保證安全操作， 故采用這種單沖量控制系統尚能滿足生產要求。
2.1.2 雙沖量控制系統
在汽包水位的控制中， 最主要的擾動是蒸汽負荷的變化。如果根據蒸汽流量來進行校正， 不僅可以補償“虛假水位” 所引起的誤動作， 而且使給水位控制閥的動作十分及時， 從而減少水位波動， 改善控制品質。將蒸汽流量信號引入， 就構成了雙沖量控制系統， 如圖3 所示。從本質上看， 雙沖量控制系統是一個前饋（蒸汽流量） 控制加單回路反饋控制的復合控制系統。這里的前饋僅為靜態前饋，若需要考慮兩條通道在動態上的差異， 需引入動態補償環節。
圖3 所示的連接方式中， 加法器的輸出I 是：
式中 ———液位控制器的輸出；
———蒸汽流量變送器 （一般經開方器）的輸出；
———初始偏置值；
———加法器系數， 的設置一般取1；
———加法器系數， 的值應考慮到靜態前饋補償， 可現場湊試， 也可經理論推導得出。
設置的目的是使其在正常負荷下， 控制器和加法器的輸出都有一個比較適中的數值。最好在正常負荷下，和項接近而相互抵消。
根據以上分析可知： 自動控制裝置和被控的工藝設備組成了一個沒有人直接參與的自動化控制系統， 操作工坐在操作室里就能觀察到整個裝置的變化。這樣， 既能保證生產過程的安全， 又降低了勞動強度。
近二十年來， 工業生產規模的迅速發展， 加劇了對人類生存環境的污染， 因此減小工業生產對環境的污染也納入了過程控制的目標范圍。綜上所述， 過程自動化控制的主要目標包括以
下幾個方面：
（1） 保證生產過程的安全和平穩；
（2） 達到預期的產量和質量；
（3） 盡可能地減少原材料和能源消耗；
（4） 把生產對環境的危害降到最小限度。
3 結論
因為現代機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義， 所以機械的設計、制造都是圍繞著機械自動化來進行的。機械自動化技術所面臨的共性關鍵技術是傳感檢測技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動化控制技術、接口技術、精密機械技術及系統總體技術等。所以說， 機械自動化系統就是機電一體化系統。機電一體化的發展就是機械自動化的發展。廣大設計人員應清醒地認識到機械設計制造只有向機械自動化設計制造方向發展， 才是機械工業發展的唯一出路。設計人員不能只熱衷于技術引進， 不能僅僅安心于作為新技術的傳播者， 而應該作為新技術產業化的創造者， 為機電一體化技術發展開辟廣闊的天地。
參考文獻
[1]劉武發，劉德平. 機電一體化設計基礎[M].北京：化學工業出版社，2007.
[2]楊世明，騰獻銀，趙鎮宏，等. 機械設計[M]. 北京： 電子工業出版社， 2007.
[3]張建民，等. 機電一體化系統設計[M]. 北京:高等教育出版社，2001.
關鍵詞：機電控制系統；機電一體化；產品設計
現代生產力的進步越來越快，技術水平越來越高，產值數量也日益增大，使現在的機電控制系統的用途越來越廣泛，已經成為現代科技水平發展的一個標志性技術。
一、機電控制系統的涵義
在現有的科學技術里，所謂機電控制系統是指在無人控制的情況之下，利用自動控制設備，讓生產設備或者機器按照預先編輯好的程序進行動作，還可以利用通訊設備組成一個完整的工作系統，實現特定的任務要求。其中機電控制系統里最主要的組成是控制方面。而從技術層面看，機電控制系統是單片機技術、電力電子技術、電機拖動技術、通信與信息技術等技術的結合體，而且這些技術并非是孤立的，而是這些技術互相結合、互相利用的綜合性技術，并將這些技術整合而成，包括自動控制技術、傳感器技術、通信與信息技術、伺服變頻技術。機電控制系統的發展其實是依靠微機系統的飛速發展，以及相應的軟件開發技術配套使用而慢慢發展的。現在這方面的技術已經在航空航天、生產實踐的各個方面得到了非常廣泛的應用。
機電控制系統的發展趨向于無線遠程異地控制，可以使系統操作人員利用以太網絡或者其他通信網絡連接控制系統，實現本地上位機的計算處理去控制異地的智能機電控制系統。在已經實現的無線遠程監控系統中，其中的一種系統是需要操作技術人員不斷進行監控運行，且如果系統發生情況，則需要人員及時處置以恢復系統的穩定運行，這樣的系統我們稱為保持型遠程控制。還有一種系統是不需要技術人員實時進行監控操作的，只需要等到該系統運行完成以后，通過網絡向技術人員通告，這樣的系統我們稱為完成型控制系統。如果系統在進行的過程中，技術人員與系統可以實時進行通訊，則技術人員可以監控操作，也可以讓系統自動運行，這樣的系統我們稱為人機交互型控制系統。
二、自動控制系統
自動控制系統的定義是操作控制器，讓被控對象能夠按照預先設定的程序任務操作執行。自動控制系統的分類中按照被控參數可以分成這幾類：位移控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正控制等。自動控制系統具有很強的實用性能，它的工作主要是通過自身系統中的各個機械電子等部件的協調工作實現預先設定的程序任務，這是自動控制技術的主要內容。
自動控制系統分為經典控制理論和現代控制理論兩類，其中經典控制理論講的是在分析控制系統中利用拉普拉斯變換來建立自動控制系統在復數域中的數學模型，然后進行系統的動態和靜態分析，一般來說，主要分析系統的穩定性、快速性和準確性三大性能，而且一般這樣的系統都是負反饋閉循環系統，采用比例、積分、微分等算法的調節器，所以，這種控制理論我們稱為自動調節原理。另一種現代控制理論主要研究的方式和前面所說的控制理論相比較，采用的分析方法是利用數學工具中的線性代數和矩陣，把自動控制系統的整個運行的狀態采用狀態空間法在時間域內用時域方程進行客觀表述，可以利用這些方程和現在正在表現的狀態把系統將要出現的下一種狀態分析出來。其中分析的主要精髓就是最優控制、隨機控制和自適應控制這三類。其實綜合來看，以上介紹的這兩類控制理論都有一個共同特點，就是對系統進行精確的分析和控制，都必須建立該系統的數學模型，當然數學模型的表述都是時域數學方程或者是復數域數學方程。
三、一體化的設計理念
我國經過這些年的發展，在制造業已經有了蓬勃發展，但是隨著改革的深入，中國面臨巨大挑戰，高耗能高污染的產業逐漸被淘汰，中國的改革要繼續就必須經歷大的產業結構調整。其中的一些行業，如電子信息產業、數控機床的電氣制造等都需要進行機電一體化改造。在這一行業中，日本走在了前面，他們率先提出把機械系統中的動力部分等其他部分與電子控制技術相結合，把機械運動與電子設計完美地融合在一起，并且在不斷的發展過程中，不斷吸收新的材料、新的技術。而機電一體化目前已成為一個專業、一個學科，要求設計者們對機電產品進行設計規劃時，就把產品當做一個完整的自動控制系統進行分析，把機械、電子、自動控制加入進去以后完成的產品就是一個機電一體化的機電控制系統。當然在進行設計的過程中需要對產品進行不斷完善和補充修改，最終形成一個能夠高效運行并完成任務的系統，同時讓該產品具有智能化、模塊化網絡化、微型化、綠色化和系統人格化等特點，這是機電一體化產品的設計目標。
四、機電一體化產品的設計方法
機電一體化的產品設計在設計過程中需要非常高的準確度，機電控制系統的任務實現必須依靠機械和電子的相互協調才可以實現。所以在設計中這兩者就需要緊密聯系，當機械裝置無法單獨實現預定的目標時，就需要融入電子電氣控制，讓更多的技術加入產品設計開發中，軟件硬件相配合。同時設計開發的過程要兼顧該產品的成本、準確度、市場的需求等多個因素。根據以上開發過程，我們總結出機電一體化的控制系統設計一般需要經過兩個過程，開發階段和產品試運行階段。開發階段的任務是達到設計目標，而產品試運行階段的任務是對產品進行修改，讓該產品更加適應和滿足客戶的需求。對機電一體化的產品設計，我們認為可以采取以下幾種方法：
1.利用電子控制代替機械結構控制
如果采用單獨的機械結構，則采用的控制方式一般是簡單的機械控制結構，如果采用機電一體化產品的設計，則可以使用電子電氣控制對簡單機械控制進行改進，這樣可以改變機械運行過程，還可以實現預期目標。首先可以使用可編程控制器件（PLC）或者單片機控制器件，將電子控制與機械控制相結合，其次可以使用變速器件替代機械控制中的接觸器等老式控制方式，這種設計理念，不但可以整體提高設計產品的性能，而且可以提高該產品的質量，實現機電一體化的設計理念。
2.讓電子控制部分與機械控制部分完美的結合
機電一體化產品的設計過程中，非常重要的一步就是改變原先舊的產品設計理念，打造一種全新的設計思路。而實現產品功能的原理性東西沒有動，只是采用一個新的方法創造該產品，也就是讓電子控制部分與機械控制部分完美結合，兩者成為一個不可分割的有機整體。
關鍵詞：工程機械；一體化；監測系統；優化
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0078-02
加強工程機械一體化監測系統的優化與設計，對于提高工程機械的使用性能、操作效率，提高其自身運行的安全性與可靠性具有十分重要的意義。隨著機電一體化技術的發展，對于工程機械一體化監測系統的技術進步及優化提供了新的物質基礎和理論能量。本文將在探討工程機械一體化的基礎上，對于如何認識目前工程機械一體化存在的各種問題，提高工程機械的使用效率和操作性能進行深入的探討和分析。
1 工程機械一體化及監測系統優化
1.1 工程機械一體化的定義
工程機械一體化是為了確保工程機械操作的舒適性、安全性以及可靠性而進行的一系列的系統設計和安排。工程機械一體化主要是為了工程機械自身每個設備和構件的功能得到良好的發揮，在確保使用工程機械安全可靠的基礎上，通過一系列的系統設計和優化，從整體上最大程度的激發工程機械可以發揮的潛力和能量，從而使工程機械的使用效率和操作質量得到最大程度的提升。工程機械一體化需要強有力的監測系統來作為保障，實施工程機械一體化監測是為了促進工程機械一體化的有效展開，確保工程機械一體化的進度和質量，有效控制工程機械一體化過程中出現的各種問題。
1.2 實施工程機械一體化監測系統的意義
將工程機械一體化監測系統技術引入到工程機械當中，可以極大的改善工程機械的性能和質量，使工程機械的經濟性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程機械的液壓技術與電子控制技術相結合，就可以大大提高工程機械的操作效率和質量。目前微機處理器在工程機械應用到相當普及，并且取得了不錯的效果。隨著機電一體化技術的發展，工程機械與機電一體化技術的融合達到了前所未有的高度，電子監控系統技術已經深入到工程機械的諸多領域，并且還有拓展和擴大的趨勢。一體化監測將確保工程機械使用的可靠性得到極大提升，同時也可以保證工程機械不出現安全事故，提高操作的效率和質量。通過以上分析可以發現一體化監測系統對于工程機械的使用性能、操作效率、安全與可靠性、節能、自動化等多個方面都產生重要影響。但是需要指出的是使用工程機械的畢竟是人，因此在將一體化監測系統引入到工程機械當中的時候，不能忽略人的主體作用。要充分重視人的主動能量，只有這樣才能更好的發揮一體化監測系統的作用，提高工程機械的使用效率，推動一體化監測系統的發展和進步。
2 現有工程機械一體化監測系統常見的問題
現有的工程機械一體化監測系統和設備由于不具有通用性，因此經常出現各種問題，導致工程機械一體化監測系統的功能得不到良好的發揮，效率得不到提升。因此有必要認識到目前監測系統存在的各種問題，然后采取針對性的措施加以解決，目前工程機械監測系統及設備存在的問題主要表現在以下幾個方面。
2.1 系統監測項目不夠齊全
由于應用到工程機械一體化監測系統的各種配件不夠齊全，型號不一，類型不同，因此各種測量型的儀表組合并不能完全滿足工程機械的監測要求，從而造成對工程機械的一體化監測無法發揮擁有的功能，存在諸多問題，其中一個突出表現就是監測的項目不齊全。工程機械一體化監測項目涉及的范圍和領域非常豐富，常見的監測項目包含了電流、氣壓、電流、氣壓、油壓、油溫、水溫、轉速等，而對于這些項目僅僅依靠一個設備或者不同類型的設備組合是不行的，因此在系統監測項目不夠齊全，直接影響了工程機械一體化監測的效果和質量，例如關于電壓的監測設備就一般具有對油壓的監測功能，無法計算相應的流量和工作時間數等。
2.2 監測設備質量不過關，無法實現系統的正常化
多數用于工程機械一體化監測的設備在質量上由于無法匹配工程機械的性能和操作系統，因此其監測的儀表過多而且比較復雜，其面板的布置也相當不方便。現有的監測儀表大多是很多廠家外購的產品，其種類型號都是不同的，因此用于工程機械一體化監測的儀表種類繁多，質量上無法完全達到工程機械一體化工作的要求，而且由于大小，樣式存在差異，導致工程機械一體化的儀盤表看起來十分混亂，不容易觀察和監測到數據，直接影響到了工程機械系統運行的正常化，影響工程機械一體化的工作效率和質量。
2.3 工程機械一體化監測設備容易損壞而出現故障
在工程機械一體化監測設備運行過程中，由于種類、型號繁多，生產廠家不同導致其在工作中無法正常運行。再加上在運行中，如果工程機械的操作使用人員對于某個型號的設備的工作原理不能理解，或者理解不透，都會帶來種種問題。此外受到生產廠家技術水平的影響，監測設備由于工作環境不合理，不恰當，導致這些設備容易損壞和失效。
如果工程機械在使用與操作過程中，一些監測系統的設備不能經常性的使用，就會導致這些設備在工程機械操作過程中失去作用，而操作人員只能在工程機械監測設備出現故障的情況下，完全依靠自身的經驗去判斷和操作，直接影響了工程機械的使用效率和質量。
2.4 工程機械一體化監測系統復雜不容易操作
對于工程機械一體化的監測來說，提高其系統的操作性將是一個關鍵環節。目前很多機械上的監測系統都是安裝比較復雜的設備，在信息的傳遞上效率不高，傳遞所使用的方式也比較落后。例如有些監測設備的信息傳遞主要依靠管路傳遞，這些管路的使用不但增強了監測系統難度而且對于安全性以及信息傳遞的可靠性也造成影響。因此優化工程機械一體化的監測系統是十分必要的。
3 工程機械一體化監測系統的優化設計的內容
3.1 工程機械一體化監測系統的硬件準備
本系統主要由傳感器、中央處理器、顯示裝置、控制裝置四大部分組成。由于工程機械監測系統所要測量的參數較多，且類型不同，所以要采用的傳感器也就依具體情況來選用，但總體的原則是均采用現代電子式傳感器，即可提高測量精度，也有利于對信息的傳遞與處理。如電磁式速度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導體壓力傳感器、渦流流量傳感器、熱線流量傳感器等。中央處理器可采用目前比較成熟的單片機處理種功能的軟、硬件技術。以日本東芝公司生產的單片機TMP87CH46N/47U為例，其ROM為16 kB，RAM為512 kB，有8個8位A/D轉換器，2個8位計時器和2個16位計時器等，且具有功能強大的指令系統，其RAM可實時采集并存貯機械在一定時間內的測量參數，需要時可通過處理器的輸出接口輸入到計算機內進行處理。顯示裝置可采用目前較為流行的彩色圖文液晶顯示屏，由于采用全固體器件，工作可靠，便于適應工程機械的使用要求。目前常見的此種顯示屏可具有內置國標漢字庫、串行通訊速率20k/s、指令代碼編程、16種顏色、單一電源供電等功能，而且可以以模擬與數字共同顯示方式顯示所測數據，即直觀，又準確，完全可以適應工程機械監測的顯示之用。控制裝置可隨時控制顯示模式，選定顯示參數，各測量參數即可固定顯示，也可按控制裝置的設定自動輪流顯示。
系統開始工作后，各個傳感器直接將收集的信號進行轉換然后發送至處理器，處理器通過專家系統來進行數據分析并進行判斷，如果經過分析判斷系統為正常狀態，那么則繼續監測工作，如果判斷系統為異常，則開始報警。然后系統會自行開始對出現的故障和問題進行診斷，以發現其故障原因，并提示出可以采取的維修方式和方法。如果通過診斷發現不了原因，則需要將發生故障時的各種技術參數記錄下來，然后借助專家系統數據庫將這些故障記錄下來，從而形成知識庫。
3.2 系統軟件設計
系統軟件利用中央處理器自身的控制指令，用匯編語言編寫，通過編程器輸入CPU，機械啟動后，該系統自動加電啟動，經對各端口及寄存器進行初始化后，開始接收各傳感器傳來的數據，并對各數據進行處理，經端口檢驗，將接收到的數據與該端口測量參數的故障極限數據進行比較，若超出正常數據值，則經聲光方式給予報警，若所測數據在正常范圍內，則不予報警，并將數據存入RAM，然后將數據送入顯示模塊進行顯示。為有效利用該系統的功能，各測量數據由軟件設計自動存入其RAM內，需要時可通過系統的輸出接口輸入到外部計算機內，在計算機上對數據進行詳細分析，以進一步了解其工作狀況及故障發生時的情況。從以上分析來看，關于工程機械一體化監測系統的優化與設計應該根據工程機械自身的特點來進行，系統的優化設計的一個基本目標是要注重監測系統的可靠性有穩定性，要在注重經濟性的同時，采取一些相對簡單而又能應付惡劣工作環境的設備，從而提高監測系統的整體性能。
4 結 語
加強工程機械一體化的監測系統的優化設計，已經成為改善工程機械一體化作業精確度和效率的重要途徑。針對目前監測設備容易出現各種問題的實際情況，本文對于工程機械一體化監測系統的設計與優化，可以在某種程度上解決當前工程機械一體化操作帶來的問題，從而提高工程機械一體化運行的效率和質量。總之，隨著現代信息技術的發展，尤其是計算機技術的發展，將微電子控制技術作為核心的機電一體化監測技術必將在工程機械使用以及操作、改造中發揮重要的作用，極大推動工程機械自身性能的改進和技術的創新，這對于推動工程機械技術的發展，提高工程機械的使用效率，將產生重要的影響和價值。相信未來機電一體化技術在工程機械應用的領域和范圍將會更加的廣泛和深入，因此工程機械一體化監測系統的優化與設計作為一個理論與實踐相結合的研究課題具有深遠的意義。
參考文獻：
[1] 黃宋義.工程機械中機電一體化的應用[J].科技資訊，2009，（18）.
[2] 魏建碑.淺談機電一體化在工程機械中的應用[J].黑龍江科技信息，2009，（25）.
[3] 冷俊.機電一體化在工程機械中的應用[J].科技資訊，2009，（7）.
關鍵詞： 信息化教學 任務驅動 教學質量
在以學生能力、職業行動為主的先進課程標準理念的引導下，在“互聯網+”行動計劃的推動下，利用信息技術獲取信息資源，支持學生的自主探究學習勢在必行，是有利于提高學生的學習興趣，從而優化教學效果的新型教學模式。本文將以《定軸輪系》為例，探討基于信息化的教學設計，主要從教學設計依據、教學資源整合、教學過程設計、教學特色四個方面進行設計。
1.教學設計依據
1.1機電一體化專業人才培養目標
專業人才培養目標主要面向工業企業生產、管理第一線，培養良好職業道德和敬業精神，掌握機電一體化技術專業知識和專業技能，能從事機電維修等崗位工作，德智體美全面發展的高素質高技能專門人才。基于機電一體化技術專業的人才培養目標要求和學生的認知能力成長規律，從機械實際應用角度，設計承載相應教學內容的項目載體，基于工作過程設計教學過程，采用教學做一體化教學方式，讓學生學會知識、掌握技能，提升職業素養，從而實現專業培養目標。
1.2設計的學習任務
本次課程設計來自于項目五：多級減速器的分析中的輪系中的定軸輪系。其學習性工作任務是了解定軸輪系的定義和掌握定軸輪系的傳動比計算；學時為2；針對機電一體化技術專業高職二年級學生的教學對象；先修課程為機械產品測繪與識圖；以定軸輪系的定義為教學重點，以定軸輪系傳動比的計算為教學難點。
2.教學資源整合
由于工作原理抽象，結構封閉不易觀察，運動過程復雜等單元特點，學生的現狀是形象思維強，抽象思維弱，對機械的學習興趣不濃；對此，集原有的教學文件、教學資源（整體設計、單元設計、精品課程網站）、我的課堂（理論課堂、實訓課堂）、交流中心（QQ、微信）于一體，基于網絡學習平臺創建動畫、教學視頻、微課、QQ交流等理實一體化教學模式，通過教師引領，學生自主學習等方式實現課程目標。
3.教學過程設計
本次課主要從三個模塊進行設計：教學預熱過程，教學實施過程，教學后續規范。
3.1教學預熱過程
回顧舊知識，導入新內容。前期所學一對齒輪的嚙合，通過任務1的視頻看到主軸箱體的變速機構運動情況。由此提出問題：為什么改變拔叉位置可以實現變速呢？提出本次課學習任務：平面定軸輪系傳動比計算；并用多媒體展示學習目標、任務要求及考核效果。
3.2教學實施過程
3.2.1嘗試感知
老師用多媒體展示任務2（簡單的平面定軸輪系運動情況），結合多媒體動畫展示和模型模擬演示，同時教師提出相應的問題，學生仔細觀察運動情況。
3.2.2新知識點的提煉
結合任務2，分析動畫并提煉對應的內容：定軸輪系的定義、定軸輪系傳動比的計算、確定首末兩輪的轉向關系。從任務中得出新知識點，這種方法便于學生接受，同時讓學生明白本單元的新知識點及應用方法。
3.2.3嘗試應用
教師用多媒體動態展示任務3，任務3是在任務2的基礎上，修改為空間定軸輪系，學生根據任務2完成任務3的要求，自主討論學習，最后進行小組反饋，師生互動，得出結論。通過任務3的訓練，學生進一步熟悉定軸輪系傳動比的計算。
3.2.4拓展應用
學生分組完成任務1（主軸箱體的變速機構）中傳動比計算和首末兩輪轉向的確定，教師起到引導作用，學生通過組裝模型驗證討論結果，在這一環節中，學生利用所學新知識解決實際應用問題，同時學生進一步強化定軸輪系傳動比的計算。
3.3教學后續規范
3.3.1成果展示和隨堂考核評價
各小組展示成果，進行自評和教師點評，考察學生的教學效果，同時鍛煉學生的語言組織能力。
3.3.2歸納總結
師生一起總結歸納本次課的知識點（可歸納為兩點）、技能點（能夠計算定軸輪系的傳動比）和素質要求，學生對照目標要求檢查自己是否已經達標。
3.3.3作業布置
作業是彌補本單元還沒學好的知識，對本單元進行梳理復習，將課程制作成微課，隨時提取視頻學習；課后可以通過微信、QQ平臺實現學生與學生之間、學生與老師之間的學習交流。
4.本單元教學特色
在教學實施過程中，根據高職學生普遍基礎較差的實情，采用“四步階梯式任務驅動教學法”，四步階梯式為嘗試感知分析提煉嘗試應用拓展應用，它不同于常見的任務驅動。在四步中融入三個不同的任務，實現各任務的要求逐級遞進，將知識點融入其中，從簡單到復雜，逐步拓展深化，收到實效，符合高職學生的認知規律和能力成長規律，并且四步教學中都圍繞著定軸傳動傳動比的計算方法展開，以此突出重點和突破難點。
5.結語
在本次教學設計中，充分利用信息化資源，動畫、教學視頻、微課、QQ交流支持學生自主學，信息化教學模式中采用教學做一體化教學方式，老師通過引導學生完成工作任務的過程，讓學生學會知識、學會技能，養成良好的習慣，教學中充分體現了學生的主體地位，強化了協作學習的能力，同時充分發揮了本課程在專業人才培養中的重要作用。經過實踐證實本是枯燥的課堂變得輕松愉悅，從而有利于提高教學質量。
參考文獻：
