時(shí)間：2023-03-28 15:12:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇學(xué)機(jī)電一體化論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀及原因
目前高等數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀不容樂觀，現(xiàn)就機(jī)電一體化專業(yè)情況提出以下問題:機(jī)電一體化專業(yè)課程的學(xué)習(xí)究竟用到哪些高等數(shù)學(xué)知識(shí)?會(huì)用到什么數(shù)學(xué)思想，怎樣用?課堂教學(xué)中怎樣才能將高等數(shù)學(xué)與機(jī)電一體化專業(yè)相結(jié)合?這些是目前學(xué)生和老師都非常關(guān)心并感到困惑的問題。這些問題的出現(xiàn)與我們的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式有很大關(guān)系:一方面，教學(xué)內(nèi)容不能充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)的工具性。長(zhǎng)期以來，我國(guó)現(xiàn)行高等數(shù)學(xué)教材大多都重理論、輕實(shí)踐，重基礎(chǔ)、輕應(yīng)用，這些教材適應(yīng)研究型本科院校的教學(xué)需要，但卻不能滿足應(yīng)用型本科院校的教學(xué)要求。應(yīng)用型本科院校旨在培養(yǎng)有較強(qiáng)專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的高水平應(yīng)用型人才，這就要求學(xué)生不僅能夠掌握專業(yè)知識(shí)，還要能將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中去。那么，我們?cè)谶x擇教材時(shí)就要求具有實(shí)用性，能夠?qū)?shù)學(xué)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)銜接起來。
另一方面，進(jìn)行課堂教學(xué)的教師普遍缺乏與專業(yè)相關(guān)的知識(shí)，不了解機(jī)電一體化專業(yè)的課程內(nèi)容。由于數(shù)學(xué)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)較單一，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)比較熟練，但是對(duì)機(jī)電一體化的專業(yè)知識(shí)卻知之甚少，這就導(dǎo)致教師在講授高等數(shù)學(xué)時(shí)只注重一些數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)公式和定理，不能將高等數(shù)學(xué)知識(shí)與專業(yè)課相結(jié)合，也把握不好該講解的重點(diǎn)。而在機(jī)電一體化專業(yè)課程中，用到相當(dāng)多的高等數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)思想，專業(yè)課教師也不能清晰地進(jìn)行講解，有的甚至跳過不講。目前在課堂教學(xué)中，沒有具體的案例訓(xùn)練學(xué)生的分析、解決問題的能力，學(xué)生在課堂上從事數(shù)學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)太少。這就導(dǎo)致學(xué)生難以將數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用到專業(yè)課程中去，在后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)，常常出現(xiàn)不會(huì)用基本數(shù)學(xué)知識(shí)與技能、數(shù)學(xué)思想和方法解決專業(yè)問題的現(xiàn)象。甚至是同一類問題，專業(yè)課程中換了個(gè)變量表示，學(xué)生就無法適從了。但是現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展對(duì)高等數(shù)學(xué)課的要求已不能僅停留在向?qū)W生傳授基本理論知識(shí)的層面上了，如何在課堂上有效地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法和知識(shí)解決問題、體會(huì)數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值是對(duì)課堂教學(xué)提出的新要求。
2機(jī)電一體化專業(yè)高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的基本思路與方法
針對(duì)以上問題，我們應(yīng)該探索適合我院學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，重新把握課程的定位，結(jié)合專業(yè)課對(duì)所用教材重新整合，加強(qiáng)基本數(shù)學(xué)思想和應(yīng)用意識(shí)的滲透，突出數(shù)學(xué)課程的工具性及實(shí)用性，運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和積極性，有效改善教學(xué)效果。下面以機(jī)電一體化專業(yè)為例，從知識(shí)體系設(shè)計(jì)和課程教學(xué)實(shí)施兩個(gè)方面入手分析高等數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)課程在應(yīng)用型本科院校機(jī)電類專業(yè)中的教學(xué)應(yīng)用。
2．1按照專業(yè)及課程類型對(duì)高等數(shù)學(xué)課程重新定位，合理組織教學(xué)內(nèi)容機(jī)電一體化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備專業(yè)技能的高素質(zhì)的技能型專門人才。高等數(shù)學(xué)作為機(jī)電一體化專業(yè)一門重要的公共基礎(chǔ)課，旨在為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。主要講授內(nèi)容有:極限，一元函數(shù)微積分學(xué)，常微分方程，行列式及矩陣等。在教學(xué)過程中要堅(jiān)持“必需，夠用”的原則，體現(xiàn)為專業(yè)服務(wù)的思想。在此基礎(chǔ)上對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行整合分劃，應(yīng)該根據(jù)專業(yè)需求合理地選擇教材上的內(nèi)容，刪除一些理論性太強(qiáng)的數(shù)學(xué)證明，增添與專業(yè)有關(guān)的概念、案例。例如:在函數(shù)部分，可以引入機(jī)電專業(yè)常用的幾個(gè)函數(shù)，如階躍函數(shù)、簡(jiǎn)諧波和矩形波等;在導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用部分，引入電流強(qiáng)度、電動(dòng)勢(shì)及最大輸出功率計(jì)算的例子;在常微分方程部分，也可以引入與電學(xué)相關(guān)的例子等等。在課堂教學(xué)中，可以加入大量與專業(yè)相關(guān)的例子，同時(shí)，教師在課堂教學(xué)中要注意多講解引入數(shù)學(xué)概念的實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想及運(yùn)用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題的能力。教師在課堂教學(xué)中對(duì)于后續(xù)專業(yè)課要用到的內(nèi)容需著重強(qiáng)調(diào)，精講精練，幫助學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而對(duì)于一些理論性太強(qiáng)的定理及證明過程，則可以簡(jiǎn)單帶過或者直接不講。
2．2課堂教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐相結(jié)合機(jī)電一體化專業(yè)對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)的需求主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是要會(huì)用數(shù)學(xué)解析式表示專業(yè)課程中的相關(guān)概念和定律，二是利用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行專業(yè)課中的一些計(jì)算，能用數(shù)學(xué)方法分析和解決專業(yè)問題。從這兩個(gè)方面，高等數(shù)學(xué)要想達(dá)到為機(jī)電一體化專業(yè)服務(wù)的教學(xué)目的，在課堂教學(xué)中，教師必須做到要加強(qiáng)數(shù)學(xué)教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐相結(jié)合。那么如何做到課堂教學(xué)與專業(yè)相結(jié)合呢?首先，課堂教學(xué)中在講解數(shù)學(xué)概念時(shí)，要與專業(yè)課中的相關(guān)概念結(jié)合起來。理解數(shù)學(xué)概念是學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的前提，而數(shù)學(xué)教材中對(duì)于數(shù)學(xué)概念的描述是較抽象的，學(xué)生難以將其運(yùn)用到所學(xué)專業(yè)中去。這就要求教師在講解數(shù)學(xué)概念時(shí)不僅要用數(shù)學(xué)語言來描述，而且要用專業(yè)的語言來描述，通過專業(yè)例子解釋數(shù)學(xué)概念，用數(shù)學(xué)概念結(jié)合專業(yè)知識(shí)去分析、認(rèn)識(shí)一些專業(yè)問題。也就是說，要使學(xué)生能夠?qū)C(jī)電類專業(yè)中的相關(guān)概念與對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)概念進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。
例如，導(dǎo)數(shù)概念與電流變化率之間的相互轉(zhuǎn)換等。其次，課堂教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的模型構(gòu)建能力，使學(xué)生能根據(jù)專業(yè)中的實(shí)際問題建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)工具來解決問題。將數(shù)學(xué)建模思想融入到數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中去，這就要求教師在講解一些數(shù)學(xué)概念時(shí)要聯(lián)系它的實(shí)際背景，同時(shí)注重知識(shí)的應(yīng)用。高等數(shù)學(xué)不僅要教授學(xué)生一些數(shù)學(xué)知識(shí)，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)素養(yǎng)，使他們能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)來解決實(shí)際問題。最后，在課堂教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)計(jì)算能力、利用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題的能力。高等數(shù)學(xué)作為一門重要的工具課，它在專業(yè)課中的一個(gè)非常重要的應(yīng)用就是計(jì)算。在課堂上，教師要結(jié)合具體的專業(yè)實(shí)例，分析并講解各個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)在專業(yè)中的應(yīng)用，例如，利用導(dǎo)數(shù)、微分等概念進(jìn)行電流強(qiáng)度、測(cè)量誤差的近似計(jì)算等。這些都要求教師打破傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，改變固有的教學(xué)模式，根據(jù)應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型技能人才的培養(yǎng)目標(biāo)，形成新的教育理念。不能一味地講解數(shù)學(xué)理論，只注重知識(shí)的傳授，而忽視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，偏離高等數(shù)學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)也對(duì)數(shù)學(xué)教師提高自身素質(zhì)提出更高的要求，要求數(shù)學(xué)教師在熟練把握數(shù)學(xué)理論體系的同時(shí)，還應(yīng)該不斷擴(kuò)大自己的知識(shí)面，與專業(yè)課教師多多交流，熟悉相關(guān)專業(yè)的重要概念及需用數(shù)學(xué)思維解決的實(shí)際問題。
3結(jié)語
機(jī)電一體化專業(yè)課程學(xué)習(xí)中用到的高等數(shù)學(xué)知識(shí)非常多，學(xué)好高等數(shù)學(xué)是學(xué)好專業(yè)課的重要理論基礎(chǔ)。知識(shí)體系設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)實(shí)施是高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，二者相輔相成，缺一不可。在合理地對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的前提下，有效地將課堂教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)為專業(yè)服務(wù)的目標(biāo)，為培養(yǎng)應(yīng)用型高技能人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
作者：王炳濤單位：山東英才學(xué)院基礎(chǔ)部
參考文獻(xiàn)越多說明作者在論文的撰寫過程當(dāng)中查閱的文獻(xiàn)資料就越多，這也說明了作者對(duì)論文的學(xué)術(shù)研究的重要意義，以下是學(xué)術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的關(guān)于機(jī)電一體化論文參考文獻(xiàn)，歡迎大家閱讀借鑒。
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【論文摘要】：介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征，研究了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，指出了未來發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來，光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高，運(yùn)算速度加快，通過電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動(dòng)部件、無機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí)，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等，就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開放以來，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱點(diǎn)主要包括：
（1）激光技術(shù)
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。
（2）傳感檢測(cè)技術(shù)
1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
（3）激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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論文摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1 機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
3.2 模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來的。
結(jié)語
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
[1]李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 機(jī)械制造 應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
二、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展
在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：
(1).20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。
由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
(2).20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。
(3).20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距。 轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心
四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。
2.模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情
3.網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
4.微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5.環(huán)保化
[論文摘要]機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。
一、機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。
（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5～6倍。
（三）使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
（四）具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如，電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能，使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
（五）調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過改變控制程序來實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對(duì)象，只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入，即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施，使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領(lǐng)域，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來控制。除此之外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
（一）機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
（二）動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能，去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
（三）傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量，同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來實(shí)現(xiàn)，對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電機(jī)控制與保護(hù)
在機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)教學(xué)過程中，教師不僅要傳授專業(yè)理論知識(shí)，還要了解本行業(yè)的發(fā)展情況，認(rèn)識(shí)到當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中存在的問題，并有效地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制和保護(hù)。近幾年，隨著我國(guó)機(jī)電一體化設(shè)備的發(fā)展，電機(jī)的控制與保護(hù)問題越來越多地被人們所重視。在此背景下，我們主要針對(duì)其中存在的一些較為明顯的問題進(jìn)行了探究，希望對(duì)業(yè)內(nèi)人士具有一定的參考價(jià)值。
一、機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技的發(fā)展，各行各業(yè)都在向數(shù)字化轉(zhuǎn)變。微控制器的產(chǎn)生為機(jī)電的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。機(jī)電在進(jìn)一步發(fā)展過程中逐漸出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等等。數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。為了能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電數(shù)字化設(shè)備這一目標(biāo)，促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展，我們需要對(duì)當(dāng)前的設(shè)備進(jìn)行診斷，不斷發(fā)現(xiàn)問題和改進(jìn)技術(shù)。機(jī)電一體化商品較多。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品在未來階段需要進(jìn)行模塊化。這樣，相關(guān)人員可以有針對(duì)性地對(duì)各個(gè)模塊產(chǎn)品進(jìn)行了解，在現(xiàn)有模塊的基礎(chǔ)上，對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也會(huì)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品產(chǎn)生影響，當(dāng)前出現(xiàn)的智能插頭就可以直接受網(wǎng)絡(luò)控制。這也是機(jī)電一體化與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行結(jié)合的產(chǎn)物，對(duì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展都有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用。機(jī)電一體化在發(fā)展中也必然會(huì)遇到各種各樣的問題。這些問題會(huì)嚴(yán)重影響電機(jī)的正常運(yùn)行。因此，我們?cè)诜治鰴C(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)過程中，也要注重其中存在的一些問題，盡可能地減少問題的產(chǎn)生，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。
二、機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)中存在的問題
(一)控制與保護(hù)裝置方面存在的問題
1.控制與保護(hù)裝置存在運(yùn)行薄弱問題。控制與保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中會(huì)受到外界的影響，從而導(dǎo)致在之后的運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)一些問題。不僅如此，控制與保護(hù)裝置在具體運(yùn)行時(shí)內(nèi)部還會(huì)出現(xiàn)一定的問題。這些問題會(huì)對(duì)實(shí)際控制以及保護(hù)裝置的正常操作造成較大的影響，從而導(dǎo)致整個(gè)電機(jī)裝置出現(xiàn)故障。
2.控制與保護(hù)裝置的相關(guān)零部件靈敏性低。任何零件都有屬于自己的使用壽命，長(zhǎng)期使用會(huì)降低其原有的作用。大部分裝置出現(xiàn)問題的根本原因都與零部件的優(yōu)劣有關(guān)。通過實(shí)踐操作證明，引發(fā)機(jī)電一體化在實(shí)踐性應(yīng)用中發(fā)生故障的根本原因在于檢測(cè)工作不到位，使電機(jī)裝置存在安全隱患。這不僅會(huì)影響電機(jī)的控制與保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。[1]
(二)具體機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的相關(guān)實(shí)存問題
1.機(jī)電設(shè)備難以得到合理、規(guī)范的使用。機(jī)電設(shè)備的合理、規(guī)范使用，能夠保證機(jī)電一體化裝置的正常運(yùn)行。這對(duì)企業(yè)的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。但是，從當(dāng)前的使用情況來看，很多企業(yè)的機(jī)電設(shè)備難以得到合理、規(guī)范的使用，從而難以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制與保護(hù)。
2.作業(yè)人員的安全保護(hù)意識(shí)缺乏。想要對(duì)機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)，企業(yè)就要在生產(chǎn)運(yùn)行中提升對(duì)機(jī)電設(shè)備的持續(xù)運(yùn)用，還要提高相關(guān)工作人員的安全保護(hù)意識(shí)，注重對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查，盡可能地避免突發(fā)狀況出現(xiàn)。但是，很多企業(yè)并沒有認(rèn)識(shí)到提高作業(yè)人員安保意識(shí)的重要性，導(dǎo)致機(jī)器不能夠得到充分保護(hù)，從而影響生產(chǎn)。
三、機(jī)電一體化的電機(jī)控制與保護(hù)策略
(一)注重對(duì)電流的調(diào)節(jié)
實(shí)體電機(jī)在運(yùn)行過程中所需的電流不同，不同規(guī)格的電機(jī)對(duì)應(yīng)的一些數(shù)據(jù)也有較大的差距。大部分情況下，電機(jī)自身所帶的規(guī)格數(shù)據(jù)都會(huì)對(duì)實(shí)體電機(jī)的電流、電壓造成一定的影響。因此，企業(yè)需要做好安全規(guī)范工作，保證電機(jī)能夠得到保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，機(jī)電一體化設(shè)備在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電的控制與保護(hù)，減少電流、電壓對(duì)其造成影響，相關(guān)工作人員就要把控一體化裝置中的額定電壓以及電流。這樣可以避免因?yàn)榇祟悊栴}造成不必要的故障，保證機(jī)電一體化裝置的正常運(yùn)行。[2]
(二)注重對(duì)零部件的調(diào)整
實(shí)際的機(jī)電一體化裝置中控制與保護(hù)裝置的相關(guān)零部件具有較低的靈敏性。因此，我們需要在實(shí)踐中注重對(duì)一些重要零件的靈敏性進(jìn)行提升，以保證零部件能夠發(fā)揮其原有的效果，減少故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制與保護(hù)。企業(yè)要加強(qiáng)作業(yè)人員對(duì)相關(guān)零部件的保護(hù)，使設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還要減少故障發(fā)生的頻率，讓機(jī)電裝置能夠在節(jié)約成本的同時(shí)，創(chuàng)造更多的價(jià)值。
(三)強(qiáng)化對(duì)相關(guān)裝置的周期性檢查
我們對(duì)裝置進(jìn)行控制與保護(hù)最有效的方式就是定期檢測(cè)。定期檢查能夠讓我們了解當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中隱藏的一些問題。很多設(shè)備無法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，但當(dāng)問題顯現(xiàn)時(shí)會(huì)對(duì)其本身造成更大的損壞。因此，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)注重定期檢測(cè)，以此提高設(shè)備的使用壽命。比如，操作人員可以有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，以保證裝備能夠有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)之前，作業(yè)人員要對(duì)機(jī)電一體化裝備進(jìn)行整體把控，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際狀況開展檢測(cè)工作。設(shè)備的構(gòu)建涉及多種多樣的零部件，種類繁多。因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)請(qǐng)相關(guān)的工程師或者維修人員對(duì)設(shè)備的零部件仔細(xì)地進(jìn)行檢測(cè)，以減少故障的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制與保護(hù)。
四、結(jié)束語
綜上所述，通過本研究，我們對(duì)機(jī)電一體化在實(shí)際運(yùn)用中的相關(guān)問題有了一定的了解，并對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了分析，從中獲取了一些有價(jià)值的知識(shí)。其目的是為了讓作業(yè)人員在今后的操作中減少設(shè)備的故障。我們希望通過本論文能夠?yàn)楦嗟穆殬I(yè)院校提供參考，促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化專業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】光機(jī)電一體化；特征；發(fā)展趨勢(shì)
近些年來，光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1. 光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便，光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅度提高，光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高，運(yùn)算速度加快，通過電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩檫、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，是裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大大減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動(dòng)部件、無機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品，光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí)，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高，光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2. 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀，自從我國(guó)實(shí)行改革開放以來，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)適用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備越來越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)光電機(jī)一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域、成為一種新興的的學(xué)科、并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來越受到高度重視。
機(jī)電一體化專業(yè)論文從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看，光電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱
主要包括：
2.2.1激光技術(shù)。
（1）高單色性，利用激光高單色性精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。
（2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
（3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千大幾萬度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
（4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照亮、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。
2.2.2傳感檢測(cè)技術(shù)。
（1）激光準(zhǔn)值。
（2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。
（3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)環(huán)境中，最常用的是光纖探測(cè)器。其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
2.2.3激光快速成型技術(shù)，激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，有點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。
（1）激光快速成型技術(shù)可是新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
（2）激光驅(qū)動(dòng)技術(shù)，利用光致變性材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)證明，該制動(dòng)器可能在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3. 結(jié)語
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 工程機(jī)械 應(yīng)用
1 引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化“為特征的發(fā)展階段。
2 工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
2 . 1 機(jī)電一體化和工程機(jī)械的關(guān)系
思考對(duì)于較傳統(tǒng)工程機(jī)械來說，在現(xiàn)階段，通過利用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠使得各種性能方面都得以明顯改善，比如操作舒適性能夠得以有效提高；機(jī)械能耗能有效大幅度降低，明顯提高機(jī)械功效。可靠性不斷提高；不斷提高相應(yīng)的作業(yè)精度和作業(yè)效率。
2 . 2 機(jī)電一體化對(duì)工程機(jī)械功能的改進(jìn)探討
在現(xiàn)代工程機(jī)械領(lǐng)域中，高性能的要求表現(xiàn)無所不在：第一，需要較高的機(jī)械功效且較小的能耗；第二，系統(tǒng)一般具有監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)的功能，以及故障自診和自動(dòng)報(bào)警功能；第三，應(yīng)具有較高的技術(shù)性價(jià)比；第四，較低的使用成本；第五，越來越高的自動(dòng)化程度及精度；第六，具有較長(zhǎng)的使用壽命，較為簡(jiǎn)單且安全的操作。下面對(duì)于現(xiàn)代工程機(jī)械的電子控制相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。
2.2.1 控制柴油機(jī)
要想進(jìn)一步深入發(fā)展柴油機(jī)技術(shù)，應(yīng)該要解決發(fā)動(dòng)機(jī)排放質(zhì)量與最低油耗間的矛盾。在電子技術(shù)發(fā)展十分迅速的今天，采用電子節(jié)能液壓泵系統(tǒng)能夠有效減小能耗，還能自動(dòng)控制冷風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨溫度的變化，這樣的條件下，電子控制自動(dòng)變速，還包括根據(jù)負(fù)荷條件自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)油門等內(nèi)容都能得以實(shí)現(xiàn)，能夠使得在各種變工況下的柴油機(jī)，在滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和排放指標(biāo)的最佳噴油時(shí)間的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)凈化排氣、節(jié)約能源、提高效率。
2.2.2 降低能耗，提高生產(chǎn)率
在現(xiàn)代工程機(jī)械的發(fā)展中提高能量利用率顯得十分必要，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)工程機(jī)械的燃料能量利用率非常低，往往只有20%左右。通過在日本小松公司生產(chǎn)的新型挖掘機(jī)上應(yīng)用新型節(jié)能控制器（OLLS系統(tǒng)），具有比較好的節(jié)能效果，相比可節(jié)省能源23%。該系統(tǒng)能有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和泵吸收轉(zhuǎn)矩能保持在最佳配合狀態(tài)，通過動(dòng)作迅速的作業(yè)機(jī)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的大大提高。
2.2.3 保證成品的作業(yè)精度
通過在某些工程機(jī)械設(shè)備上引入電子控制系統(tǒng)，能夠滿足系統(tǒng)對(duì)于稱量精確且過程自動(dòng)化的要求，同時(shí)還能使得勞動(dòng)強(qiáng)度的以降低，工作效率不斷提高，使得人工稱量的誤差盡可能減少，從而使得拌合成品的作業(yè)精度有所保證。比如，對(duì)于瀝青、混凝土拌合機(jī)械設(shè)備來說，其計(jì)量功能都基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，微機(jī)控制技術(shù)在電子計(jì)量系統(tǒng)中被廣泛采用。
2.2.4 作業(yè)過程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化
為了盡可能的提高工程機(jī)械的運(yùn)作質(zhì)量和效率，通過采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制方式，一方面能夠使得操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度有所降低，另外一方面也能保證作業(yè)精度也不會(huì)受到操作人員的技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的影響。
2.2.5 電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診
為了進(jìn)一步保證作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備的安全，避免機(jī)件或設(shè)備事?lián)p壞故的發(fā)生，應(yīng)該監(jiān)控工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)，這是通過電子監(jiān)控和故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)置各種類型的傳感器得以實(shí)現(xiàn)。在在故障發(fā)生之前預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題更有助于問題的解決。
2.2.6 提高安全性
微機(jī)控制的力矩限制器在一些國(guó)外的塔式起重機(jī)和輪式起重機(jī)應(yīng)用，這一般是為了提高作業(yè)安全性，防止翻車和斷臂事故，當(dāng)出現(xiàn)超負(fù)荷問題的情況，應(yīng)該立即報(bào)警。另外，通過無線遙控裝置的許多井下挖掘機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛的特點(diǎn)，這對(duì)于在有放射性物質(zhì)污染地區(qū)和高溫或水下等危險(xiǎn)地點(diǎn)上進(jìn)行作業(yè)就尤為必要。
2.3其他應(yīng)用
現(xiàn)在一些電子控制的自動(dòng)化變速器在推土機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械上的使用，能夠根據(jù)實(shí)際的施工要求來改變傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)化，這不僅能夠提高工作的效率，一定程度上還提高了燃料的經(jīng)濟(jì)性，簡(jiǎn)化了人工的操作過程，降低了勞動(dòng)的強(qiáng)度。比如在推土機(jī)、裝載機(jī)上面加上電子控制的自動(dòng)變速器，它就能根據(jù)負(fù)荷的變化情況來自動(dòng)改變傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，這不僅僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，同時(shí)也提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性，而且也降低了工作難度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。總結(jié)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用發(fā)展是當(dāng)前機(jī)械工業(yè)發(fā)展必然的趨勢(shì)，也是振興和發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必經(jīng)之路。
3 工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的展望
3.1 計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)
計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)信息處理的主體，信息處理技術(shù)包括范圍應(yīng)用比較廣，主要包括信息的輸入、識(shí)別、運(yùn)算、變換、存儲(chǔ)及輸出等等方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)范圍涉及到網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等等方面。要想工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步，應(yīng)該大力發(fā)展計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)。
3.2 電子控制理論
工程機(jī)械現(xiàn)代化的重要標(biāo)志就是以微電子為核心的高新技術(shù)，通過其應(yīng)用和推廣，在相關(guān)控制理論指導(dǎo)下，能夠滿足系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)的要求，完成相關(guān)的設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真等等。
3.3 傳感器技術(shù)
目前，傳感器技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械上應(yīng)用較為廣泛，比如，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過機(jī)油壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器等來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測(cè)和控制；瀝青攤鋪機(jī)上的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)攤鋪機(jī)在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平且行走速度不變的特點(diǎn)，還能滿足攤鋪出來預(yù)定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技術(shù)的迅猛發(fā)展的今天，精度要求越來越高，可靠性和穩(wěn)定性也能不斷提高，越來越廣的采集信息范圍也超著集成、多功能化和智能化方向發(fā)展，所以，未來在工程機(jī)械上將應(yīng)用越來越多種類的傳感器。
4.結(jié)語
從以上分析可以看出，工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用較為廣泛，但是隨著工程技術(shù)不斷發(fā)展，工程機(jī)械機(jī)電一體化還會(huì)向著更高的階段升級(jí)和發(fā)展，朝著機(jī)、電、光、磁的綜合應(yīng)用發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：鍋爐；機(jī)電一體化；節(jié)能控制系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TK3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
鍋爐作為化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域必不可少的動(dòng)力設(shè)施，是保障工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵，中小型燃煤鍋爐具有分布廣、數(shù)量多、能耗消耗大等特點(diǎn)，并且自動(dòng)化水平不高，如果負(fù)荷出現(xiàn)變動(dòng)將難以控制操作，經(jīng)常發(fā)生系統(tǒng)故障。此外，過去的系統(tǒng)控制方法僅限于節(jié)能減耗上，過度重視將燃燒效率提高，卻將節(jié)電忽視了，由此，系統(tǒng)在節(jié)能方面仍具有一定潛力。下面將對(duì)鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)詳細(xì)介紹。
1工藝控制要求
鍋爐設(shè)備運(yùn)行與操作較為復(fù)雜，并且調(diào)節(jié)對(duì)象繁多，很多工藝執(zhí)行相互交叉、相互影響，一些簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)系統(tǒng)將不再適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行要求，必須對(duì)調(diào)節(jié)方案充分考慮，站在全局角度考慮串級(jí)、比值以及前饋等內(nèi)容，組合使用常規(guī)儀表時(shí)，必須明確各個(gè)儀器的使用規(guī)范與要求，由此，需使用帶微機(jī)的可編程控制器實(shí)施調(diào)節(jié)。要想使機(jī)泵輸出能量更穩(wěn)定，將閥門與擋板截留壓降低就要使用變壓調(diào)速器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)取代擋板，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降耗目標(biāo)。電機(jī)的變頻變壓調(diào)速器由控制裝置與微機(jī)共同組成，與調(diào)節(jié)器共同組成一個(gè)閉環(huán)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。鍋爐控制過程更加復(fù)雜，主要分為兩個(gè)方面，分別是汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)，前者是鍋爐生產(chǎn)工藝指標(biāo)，如果控制不好液位將出現(xiàn)水汽分離，水分將被蒸汽帶走，使鍋爐燒壞，嚴(yán)重甚至?xí)霈F(xiàn)爆炸事故。鍋爐燃燒系統(tǒng)需滿足蒸汽負(fù)荷變化指標(biāo)，又要具備較高的熱效率，需結(jié)合以下幾方面要求：對(duì)燃料量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使鍋爐出品蒸汽壓力維持穩(wěn)定狀態(tài)［1］；空氣量與燃料量必須符合標(biāo)準(zhǔn)比例，具備更加良好的燃燒狀態(tài)；送風(fēng)量與引風(fēng)量配合好，使?fàn)t膛負(fù)壓維持不變。
2控制系統(tǒng)總體構(gòu)成
鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)組成包括測(cè)量?jī)x表一部、可編程調(diào)節(jié)器兩臺(tái)、變頻、變壓調(diào)節(jié)器各三臺(tái)。測(cè)量檢測(cè)儀表：測(cè)量檢測(cè)儀表使用的目的是確保鍋爐運(yùn)行參數(shù)維持在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)，參數(shù)變換成（2~6）V或者（0~12）mA。可控制系統(tǒng)使用的測(cè)量?jī)x表能夠檢測(cè)蒸汽流量、水流量、壓力、汽包水位以及爐膛負(fù)壓參數(shù)等；可編程調(diào)節(jié)器的組成：以CS-910為例介紹可編程控制調(diào)節(jié)器運(yùn)行原理，CPU是由一臺(tái)7位單片微機(jī)處理器組成，還有15K的ROM、3KRAM，通信輔助電路與CPU相互串行使用，主要串行儀表工作總線，大部分儀表能夠一起連接在總線上，與上位機(jī)一起結(jié)合起來通信傳輸，再將上位機(jī)上的通信修改成內(nèi)部參數(shù)。要想使外部信息更順利進(jìn)入到CPU，需要對(duì)儀表設(shè)置，實(shí)現(xiàn)模擬輸出、輸入，還能轉(zhuǎn)換A/D、D/A數(shù)字輸入輸出電路、鍵盤顯示電路以及面板顯示器等［2］。使用的儀表編程方法為模塊化，這種編程方法更加便于掌握與操作。儀表自身具備可編程功能，能夠?qū)τ脩舫绦蛑苯泳帉懀粝朐陔姵厝サ艉笥谰帽３肿詣?dòng)狀態(tài)可使用固化程序，分為兩種模塊：運(yùn)算功能模塊、調(diào)節(jié)功能模塊兩種。在一臺(tái)儀表中有四個(gè)調(diào)節(jié)功能模塊。運(yùn)算功能模塊則有很多，比如，加減乘除、開方、高選、地選、高限、低限、變化率限制、折線函數(shù)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。
3機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)總體方案
控制系統(tǒng)分為鍋爐運(yùn)行、保護(hù)控制與公共設(shè)備控制；鍋爐控制系統(tǒng)分為手動(dòng)控制與自動(dòng)控制兩種，前者獨(dú)立雙線制能切換，可按照自動(dòng)控制要求對(duì)控制程序進(jìn)行編制，還可以使用鍵盤、鼠標(biāo)編制控制程序，可以在鍋爐房中進(jìn)行控制。后者則依靠設(shè)置在開關(guān)柜上的按鈕執(zhí)行操作［3］。系統(tǒng)自動(dòng)控制使用集中控制法，鼓風(fēng)、引風(fēng)、水泵等都使用智能控制法，相互協(xié)調(diào)、相互獨(dú)立。具體控制方案如下所示：鍋爐機(jī)電一體化燃燒控制系統(tǒng)。鍋爐機(jī)電一體化燃燒控制系統(tǒng)需要借助引風(fēng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，需對(duì)風(fēng)量以及煤量需求量進(jìn)行控制，此過程使用變頻技術(shù)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表、PID運(yùn)算公式可以使鍋爐氣壓值保持在-30~-30Pa區(qū)間內(nèi)。此外，能夠在壓力作用下對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而將鼓風(fēng)降低，使鍋爐燃燒狀態(tài)達(dá)到最佳。鑒于控制系統(tǒng)操作基于自動(dòng)化理念，通過煤量與鍋爐燃燒的鍋爐膛負(fù)壓值進(jìn)行調(diào)控，不需要人工干預(yù)，操作人員僅需要對(duì)煤量以及質(zhì)量查看便可，能自動(dòng)使鍋爐達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖。汽包水位控制。使用最新的PID模糊控制理論再借助恒頻控制系統(tǒng)技術(shù)將新的產(chǎn)品開發(fā)出來，使之能夠自動(dòng)接收來自鍋爐內(nèi)部電平信號(hào)，還能將信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PID運(yùn)算與延遲補(bǔ)償器，此過程能產(chǎn)生一個(gè)新的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制泵運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的調(diào)節(jié)，使泵轉(zhuǎn)速更加穩(wěn)定、高效。如果鼓電平過低，PID調(diào)節(jié)器能夠自動(dòng)對(duì)增長(zhǎng)的泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果高出水平高度，PID控制器將使泵運(yùn)行速度降低，使水量減少，進(jìn)而維持水的恒定狀態(tài)［4］。
一旦變頻器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)由兩個(gè)頻率控制能夠迅速切換到原有的頻率模式，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定狀態(tài)。水池液位控制需對(duì)水池的具體水位進(jìn)行檢測(cè)，如果水池水位過低或者過高會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，使水池水位控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。上位控制系統(tǒng)需要具備狀態(tài)穩(wěn)定的人機(jī)接口，能夠?qū)倷C(jī)狀態(tài)進(jìn)行顯示，還能分組顯示、參數(shù)顯示、電動(dòng)屏幕顯示、故障報(bào)警顯示、報(bào)告顯示、參數(shù)設(shè)定等；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際參數(shù)鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)使系統(tǒng)顯示到頁(yè)面上；按照預(yù)定好的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，在預(yù)先設(shè)置好的基礎(chǔ)上對(duì)鍋爐設(shè)備操作進(jìn)行調(diào)節(jié)［5］；鍋爐機(jī)電一體化上位控制系統(tǒng)能提供處理算法，在運(yùn)行參數(shù)基礎(chǔ)上能自動(dòng)將報(bào)告打印出來；使用TCP/IP協(xié)議遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信對(duì)端口信息平臺(tái)集成訪問，還能控制室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，鍋爐房操作能及時(shí)將信息傳輸?shù)娇刂浦行模粚?duì)權(quán)限系統(tǒng)注冊(cè)表進(jìn)行設(shè)置，使操作員的職責(zé)更加明確。尤其是使用固定口令對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，接線員設(shè)置好屏幕，區(qū)分功能與外觀，但是沒有權(quán)限設(shè)置或者退出，能夠?qū)⑾到y(tǒng)權(quán)利大大降低。對(duì)工程師來說則可以對(duì)參數(shù)設(shè)置，對(duì)退出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。鑒于RTC工程師對(duì)控制結(jié)構(gòu)做出了一些調(diào)整，改變將隨時(shí)實(shí)現(xiàn)，并能將其存儲(chǔ)在控制器聯(lián)機(jī)中。
4結(jié)語
本文對(duì)鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)置以及節(jié)能系統(tǒng)控制方案進(jìn)行了分析，隨著節(jié)能理念的增強(qiáng)，鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能控制能夠減少能源排放與浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可持續(xù)進(jìn)行。
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關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工程應(yīng)用 創(chuàng)新能力 實(shí)踐能力
中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Curriculum Reform of "Mechatronics System Design" in Universities
ZENG Yudan, DU Liuqing, ZHANG Mingde, YANG Xiangyu, WANG Yali
(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)
Abstract "Mechatronics System Design" as a core curriculum in group of mechanical engineering curriculum, has strong comprehensive and practical features. In this paper, our undergraduate institutions in the curriculum development and teaching reform emerged as the major issue, the demand for the industry, for engineering applications, emphasizing awareness and sense of innovation and engineering training, a typical mechatronic systems - NC special main design feature for teaching, student-centered, self-study students for the purpose of awareness and self-learning ability, the students involved in the actual design process was focused on teaching content, teaching reform, to build and improve enhance undergraduate project quality, to develop students' practical ability and creative ability of the curriculum and teaching model are discussed.
Key words Mechatronics System Design; engineering applications; innovation ability; practical ability
0 引言
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及信息處理技術(shù)、系統(tǒng)工程、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，是機(jī)械工程專業(yè)學(xué)科課程群中的核心課程。本課程技術(shù)含量高，內(nèi)容更新快，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、控制與信息處理等多學(xué)科的知識(shí)，完成對(duì)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化等一系列過程，具有很強(qiáng)的綜合性和工程實(shí)踐性，相比其它專業(yè)課程而言，課程建設(shè)和教學(xué)改革面臨更多問題，具有更大難度。
目前課程建設(shè)中存在的主要問題有：①教學(xué)內(nèi)容過分側(cè)重于工程科學(xué)理論知識(shí)的灌輸，缺少工程分析設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程應(yīng)用要求；②教學(xué)模式基本還是傳統(tǒng)的以教師傳授知識(shí)為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心” 的單向灌輸式教學(xué)模式方法仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際工程問題的機(jī)會(huì)很少。以上問題使得學(xué)生理論知識(shí)與工程實(shí)踐相脫離，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力薄弱，不能適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工程技術(shù)發(fā)展的要求。
1 課程教學(xué)改革研究
我校自1999年開設(shè)機(jī)電一體化專業(yè)方向以來，一直對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程建設(shè)和教學(xué)改革進(jìn)行了不斷的探索，現(xiàn)將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革的過程小結(jié)如下：
1.1 教學(xué)內(nèi)容改革
高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》16個(gè)重大專項(xiàng)之一，也是國(guó)家振興計(jì)劃的重要組成部分，因此在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，緊跟這一重大決策，響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，將典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專題作為主要內(nèi)容，在前續(xù)課程所講授的理論知識(shí)和工程應(yīng)用實(shí)例基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)，特別是數(shù)控專機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行較系統(tǒng)完整的學(xué)習(xí)，并循序漸進(jìn)地進(jìn)入實(shí)際設(shè)計(jì)過程，并最終完成數(shù)控專機(jī)的方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化、各元部件選型、軟件流程圖、電氣原理圖等所有理論設(shè)計(jì)和功能模塊細(xì)部設(shè)計(jì)過程。教學(xué)所用的工程設(shè)計(jì)案例大部分來自學(xué)校教師所承擔(dān)的實(shí)際科研項(xiàng)目，如數(shù)控電焊專機(jī)設(shè)計(jì)、錐齒輪傳動(dòng)質(zhì)量智能檢測(cè)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，避免了空泛地照搬教材進(jìn)行照本宣科，而是由教師指導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中自主查閱、了解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步掌握相關(guān)技能，并將所學(xué)所得結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)過程進(jìn)行鞏固，在此過程中，教師將自己的設(shè)計(jì)思路、方法和經(jīng)驗(yàn)毫無保留地對(duì)學(xué)生進(jìn)行傳授和討論，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等機(jī)電復(fù)合型工程技術(shù)能力的培養(yǎng)。這對(duì)于在校學(xué)生來說是非常難得的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，也真正體現(xiàn)出課程面向社會(huì)需求、面向工程應(yīng)用的實(shí)質(zhì)。
1.2 教學(xué)模式和教學(xué)方法改革
本課程是一門面向工程應(yīng)用，分析解決實(shí)際工程問題，對(duì)“系統(tǒng)”進(jìn)行“設(shè)計(jì)”和“整合優(yōu)化”的專業(yè)核心課程。因此在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生始終要以系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，以整體全局性的高度，對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)控專機(jī)進(jìn)行化整為零、化繁為簡(jiǎn)的分析，將一個(gè)大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)分解為各個(gè)子系統(tǒng)乃至各個(gè)單獨(dú)的功能模塊和功能部件的設(shè)計(jì)和選型，再經(jīng)過接口設(shè)計(jì)，將各功能模塊有機(jī)地融合在一起，組成一個(gè)整體性能高于各部件之和的完整系統(tǒng)。
在教學(xué)過程中，始終堅(jiān)持面向工程應(yīng)用，以學(xué)生為主體的模式，課堂時(shí)間主要用于重要理論和技能、關(guān)鍵問題和練習(xí)作業(yè)的學(xué)習(xí)和討論，其余所需知識(shí)技能交由學(xué)生課后通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等查閱設(shè)計(jì)案例、論文、產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)等相關(guān)資料和自學(xué)完成，同時(shí)學(xué)習(xí)運(yùn)用一些常用設(shè)計(jì)工具，并通過作業(yè)和小組討論等方式進(jìn)行鞏固，有疑難問題可提出并在全班進(jìn)行討論，最后在教師指點(diǎn)下得出正確結(jié)論。這種以具體工程設(shè)計(jì)任務(wù)為教學(xué)主線的方式讓學(xué)生明確意識(shí)到課內(nèi)外所學(xué)知識(shí)技能在實(shí)踐生產(chǎn)中大有用武之地，認(rèn)識(shí)到教師布置的作業(yè)均是完成設(shè)計(jì)任務(wù)必需環(huán)節(jié)，從而大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其在課堂上的注意力非常集中，課后能根據(jù)任務(wù)所需而主動(dòng)自發(fā)地進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論以完成任務(wù)，而不再像以往那樣由于不明白所學(xué)知識(shí)具體有何用處而造成理論和實(shí)際脫節(jié)，甚至產(chǎn)生忽視和厭學(xué)心理。在此過程中學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到自己理論知識(shí)上的薄弱點(diǎn)和缺少的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)參考相關(guān)理論知識(shí)和前人的方法經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)以往知識(shí)技能系統(tǒng)的缺失環(huán)節(jié)，并能及時(shí)將所遇到的問題及心得體會(huì)在課內(nèi)課外與教師和同組同學(xué)進(jìn)行交流討論，最終較系統(tǒng)完整地完成對(duì)各相關(guān)知識(shí)和技能進(jìn)行總結(jié)，并在工程項(xiàng)目中綜合應(yīng)用的過程。
本課程是涉及到機(jī)械、電子、控制、信息等多學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的一門交叉課程，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，普遍出現(xiàn)的情況是將本課程作為前續(xù)課程中“機(jī)”、“電” 、“控制”等學(xué)科知識(shí)的簡(jiǎn)單組合和回顧，導(dǎo)致本課程應(yīng)具有的系統(tǒng)性、綜合性、實(shí)踐性不能體現(xiàn)，與其余專業(yè)課程間也無法形成科學(xué)合理的承接脈絡(luò)。改革教學(xué)模式和方法后，以整個(gè)工程設(shè)計(jì)過程為主線，將所涉及到的各學(xué)科關(guān)鍵理論知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)性邏輯性的梳理，形成清晰的脈絡(luò)和層次，并指導(dǎo)學(xué)生在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中，有意識(shí)地綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、工具和技能，達(dá)到學(xué)以致用的目的。
例如，在講授“機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)”章節(jié)時(shí)，把握住“各子系統(tǒng)有機(jī)融合”這一本質(zhì)，讓學(xué)生不僅掌握書本上陳述的對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的性能要求等知識(shí)點(diǎn)，更要明白這些要求的提出不是孤立地從機(jī)械系統(tǒng)本身穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)出發(fā)，而更要從控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的角度來看待。通過運(yùn)用經(jīng)典控制理論中的時(shí)域分析和頻率分析兩種方法，了解機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)中系統(tǒng)阻尼比和無阻尼固有頻率這兩個(gè)最基本的參數(shù)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)變化引起的控制性能變化的過程、原理進(jìn)行分析推導(dǎo)，同時(shí)通過課堂上采用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真的實(shí)例演示，使學(xué)生了解這一控制設(shè)計(jì)領(lǐng)域的經(jīng)典工具，經(jīng)過教師指導(dǎo)和課后自學(xué)，掌握該軟件的基本使用方法并在設(shè)計(jì)中加以運(yùn)用，從而將控制工程領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)、技能與機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)緊密聯(lián)系起來。
又如，在進(jìn)行“伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”章節(jié)的教學(xué)時(shí)，通過課堂討論和課后作業(yè)，讓學(xué)生將伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以及交直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)等常用伺服電機(jī)的性能、特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合、性價(jià)比等主要指標(biāo)逐一進(jìn)行分析和比較，針對(duì)數(shù)控專機(jī)任務(wù)要求設(shè)計(jì)合適的驅(qū)動(dòng)方案，并查閱技術(shù)資料，完成電機(jī)選型計(jì)算以及電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的接口設(shè)計(jì)，從而將前續(xù)課程所學(xué)的機(jī)電控制知識(shí)通過設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)完整地運(yùn)用。
再如，在“控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，教師通過簡(jiǎn)要講解和演示PLC梯形圖編制、單片機(jī)編程和仿真、VB/VC++或LABVIEW等高級(jí)語言編程驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡等控制實(shí)例，使學(xué)生了解各控制系統(tǒng)的軟、硬件組成及其設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方法，課后自行查閱資料，對(duì)各種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、最新應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析總結(jié)，設(shè)計(jì)出合適的控制方案，并在課堂演示實(shí)例基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)運(yùn)用相關(guān)工具，進(jìn)行初步的控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。
運(yùn)用以上教學(xué)模式和方法，使學(xué)生在系統(tǒng)性地了解基礎(chǔ)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，迅速地掌握關(guān)鍵理論知識(shí)和必要技能，并有效地在工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中加以應(yīng)用，在培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實(shí)踐的能力方面頗有成效，為其今后的工程應(yīng)用和技術(shù)研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。
2 結(jié)論
我國(guó)政府在2006年初已將建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家確立為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，高質(zhì)量的工程科技人才正是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要力量。我國(guó)高校機(jī)電一體化專業(yè)必須積極面向社會(huì)的迫切需求，以培養(yǎng)能滿足產(chǎn)業(yè)需求、具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和綜合能力的機(jī)電一體化科研技術(shù)人才作為最重要的工作目標(biāo)。本文對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程――機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容建設(shè)和教學(xué)模式方法改革進(jìn)行了探討，提出了面向產(chǎn)業(yè)需求、面向工程應(yīng)用、以典型機(jī)電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專機(jī)設(shè)計(jì)過程為教學(xué)主線，以學(xué)生為主體，以學(xué)生參與實(shí)際設(shè)計(jì)的過程為教學(xué)重點(diǎn)等改革措施，以期逐步構(gòu)建科學(xué)合理的課程內(nèi)容體系和教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。
基金資助：重慶市重大教改項(xiàng)目“以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)的機(jī)械工程系列核心課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐（09-1-005）”
重慶理工大學(xué)高等教育研究立項(xiàng)項(xiàng)目 “《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究（2010009）”
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；執(zhí)行元件；方案設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展使得機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)原理和組成內(nèi)容等方面有了突破性的進(jìn)展，發(fā)展成為具有更廣泛意義的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)。廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由是驅(qū)動(dòng)元件與執(zhí)行件(或執(zhí)行機(jī)構(gòu))組成的可控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心。廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)最主要的特點(diǎn)就是可控性，它的輸出運(yùn)動(dòng)是由機(jī)構(gòu)參數(shù)和輸入函數(shù)共同決定的，改變控制程序就可使同一機(jī)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同需要的輸出運(yùn)動(dòng)或改進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，因此廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)無可比擬的優(yōu)越性和更大的設(shè)計(jì)空間。電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，可以說是現(xiàn)在世界上使用最普遍的裝置，如果沒有電機(jī)這樣的裝置，我們甚至無法想象我們這個(gè)世界會(huì)是什么樣子。但原始的電機(jī)的功能卻是單一的，就是接受電流以后轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)數(shù)是恒定的，然而，人們對(duì)生產(chǎn)、生活的速度要求卻是多種多樣的，由它帶動(dòng)的機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)的要求也是多種多樣化。
一、總體方案設(shè)計(jì)思路
1．總體設(shè)計(jì)要求
蓋板能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的打開及關(guān)閉是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下可靠地執(zhí)行勤務(wù)和值守任務(wù)的保障，也是遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從勤務(wù)狀態(tài)到戒備值守狀態(tài)快捷、可靠、準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。因此，為使此機(jī)電一體化執(zhí)行元件在遠(yuǎn)程操控的各種工作狀況下均能可靠地工作，其總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：(1)應(yīng)保證蓋板在關(guān)閉狀態(tài)下，密封可靠．具有防雨、防潮、防鹽霧侵入等功能，并且使關(guān)閉后的蓋板結(jié)構(gòu)牢同，具有防盜、防撬和防撞擊功能。保證此機(jī)電一體化執(zhí)行元件在承受較大的外力撞擊后，仍能正常可靠地工作，蓋板仍能正常、輕松地開啟。(2)蓋板的開啟和關(guān)閉應(yīng)平穩(wěn)、可靠、快捷，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扁閉和應(yīng)急人工手動(dòng)啟閉。具有機(jī)電聯(lián)動(dòng)互鎖功能，保證自動(dòng)啟閉可靠、準(zhǔn)確，手動(dòng)扁閉輕松、方便，不誤動(dòng)，不鎖死。(3)此機(jī)電一體化執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊、體積小、重量輕，以便于在整個(gè)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)布置。(4)所控制的蓋板在開啟位置同樣應(yīng)保持鎖定狀態(tài)，并能保證在承受高頻、強(qiáng)沖擊載荷作用下不致松脫，從而造成誤關(guān)閉的現(xiàn)象。
根據(jù)以上總體設(shè)計(jì)的要求，初步設(shè)想蓋板采用骨架式蒙皮結(jié)構(gòu)，為防止盜撬并適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，蓋板的啟閉門軸以及啟閉用機(jī)電器件在蓋板關(guān)閉的狀態(tài)下均應(yīng)藏在平臺(tái)本體的內(nèi)側(cè)。蓋板關(guān)閉的鎖定裝置考慮采用具有防盜撬功能，能同時(shí)承受縱橫向載荷的卡板式機(jī)械電子雙控互鎖式門鎖，要求門鎖在蓋板承受較大的撞擊后，仍不失效且能正常開啟。另外，卡鎖裝置應(yīng)與蓋板自動(dòng)啟閉驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)采用電子開鎖時(shí)，應(yīng)在開鎖同時(shí)，接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電磁離合器，使蓋板自動(dòng)啟閉。而當(dāng)采用機(jī)械開鎖時(shí)，則應(yīng)切斷驅(qū)動(dòng)電源并使離合器分離。
2．機(jī)電一體化執(zhí)行元件組成和接口
本文所研究的機(jī)電一體化執(zhí)行元件主要分為三個(gè)部分：機(jī)械部分、電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分、信號(hào)檢測(cè)及控制部分，機(jī)械部分主要包括蓋板、滑軌、減速器、絲杠等構(gòu)件。電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電磁離合器以及卡鎖電磁鐵等構(gòu)件。信號(hào)檢測(cè)及控制部分主要有單片機(jī)、各傳感器及數(shù)據(jù)傳輸總線組成。機(jī)械部分和電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分完成整個(gè)過程巾的運(yùn)動(dòng)和能屠傳遞，信號(hào)檢測(cè)及控制部分負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和接收蓋板的狀態(tài)信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行存儲(chǔ)、變換等處理，并發(fā)送指令給驅(qū)動(dòng)電路，以完成規(guī)定動(dòng)作。
二、各組成部分方案設(shè)計(jì)
1．機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
本機(jī)電一體化執(zhí)行元件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、離合器和絲杠等組成。通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)減速器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再通過與之配合的螺母把絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯w板的平行運(yùn)動(dòng)，從而控制蓋板的打開與關(guān)閉。減速器采用齒輪減速，主要是考慮其體積小，重量輕，傳遞轉(zhuǎn)矩大，并且啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小。采用滾珠絲杠主要是考慮其傳動(dòng)比大，軸向推力大，可使蓋板肩閉輕松方便，另外，滾珠絲杠為非自鎖絲柙，其傳動(dòng)具有可逆性，當(dāng)位于減速器與滾珠絲杠之間的離合器脫離時(shí)，蓋板町采用手動(dòng)啟閉，而不會(huì)由于傳動(dòng)鏈逆向自鎖而卡死。
2．機(jī)電一體化執(zhí)行元件工作流程分析
此機(jī)電一體化執(zhí)行元件要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，通過操作上位機(jī)發(fā)出指令來控制遠(yuǎn)程的電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)來控制蓋板的打開和關(guān)閉。并通過檢測(cè)裝置檢測(cè)蓋板的位置和工作情況，并把蓋板的工作狀態(tài)反饋給上位機(jī)。在本機(jī)電一體化執(zhí)行元件中主要是對(duì)蓋板打開以及閉合的控制、卡銷電磁鐵和電磁離合器的控制。經(jīng)過各方面的考慮，其中包括成本的考慮，選擇采用位置控制的方式。通過對(duì)被控對(duì)象位置的檢測(cè)達(dá)到系統(tǒng)控制的目的。蓋板開啟至工作位置時(shí)的鎖定可采用常閉式電磁鐵控制鎖定銷的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。在開啟位置卡鎖電磁鐵斷電將蓋板鎖定。而要將蓋板關(guān)閉時(shí)，電磁鐵工作，蓋板解鎖，即可在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下關(guān)閉。蓋板的鎖定機(jī)構(gòu)要同時(shí)具有手工解鎖功能，以備手動(dòng)啟閉蓋板之需。
三、信號(hào)檢測(cè)與控制部分方案設(shè)計(jì)
在蓋板平臺(tái)的控制系統(tǒng)中，單片機(jī)控制器通過CAN總線可以從上位機(jī)獲得控制指令和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，控制器輸出的控制信號(hào)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器處理后控制直流電動(dòng)機(jī)，從而控制蓋板的運(yùn)動(dòng)。主控模塊作為控制系統(tǒng)的核心部分對(duì)此機(jī)電一體化執(zhí)行元件進(jìn)行統(tǒng)一安排和調(diào)度，它通過分析監(jiān)控平臺(tái)傳送的控制指令、系統(tǒng)狀態(tài)和全局環(huán)境信息，規(guī)劃蓋板運(yùn)動(dòng)的軌跡并完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制。控制部分實(shí)現(xiàn)的功能：(1)實(shí)現(xiàn)蓋板的開關(guān)動(dòng)作：在單片機(jī)的作用下，控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)蓋板的開關(guān)動(dòng)作。(2)實(shí)現(xiàn)微機(jī)軟件控制蓋板：利用計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的通信，完成蓋板的開關(guān)動(dòng)作。其中系統(tǒng)的主要部分就是單片機(jī)控制外部電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及單片機(jī)和上位計(jì)算機(jī)的通信。這兩個(gè)功能正是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的關(guān)鍵技術(shù)，本論文在后面的章節(jié)中將會(huì)著重介紹這兩個(gè)方面的功能。此系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)使用方便：體積小，重量輕，不占用太多的空間。(2)操作簡(jiǎn)單：操作人員通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)蓋板的開關(guān)動(dòng)作。(3)程序簡(jiǎn)單：無論是計(jì)算機(jī)還是單片機(jī)的程序都很簡(jiǎn)單，不占用太多的程序空間。(4)成本低：使用最為簡(jiǎn)單的控制方案。本系統(tǒng)對(duì)蓋板的控制更加智能化，開關(guān)過程更加可控化，可以利用一個(gè)單片機(jī)控制多個(gè)蓋板的開關(guān)動(dòng)作。甚至可以通過微機(jī)和單片機(jī)的連接，在用戶的可視化窗口上隨時(shí)控制蓋板的開關(guān)，從而形成一個(gè)較為智能的蓋板控制系統(tǒng)。基于單片機(jī)的蓋板檢測(cè)與控制系統(tǒng)可以分為：(1)微機(jī)及控制軟件：提供用戶微機(jī)程序界面，并將用戶對(duì)蓋板的操控轉(zhuǎn)化為控制指令發(fā)送到下位機(jī)。(2)單片機(jī)控制單元：監(jiān)測(cè)和接收外部狀態(tài)信號(hào)，并發(fā)送指令給驅(qū)動(dòng)電路，控制蓋板的開關(guān)。(3)驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)蓋板的電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)蓋板的開關(guān)。(4)檢測(cè)部分：利用傳感器檢測(cè)各器件的狀態(tài)，并進(jìn)行反饋。
總之，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是機(jī)電一體化技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，促使系統(tǒng)的智能化程度越來越高，并日益成為此類執(zhí)行元件發(fā)展的一大趨勢(shì)。
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