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第1篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；基本概念；核心技術(shù)；發(fā)展進(jìn)程；發(fā)展方向

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

隨著現(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?！皺C(jī)電一體化”意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。這一名稱已得到包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)的承認(rèn)，我國(guó)的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。

一、機(jī)電一體化技術(shù)基本概念

機(jī)電一體化技術(shù)是在微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ)，對(duì)各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運(yùn)動(dòng)傳遞，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，能量變換進(jìn)行研究，使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。

二、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

1、機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

4、自動(dòng)控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

5、傳感檢測(cè)技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程

1、數(shù)控機(jī)床問(wèn)世：自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已50個(gè)年頭。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。

2、微電子技術(shù)的發(fā)展：我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3、激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)：以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展方向

20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新支；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(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有：

1、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，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)。

2、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)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3、自動(dòng)化：所謂自動(dòng)化技術(shù)，是指人類利用各種技術(shù)手段和方法來(lái)代替人去完成各種測(cè)試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實(shí)預(yù)期的目標(biāo)、功能。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行目標(biāo)。

4、綠色化：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。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)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(wú)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。

第2篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；數(shù)控機(jī)床；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的更新進(jìn)步，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。由于大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是微型電子計(jì)算機(jī)的空前發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的相互交叉和相互滲透，并使機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)在系統(tǒng)論、信息論和控制論的基礎(chǔ)上有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成了機(jī)電一體化技術(shù)。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的典型代表在當(dāng)今制造業(yè)中扮演著非常重要的角色，本文就機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

1 機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化的基本概念是根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)。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)的不斷發(fā)展。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)---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)，成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內(nèi)容。并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱，是綜合運(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)，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。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。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，還能賦予許多新的功能。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，但是發(fā)展到機(jī)電一體化后?！皺C(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，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。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。因此，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)。

2 機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。在機(jī)械與電子相互結(jié)合的實(shí)踐中，機(jī)電一體化不斷對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)提出更高的要求（如結(jié)構(gòu)更新穎、體積更小、質(zhì)量更輕、精度更高、動(dòng)態(tài)性能更好等），使現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)發(fā)生了很大改變。所謂數(shù)控機(jī)床，它主要還是一臺(tái)用來(lái)加工零件的設(shè)備，但其在應(yīng)用機(jī)電一體化之后，已不再是原來(lái)意義上簡(jiǎn)單的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)、各個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給傳動(dòng)都由單獨(dú)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且各個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體部分相對(duì)于以往的普通機(jī)床做了很大的改進(jìn)，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）采用了全封閉或半封閉防護(hù)裝置。數(shù)控機(jī)床采用封閉防護(hù)裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來(lái)意外傷害。（2）采用自動(dòng)排屑裝置。數(shù)控機(jī)床大都采用斜床身結(jié)構(gòu)布局，便于采用自動(dòng)排屑機(jī)，排屑方便。（3）主軸速高，工件裝夾安全可靠。數(shù)控機(jī)床主軸箱大都由電主軸或傳統(tǒng)機(jī)械主軸單元加變頻電動(dòng)機(jī)和變頻器組成，以適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速要求；采用液壓卡盤(pán)，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時(shí)也降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）可自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床都采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，在加工過(guò)程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。（5）主、進(jìn)給傳動(dòng)分離。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)采用了各自獨(dú)立的伺服電機(jī)，使傳動(dòng)鏈變得簡(jiǎn)單、可靠。同時(shí)各電機(jī)既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。這些都是機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的成功應(yīng)用。

2.2 自動(dòng)控制等技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床中，主要采用高精度定位控制、速度控制等自動(dòng)控制技術(shù)，來(lái)保證數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。信息處理技術(shù)包括信息的輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)及輸出，它們大都依靠計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行，因此計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息處理技術(shù)是密切相關(guān)的。所謂數(shù)控機(jī)床，其與普通機(jī)床的最大區(qū)別即在于“數(shù)控”，數(shù)控就好比給一臺(tái)機(jī)器裝上了一個(gè)“腦袋”，這是機(jī)電一體化應(yīng)用中最為普遍的一點(diǎn)，同時(shí)它也是數(shù)控機(jī)床的核心。這部分集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多項(xiàng)機(jī)電一體化技術(shù)，通過(guò)接收操作者通過(guò)輸入裝置輸入的加工機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用信息，經(jīng)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理后，發(fā)出相應(yīng)的脈沖到伺服系統(tǒng)，以驅(qū)動(dòng)機(jī)床。如廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的可編程控制器（PLC），它主要是接收數(shù)控裝置的 M、S、T 指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床的相應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)接收操作面板和機(jī)床的 I/O 信號(hào)，送給數(shù)控裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令來(lái)控制數(shù)控裝置的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。數(shù)控機(jī)床中，計(jì)算機(jī)與信息處理裝置指揮整個(gè)產(chǎn)品的運(yùn)行，信息處理是否準(zhǔn)確、及時(shí)，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。

2.3 執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床中的伺服系統(tǒng)主要包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元、主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)等，完成接收數(shù)控裝置輸出的指令信息，經(jīng)功率放大后，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定的路徑運(yùn)動(dòng)，以加工出符合要求的零件。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要研究對(duì)象是執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)裝置。執(zhí)行元件一方面通過(guò)電氣接口與數(shù)控裝置相連，以接收數(shù)控裝置的控制指令；另一方面又通過(guò)機(jī)械接口與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，因此伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是直接執(zhí)行操作的技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等具有決定性的影響。伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的成功應(yīng)用，使得數(shù)控機(jī)床具有較高的精度與穩(wěn)定性。

2.4 檢測(cè)與傳感技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床中測(cè)量與反饋是由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，它們將檢測(cè)到的信號(hào)反饋至比較電路，經(jīng)信號(hào)比較和信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)機(jī)床，以準(zhǔn)確的速度做準(zhǔn)確的定位。這是由于檢測(cè)與傳感技術(shù)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)，它主要是將所測(cè)得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號(hào)燈轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一規(guī)格的電信號(hào)輸入到信息處理系統(tǒng)中，并由此產(chǎn)生出相應(yīng)的控制信號(hào)以決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)作幅度。傳感與檢測(cè)技術(shù)是數(shù)控機(jī)床不可或缺的一部分，它實(shí)現(xiàn)的是數(shù)控機(jī)床自身的實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測(cè)，保證每一個(gè)行動(dòng)都按照下發(fā)的指令去操作，從而有效地保證了機(jī)床的正常運(yùn)行與產(chǎn)品的質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的更新進(jìn)步，和微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)本身也發(fā)生了巨大變革。以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)逐步向機(jī)械領(lǐng)域滲透并與機(jī)械技術(shù)有機(jī)結(jié)合所形成的機(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、生產(chǎn)方式及管理體系均發(fā)生了重大改變，從而使工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的“機(jī)電一體化時(shí)代”。機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。

參考文獻(xiàn)：

［1］袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2006

第3篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；概念；核心技術(shù)；應(yīng)用

Abstract: the development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution. In engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development. This article mainly for mechanical and electrical integration concept, core technology, mechanical and electrical integration advantages and application of a simple discusses, for we exchange.

Keywords: mechanical and electrical integration; Concepts; The core technology; application

中圖分類號(hào)：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

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(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)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(lái)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)。

二、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

機(jī)械本體技術(shù)。

現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

傳感技術(shù)。

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

信息處理技術(shù)。

為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件- 傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

接口技術(shù)。

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

（六）軟件技術(shù)。

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

三、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(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。

第4篇

關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化； 特點(diǎn)； 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-8631（2011）06-0113-02

一、機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化技術(shù)是在微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ)，對(duì)各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運(yùn)動(dòng)傳遞，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，能量變換進(jìn)行研究，使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。

二、機(jī)電一體化的發(fā)展概況

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(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)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(kāi)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(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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。

三、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(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)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)。

1．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。

2．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。

3．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(guò)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(lái)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。

4．信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測(cè)系統(tǒng)反饋的信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策，以對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制，實(shí)現(xiàn)控制功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。

5．執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是運(yùn)動(dòng)部件，常采用機(jī)械、電液、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對(duì)象不同而有較大的差異。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個(gè)產(chǎn)品的性能，因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機(jī)電一體化產(chǎn)品的五個(gè)組成部分在工作時(shí)相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上，各組成部分通過(guò)各種接口及其相應(yīng)的軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

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(shuō)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。

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(kāi)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(jué)、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(kāi)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(guò)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(lái)的好處可以肯定，無(wú)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(lái)美好的前程。

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、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟?lái)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(lái)，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。

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(guò)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。

5.綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)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(guò)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(wú)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。

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(kāi)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(lái)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(lái)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)電一體化產(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(lái)的。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(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。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004．

第5篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；傳感器；檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 06-0100-01

目前，我國(guó)在傳感器上的研制與傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有所成就，但是與外國(guó)的很多先進(jìn)技術(shù)還具有很大的差距。機(jī)電一體化是現(xiàn)代科技發(fā)展下的產(chǎn)物，它在各個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用，并且起著非常大的作用。本文主要介紹傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本概念，和傳感器檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

一、傳感器與機(jī)電一體化的介紹及聯(lián)系

（一）傳感器的概念

在工程作業(yè)中，能按照固定規(guī)律將一種量轉(zhuǎn)換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具，我們稱它為傳感器。傳感器和人類的器官有相同點(diǎn)，并且在人類器官上有所延伸。在信息化的社會(huì)中，人們通常也利用傳感器檢測(cè)力、壓力、速度、溫度、流量、濕度、生物量以及更多的非電量信息來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。

（二）機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介

日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所對(duì)機(jī)電一體化提出的解釋在國(guó)際上被首次認(rèn)可，也可以說(shuō)是機(jī)電一體化的初步定義，“機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而成的系統(tǒng)總稱”。從它的定義上能看出，機(jī)電一體化技術(shù)涉及到了很多方面，例如，機(jī)械制造技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)等等。

（三）傳感器與機(jī)電一體化的聯(lián)系

傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中起到非常關(guān)鍵的作用，它不僅能控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常運(yùn)作，還能在各種程度上為機(jī)電一體化提供相關(guān)運(yùn)作的信息。在具體的操作上，傳感器主要的作用是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身、操作對(duì)象以及作業(yè)環(huán)境。從此可以看出，克服種種自身與環(huán)境帶來(lái)的影響，并且能夠準(zhǔn)備，快捷的獲取到所需的信息，才能使機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率提高。所以，沒(méi)有傳感器對(duì)信息精確、快速的處理，就沒(méi)有機(jī)電一體化的高水平工作效率。機(jī)電一體化在某種程度上帶動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，而傳感器技術(shù)水平的高低，很大程度上影響著機(jī)電一體化的自動(dòng)功能，傳感器技術(shù)水平越高，自動(dòng)化水平就越高。

二、傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化中的具體應(yīng)用

（一）機(jī)器人需要傳感器

機(jī)器人是自動(dòng)化科技的代表產(chǎn)物，它的自動(dòng)化程度在某些方面實(shí)現(xiàn)了很大的突破。它之所以具備良好自動(dòng)化功能，在操作中能夠準(zhǔn)確無(wú)誤，其中主要原因是傳感器的作用。傳感器在機(jī)器人內(nèi)部感知到自身、外部或者操作對(duì)象的狀態(tài)，從而對(duì)信息進(jìn)行處理，比如，速度、加速度、方向、位置等等。

（二）機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)。

1.切削過(guò)程和機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中的傳感技術(shù)應(yīng)用

切削過(guò)程中，傳感器的主要作用是對(duì)提高切削過(guò)程的效率、制造成本和對(duì)金屬材料的切割的檢測(cè)。傳感器通過(guò)對(duì)切削力、切削過(guò)程振動(dòng)、切削過(guò)程的聲音發(fā)射和切削過(guò)程中電機(jī)的功率等傳感參數(shù)的檢測(cè)，來(lái)對(duì)切削過(guò)程中的切削力、振動(dòng)的變化進(jìn)行有效的辨識(shí)。在機(jī)床的運(yùn)行方面，傳感器的主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測(cè)與控制、軸承和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及安全性進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果具體有機(jī)床故障停留時(shí)間、工件的粗糙程度、加工過(guò)程中的準(zhǔn)確度和精度、液的流量和機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)等傳感參數(shù)。

2.工件加工過(guò)程的傳感

對(duì)工件的過(guò)程監(jiān)視是傳感器在工程與研究中最早的應(yīng)用，同時(shí)在此中也是應(yīng)用最廣泛的，但在很早的時(shí)候傳感器技術(shù)在工件制作的過(guò)程中只起到對(duì)質(zhì)量的監(jiān)控，直到20世紀(jì)80年代，傳感器才同時(shí)應(yīng)用在工件的識(shí)別和安裝位置上。主要表現(xiàn)在檢測(cè)用來(lái)加工工件的工作過(guò)程是否符合工件加工的標(biāo)準(zhǔn)程序、即將被加工的工件是否是當(dāng)前要求被加工的工件、工件所安裝的具置是否是當(dāng)前工件要求安裝的位置。

（三）傳感器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的主要工作過(guò)程是利用數(shù)控技術(shù)中的數(shù)字信號(hào)對(duì)機(jī)床的工作過(guò)程進(jìn)行控制，也就是說(shuō)將刀具的具體運(yùn)行過(guò)程與路線以數(shù)字信號(hào)的形式記錄下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的識(shí)別發(fā)出信號(hào)，使機(jī)床上的工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而加工出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的零件。

三、傳感檢測(cè)技術(shù)的地位和作用

傳感檢測(cè)技術(shù)不僅是機(jī)電一體化中不可缺少的技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在很大程度上傳感器的檢測(cè)技術(shù)影響著自動(dòng)化系統(tǒng)的質(zhì)量。在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，只有利用傳感器的檢測(cè)技術(shù)對(duì)各方面參數(shù)進(jìn)行檢查，才能使整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)正常的工作。在科技高速發(fā)展的今天，不論是生活中還是生產(chǎn)中都能利用到檢測(cè)傳感技術(shù)。例如，部分儀器設(shè)備、辦公設(shè)備、家電中的計(jì)算機(jī)繼承制造系統(tǒng)、CNC機(jī)床、大型發(fā)電機(jī)等等。在國(guó)防事業(yè)和裝備武器上，傳感檢測(cè)技術(shù)同樣有著重要的作用。可以看出，傳感檢測(cè)技術(shù)在提高生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)控檢測(cè)手段、控制產(chǎn)品質(zhì)量等方面都推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)論從宇宙到陸地，從陸地到海洋，從頂尖技術(shù)到基礎(chǔ)知識(shí)，從復(fù)雜的大型自動(dòng)化設(shè)備到社會(huì)中每個(gè)細(xì)節(jié)，傳感檢測(cè)技術(shù)都扮演著重要的角色。

四、我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展方向

精度的發(fā)展：在原有的基礎(chǔ)上研究出更加具有靈敏度、準(zhǔn)確度、靈活性的傳感器；可靠性的發(fā)展。傳感器的抗溫度性能、抗壓力性能、抗干擾性能都是影響傳感器可靠性的關(guān)鍵因素，所以我們應(yīng)該注重這些因素，增強(qiáng)傳感器的可靠性；微型化發(fā)展：努力開(kāi)發(fā)出更好的材料與技術(shù)使傳感器微型化的理想成為現(xiàn)實(shí)；節(jié)能性發(fā)展：傳感器的工作是建立在電源的基礎(chǔ)上的，既耗費(fèi)能源又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以我們應(yīng)該努力研制出不靠電源的傳感器。

總之，雖說(shuō)目前我國(guó)在傳感器上的研制與傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有所成就，但是與外國(guó)的很多先進(jìn)技術(shù)還具有很大的差距。所以，我們應(yīng)該從研究手法和設(shè)備上做出提高，從而使傳感器與檢測(cè)技術(shù)在整體的運(yùn)用上有所增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

第6篇

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了很大的提高，其中機(jī)電一體化技術(shù)的逐步發(fā)展和成熟應(yīng)用，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要技術(shù)支撐。本文從機(jī)電一體化的基本內(nèi)涵入手，分析該技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用，以期為汽車的生產(chǎn)制造提供有意義的參考。

【關(guān)鍵詞】汽車制動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)電一體化 應(yīng)用

近些年來(lái)，隨著我國(guó)科技的迅猛發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的全面普及，促進(jìn)了機(jī)電一體化學(xué)科的產(chǎn)生。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)電一體化以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅有效提高機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，更可以為產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航，從而發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。

1 機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化又被稱為機(jī)械電子學(xué)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相融合構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科，具有較強(qiáng)的綜合學(xué)科性質(zhì)，內(nèi)容豐富，涉及面廣。目前，機(jī)電一體化發(fā)展方向主要指向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化以及系統(tǒng)化等。

機(jī)電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項(xiàng)特點(diǎn)：

1.1 安全系數(shù)高

通過(guò)設(shè)置警報(bào)系統(tǒng)、安裝檢驗(yàn)以及保護(hù)程序，可以有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，通過(guò)開(kāi)啟安全防護(hù)模式的方式，避免安全事故發(fā)生和減少事故造成的損失。

1.2 精確性好

由于機(jī)電一體化的數(shù)字化特征相當(dāng)明顯，對(duì)于機(jī)械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產(chǎn)的性能。

1.3 簡(jiǎn)單高效

通過(guò)運(yùn)用數(shù)字加工和程序編輯等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，機(jī)電一體化能夠快速完成機(jī)械的制造與加工，使用性能相對(duì)較高。

1.4 功能多樣

由于機(jī)電一體化本身就脫胎于多門學(xué)科的融合，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，而且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其市場(chǎng)前景值得期待與展望。

2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)電一體化的應(yīng)用背景

自從一百多年前汽車發(fā)明以來(lái)，汽車制動(dòng)系統(tǒng)歷經(jīng)數(shù)個(gè)發(fā)展重要階段，逐漸由最初的一組簡(jiǎn)單的機(jī)械制動(dòng)裝置演變?yōu)閭鹘y(tǒng)油液制動(dòng)系統(tǒng)與防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對(duì)安全出行的要求越來(lái)越高，加之汽車生產(chǎn)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，汽車質(zhì)量和性能越來(lái)越成為人們購(gòu)車、用車的重要參考依據(jù)。作楸U掀車行駛安全的汽車制動(dòng)系統(tǒng)，其重要地位是不言而喻的，因此對(duì)于汽車制動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展的呼聲也日益增長(zhǎng)。在此情況下，機(jī)電一體化技術(shù)的成熟給汽車制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)和完善提供了全新的思路，通過(guò)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，用電路控制替代油液控制的全新系統(tǒng)將隨之出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。這個(gè)系統(tǒng)，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞電信號(hào)，從而有效縮短了汽車制動(dòng)反應(yīng)的時(shí)間間隔，該技術(shù)被稱為BBW系統(tǒng)。

3 在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)電一體化的應(yīng)用技術(shù)

3.1 相關(guān)主要技術(shù)

機(jī)電一體化涉及的主要技術(shù)，包括以下幾種類型：

3.1.1 基礎(chǔ)技術(shù)

機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，仍然離不開(kāi)機(jī)械技術(shù)，但BBW系統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，其對(duì)于精密性的要求相對(duì)較高。由于運(yùn)用了機(jī)電一體化的技術(shù)，電子技術(shù)逐漸取代了過(guò)去許多由機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)的操作，而電子技術(shù)的特殊性和自身局限性，決定了對(duì)數(shù)字及信號(hào)的控制的精密性要求更高。

3.1.2 信息技術(shù)

信息技術(shù)的主要內(nèi)容，是對(duì)信息進(jìn)行數(shù)字化管理，通過(guò)傳輸汽車零部件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一在信息處理器中進(jìn)行集中處理，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)控制技術(shù)，提高信息管理的質(zhì)量和效率。

3.1.3 傳感技術(shù)

在經(jīng)過(guò)測(cè)量信號(hào)檢測(cè)器后，由信息處理裝置接收各項(xiàng)參數(shù)，從而保障設(shè)備的數(shù)據(jù)信息的快速全面處理。

3.1.4 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)能夠幫助對(duì)汽車進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并且能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)汽車的狀態(tài)，提高汽車運(yùn)行的穩(wěn)定系數(shù)和安全性能。

3.1.5 驅(qū)動(dòng)技術(shù)

在該技術(shù)中，機(jī)電一體化主要是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，由執(zhí)行元件完成傳達(dá)任務(wù)，一方面將指令傳達(dá)給執(zhí)行組織，另一方面將執(zhí)行效果回饋控制系統(tǒng)。

3.2 BBW系統(tǒng)的核心技術(shù)

BBW系統(tǒng)的重要組成部分，由ECU中央電子控制單元、車輪制動(dòng)模塊以及電子踏板模塊三部分共同組成。由于其傳遞的是電流而非壓縮空氣或者液壓油，傳遞的媒介是電線而很少用到機(jī)械，因此可以減少傳感設(shè)備以及管線通道。

BBW系統(tǒng)運(yùn)作的主要原理，是踩下汽車的制動(dòng)踏板，啟動(dòng)汽車制動(dòng)裝置，該踩踏的信號(hào)就通過(guò)腳踏板進(jìn)行傳輸，信號(hào)傳輸?shù)慕K端是電路控制板塊，再經(jīng)電子控制機(jī)械的功能單元啟動(dòng)電機(jī)部位。此時(shí)，經(jīng)過(guò)皮帶、齒輪等機(jī)械裝置的相互作用，絲桿開(kāi)始發(fā)生旋轉(zhuǎn)，沿著其旋轉(zhuǎn)的方向，止推螺母進(jìn)行移動(dòng)，并且在移動(dòng)的過(guò)程中與制動(dòng)品的活塞部位發(fā)生摩擦，進(jìn)而壓制制動(dòng)的摩擦片，將其壓制在制動(dòng)盤(pán)當(dāng)中。上述這一系列動(dòng)作完成時(shí)，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車的制動(dòng)操作。

如果需要解除對(duì)汽車的制動(dòng)，重新啟動(dòng)汽車開(kāi)始行進(jìn)，就要松下制動(dòng)腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉(zhuǎn)的反方向自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，從而使壓制逐漸減輕直至消失，此時(shí)制動(dòng)活塞器就會(huì)因壓力的產(chǎn)生而使密封圈恢復(fù)初始狀態(tài)，如此一來(lái)，制動(dòng)盤(pán)由于平衡被打破，促使制動(dòng)活塞器回歸到原來(lái)的位置，制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)摩擦片也就相互脫離了。

3.3 完善BBW系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

BBW雖然給汽車制動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)了相當(dāng)大的變革，但同時(shí)也存在一些亟待解決的問(wèn)題。一是控制系統(tǒng)的失效處理問(wèn)題。由于不存在獨(dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng)，不論是ECU元件失去效用，還是傳感器失靈，抑或者是制動(dòng)器本身或線束出現(xiàn)故障，都需要一個(gè)備用系統(tǒng)以保障制動(dòng)的基本性能，在電子控制單元發(fā)生故障時(shí)，自行啟動(dòng)且不會(huì)影響到現(xiàn)有系統(tǒng)的完整性。二是抗干擾處理問(wèn)題。目前的抗干擾技術(shù)主要分為兩種，即對(duì)稱式和非對(duì)稱式的抗干擾處理技術(shù)，能夠?yàn)槠囋谛旭傔^(guò)程中減少和避免其他信號(hào)的干擾提供充分的保障，但各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。三是控制系統(tǒng)的模塊化處理。由于不同的車型對(duì)軟件和硬件的需求不同，如何實(shí)際汽車制動(dòng)系統(tǒng)的兼容性，以適應(yīng)各種車型的需要，從而實(shí)現(xiàn)模塊化處理，是一個(gè)重要的難題。

4 結(jié)語(yǔ)

BBW系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠在最大限度范圍內(nèi)提高汽車制動(dòng)的安全性，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展具有十分重要的作用。BBW是未來(lái)制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。尤其是近年來(lái)隨著電子元件成本的一路下滑，機(jī)電一體化已經(jīng)不再是難以企及的高昴技術(shù)與設(shè)備，不僅是汽車制造業(yè)，更會(huì)在各行業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的運(yùn)用，從而使人們的生活越來(lái)越便捷，越來(lái)越舒服，也越來(lái)越安全。

參考文獻(xiàn)

第7篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 主功能 動(dòng)力功能信息處理功能 控制功能

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(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)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(lái)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(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)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(guò)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。

（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(guò)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(guò)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)。

（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(guò)改變控制程序來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(wàn)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(pán)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(lái)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(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)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(guò)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(lái)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。

第8篇

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)教學(xué)法；機(jī)電一體化；應(yīng)用

1.引言

機(jī)電一體化技術(shù)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和保證，在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中起到了重要的作用，同時(shí)越來(lái)越高的自動(dòng)化水平也是目前世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。機(jī)電一體化，主要是指將機(jī)械、電子、通信、控制等方面的內(nèi)容整合在一起，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化機(jī)械控制的自動(dòng)化管理的重要途徑，其發(fā)展呈現(xiàn)出顯著的智能化、自動(dòng)化趨勢(shì)。然而，由于機(jī)電一體化教學(xué)具有較為復(fù)雜的課程設(shè)置和枯燥的課程內(nèi)容，因此在實(shí)際的課程教學(xué)中很難充分的調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性，對(duì)于實(shí)際的教學(xué)效果也就大打折扣。系統(tǒng)教學(xué)法的應(yīng)用可以推動(dòng)機(jī)電一體化教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用化發(fā)展，使得教學(xué)的內(nèi)容更加切進(jìn)實(shí)際，對(duì)于提高教學(xué)的效果具有很大的幫助。

2.系統(tǒng)教學(xué)法

系統(tǒng)教學(xué)法，指的是整個(gè)的教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程是以一個(gè)系統(tǒng)化的教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)的，并且根據(jù)機(jī)電一體化培養(yǎng)方案對(duì)學(xué)生從系統(tǒng)化的角度進(jìn)行知識(shí)的講解和分析，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解能力和對(duì)于知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣。系統(tǒng)教學(xué)法的主要特點(diǎn)是能夠立足于一個(gè)系統(tǒng)化的概念，將全部的教學(xué)實(shí)踐都集中于這個(gè)系統(tǒng)化的概念周圍，在教學(xué)中樹(shù)立起一個(gè)系統(tǒng)化的概念，以更好的幫助學(xué)生建立起對(duì)于課程知識(shí)的整體、系統(tǒng)化的結(jié)構(gòu)，形成對(duì)于所學(xué)知識(shí)的貫穿和連貫，其強(qiáng)調(diào)的是學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)的整體性和系統(tǒng)化。

系統(tǒng)教學(xué)法的實(shí)現(xiàn)是基于系統(tǒng)化的概念，學(xué)生在通過(guò)系統(tǒng)化的知識(shí)學(xué)習(xí)后，能夠?qū)⑺鶎W(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)系統(tǒng)中，并且結(jié)合系統(tǒng)中不同部分之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分的功能和作用進(jìn)行詳細(xì)的研究。運(yùn)用系統(tǒng)教學(xué)法對(duì)于任課教師提出了更高的要求，其不僅要求教師具備較高的專業(yè)技能和理論知識(shí)，同時(shí)還需要教師在教學(xué)的環(huán)節(jié)中充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，同時(shí)在教學(xué)的過(guò)程中不斷的給學(xué)生灌輸技術(shù)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的思想。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)能力，提高學(xué)生參與社會(huì)實(shí)踐的積極性有著重要的作用。尤其是在未來(lái)的工作中，所要涉及到的知識(shí)和內(nèi)容較多，系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

3.系統(tǒng)教學(xué)法在機(jī)電一體化教學(xué)中應(yīng)用的必要性

在以往的傳統(tǒng)機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)踐中，通常情況下是設(shè)置某一門課程作為整個(gè)教學(xué)的中心，過(guò)分的追求該課程的教學(xué)完整性，對(duì)于整個(gè)的課程教學(xué)體系則容易忽略，因此，也就造成了機(jī)電一體化教學(xué)缺乏基本的系統(tǒng)性和完整性。然而，系統(tǒng)教學(xué)法正是克服了傳統(tǒng)教學(xué)法的這一缺點(diǎn)，其運(yùn)用系統(tǒng)化的觀點(diǎn)對(duì)整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行理解，從整體的角度對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，打破以前的學(xué)科阻隔，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)化、整體的思考能力有著十分重要的意義。針對(duì)機(jī)電一體化的傳統(tǒng)教學(xué)法和系統(tǒng)化教學(xué)法，其區(qū)別主要有：

首先，傳統(tǒng)教學(xué)法一般在教學(xué)的過(guò)程中都需要嚴(yán)格的遵照循序漸進(jìn)的順序進(jìn)行，依次按照基礎(chǔ)課、專業(yè)課基礎(chǔ)課、專業(yè)課的順序進(jìn)行學(xué)習(xí)，其開(kāi)始的基礎(chǔ)課程相互之間是獨(dú)立的，通過(guò)最后的專業(yè)課將基礎(chǔ)課程聯(lián)系起來(lái)。而且在具體的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，同樣采取的是逐步過(guò)度的方式進(jìn)行，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程。例如常見(jiàn)的關(guān)于強(qiáng)電知識(shí)的講解就需要首先對(duì)強(qiáng)電的理論知識(shí)和基本概念進(jìn)行講解和分析，然后對(duì)強(qiáng)電中涉及到的相關(guān)的定理、結(jié)論進(jìn)行分析，最后再通過(guò)對(duì)某個(gè)元器件的分析將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到其中。在整個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)踐中，看似采取的是學(xué)生容易接受的方式，然而實(shí)際上這種教學(xué)方式在形式上過(guò)分的強(qiáng)調(diào)各個(gè)部分的獨(dú)立性，而對(duì)于學(xué)科的系統(tǒng)性和整體性的概念缺乏分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)完成后無(wú)法形成自己獨(dú)立的知識(shí)體系，最終導(dǎo)致的就是學(xué)生在遇到實(shí)際的問(wèn)題時(shí)無(wú)法通過(guò)已經(jīng)學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，這也就失去了理論教學(xué)的真正意義。

然而，系統(tǒng)教學(xué)法則是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中更加注重對(duì)于教學(xué)實(shí)踐整體性的把握，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅僅是學(xué)習(xí)理論知識(shí)，同時(shí)更多的是對(duì)整個(gè)學(xué)科進(jìn)行完整的學(xué)習(xí)，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中遇到的各種不同的問(wèn)題，包括對(duì)于學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)、學(xué)科的應(yīng)用等疑問(wèn)的解答，這些看似很小的問(wèn)題都會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性產(chǎn)生重要的影響，對(duì)于充分激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)、提高學(xué)習(xí)積極性起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)能夠幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)形成一定的連貫性，加強(qiáng)學(xué)科內(nèi)部以及學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)。在課程教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置上，系統(tǒng)教學(xué)法更加注重課程設(shè)置與教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的結(jié)合，根據(jù)社會(huì)對(duì)于機(jī)電一體化人才的實(shí)際需求來(lái)制定相應(yīng)的培養(yǎng)方案，然后在這樣一個(gè)系統(tǒng)化的框架內(nèi)進(jìn)行知識(shí)的整合，既包括本學(xué)科內(nèi)的知識(shí)同時(shí)也包括交叉學(xué)科的內(nèi)容。同時(shí)，系統(tǒng)教學(xué)法的實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)采用的是一個(gè)類似于實(shí)際生產(chǎn)線的平臺(tái)，學(xué)生在實(shí)際的操作過(guò)程中學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，并且教師根據(jù)實(shí)際的操作平臺(tái)對(duì)有關(guān)的知識(shí)和概念進(jìn)行詳細(xì)的分析和講解，然后學(xué)習(xí)將知識(shí)結(jié)合到具體的平臺(tái)中進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)可以迅速的對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行反饋，對(duì)于存在的問(wèn)題可以及時(shí)的進(jìn)行解決。在課程安排中，系統(tǒng)教學(xué)法以一個(gè)整體的系統(tǒng)作為各個(gè)課程設(shè)置的核心，并且遵循從系統(tǒng)到局部，再?gòu)木植康较到y(tǒng)的順序進(jìn)行。系統(tǒng)教學(xué)法對(duì)于提高學(xué)生課堂參與的積極性有著十分重要的作用。

4.系統(tǒng)教學(xué)法在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用

以往的傳統(tǒng)教學(xué)法在課程設(shè)置和實(shí)踐與理論相結(jié)合的環(huán)節(jié)存在著較大的不合理性，造成了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏有效的貫通與融合，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中也存在著諸多問(wèn)題，使得教學(xué)的實(shí)際效果事倍功半。在具體的項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用過(guò)程中，其主要受到班級(jí)教學(xué)人數(shù)的限制，要求參與教學(xué)的人數(shù)不能夠太多。根據(jù)眾多的實(shí)踐研究表明，系統(tǒng)教學(xué)法在教學(xué)的實(shí)際效果方面比傳統(tǒng)的教學(xué)法有較高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提高教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

首先，需要構(gòu)建系統(tǒng)化的教學(xué)內(nèi)容體系。系統(tǒng)化教學(xué)的關(guān)鍵就是能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整體化和系統(tǒng)化，因此首先需要對(duì)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，并且充分體現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)于人才的需求，使得整個(gè)課程的設(shè)置圍繞一個(gè)整個(gè)的系統(tǒng)核心進(jìn)行，并且在具體的實(shí)施過(guò)程中不拘一格，此種方法可以有效的提高學(xué)生的課堂參與積極性，同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際知識(shí)應(yīng)用能力有著重要的意義。

其次，在系統(tǒng)教學(xué)法的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要從系統(tǒng)的角度入手，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析和講解，然后教師選擇某一個(gè)模塊對(duì)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的分析，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)教學(xué)學(xué)科內(nèi)容的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。而且在整個(gè)系統(tǒng)化教學(xué)的過(guò)程中，相關(guān)的教務(wù)部門起到至關(guān)重要的作用，需要相關(guān)部門切實(shí)履行責(zé)任，做好系統(tǒng)化教學(xué)的基礎(chǔ)工作。

5.結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)化教學(xué)法在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用能夠有效的提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1]段向軍.系統(tǒng)教學(xué)法及其在課程改革中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2009，07.

第9篇

一、本課程性質(zhì)、地位和任務(wù)

性質(zhì)：《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》是機(jī)電一體化專業(yè)本科段計(jì)劃規(guī)定必考的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其目的在于使考生能以動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)而不是靜態(tài)的觀點(diǎn)去看待一個(gè)機(jī)械工程系統(tǒng)。

地位和任務(wù)：其從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為；為采用控制的觀點(diǎn)和思想方法解決生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及為了使系統(tǒng)按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)；也為后續(xù)課程以及從事機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)的基本要求：

1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數(shù)法建立機(jī)、電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；拉普拉斯變換在工程中的應(yīng)用；傳遞函數(shù)與方塊圖的求得、簡(jiǎn)化和演算等。

2、深刻理解聞熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)）的時(shí)域和頻域特性。

3、掌握判別線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和常用判據(jù)的基本方法，并能判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、了解系統(tǒng)識(shí)別的基本原理及相應(yīng)的方法。

5、掌握線性系統(tǒng)性能指標(biāo)以及相應(yīng)的系統(tǒng)綜合校正的方法。

三、本課程與其他課程的關(guān)系

學(xué)習(xí)本課程之前考生應(yīng)具有一定的數(shù)學(xué)、力學(xué)和電工學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)應(yīng)具有一定的機(jī)械工程基礎(chǔ)知識(shí)，以便使考生順利掌握機(jī)械工程教學(xué)模型的建立以信相應(yīng)的運(yùn)算。

四、教學(xué)實(shí)數(shù)分配表

適

用

專

業(yè)

章節(jié)

序號(hào)

章節(jié)名稱

課堂

講授

其它

（練習(xí)）

小計(jì)

機(jī)電一體化專業(yè)

一

緒論

1

22

二

拉普拉斯變換的數(shù)學(xué)方法

6

三

系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

6

四

系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)與誤差分析

6

五

系統(tǒng)的頻率特性

6

六

系統(tǒng)的穩(wěn)定性

5

七

機(jī)械工程控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì)

4

合計(jì)

34

22

56

五、大綱內(nèi)容

第1章

緒論

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)了解機(jī)械控制工程的基本概念，它的研究對(duì)象及任務(wù)。了解系統(tǒng)的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統(tǒng)的分類。本章中介紹的一些技術(shù)上的名詞術(shù)語(yǔ)、定義等以后章節(jié)會(huì)經(jīng)常用到需要熟記。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、機(jī)械工程控制的基本含義

2、機(jī)械工程系統(tǒng)中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念

3、本課程特點(diǎn)及內(nèi)容簡(jiǎn)介

三、教學(xué)重點(diǎn)：

1、機(jī)械工程控制的基本含義。

2、信息的傳遞、反饋及反饋控制的概念。

第2章

拉普拉斯變換的數(shù)學(xué)方法

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章的學(xué)習(xí)明確拉普拉斯（簡(jiǎn)稱拉氏）變換是分析研究線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的有力工具，通過(guò)拉氏變換將時(shí)域的微分方程變換為復(fù)數(shù)域的代數(shù)方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數(shù)的拉氏變換，會(huì)查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質(zhì)及其應(yīng)用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、復(fù)數(shù)和復(fù)變函數(shù)

2、拉氏變換及拉氏反變換的定義

3、典型時(shí)間函數(shù)的拉氏變換

4、拉氏變換的性質(zhì)

5、拉氏反變換的數(shù)學(xué)方法

6、用拉氏變換解常微分方程

三、教學(xué)重點(diǎn)：

拉氏變換的定義，用拉氏變換的定義求常用函數(shù)的拉氏變換，拉氏變換的性質(zhì)及其應(yīng)用部分分式法求拉氏反變換的方法，用拉氏變換法解常微分方程。

第3章

系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)明確為了分析、研究機(jī)械工程系統(tǒng)（特別是機(jī)、電綜合系統(tǒng)）的動(dòng)態(tài)特性，或者對(duì)它們進(jìn)行控制，最重要的一步首先是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，明確數(shù)學(xué)模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡(jiǎn)單機(jī)、電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，傳遞函數(shù)定義、特點(diǎn)及推導(dǎo)方法，方塊圖及其簡(jiǎn)化法則。了解信號(hào)流圖及梅遜公式的應(yīng)用，以及數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)、方塊圖和信號(hào)流程圖之間的關(guān)系。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、概述

2、系統(tǒng)微分方程的建立

3、傳遞函數(shù)

4、方塊圖及動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成

5、機(jī)、電系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

6、系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述

三、教學(xué)重點(diǎn)：

建立簡(jiǎn)單機(jī)電系統(tǒng)的微分方程，運(yùn)用綜合基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)系統(tǒng)正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫(xiě)系統(tǒng)微分方程。建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)概念，系統(tǒng)構(gòu)成及其傳遞函數(shù)，方塊圖簡(jiǎn)化及其繪制。

第4章

系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)與誤差分析

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)明確一個(gè)系統(tǒng)，在建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（包括微分方程和傳遞函數(shù)）之后就可以采用不同的方法來(lái)分析和研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，時(shí)域分析是重要的方法之一，明確系統(tǒng)在外加作用激勵(lì)下，根據(jù)所描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出系統(tǒng)的輸出量隨時(shí)間變化的規(guī)律，并由此確定系統(tǒng)的性能，明確系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成，脈沖響應(yīng)函數(shù)的概念，掌握一階、二階系統(tǒng)的典型時(shí)間響應(yīng)和高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)以及主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，系統(tǒng)的誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算以及與系統(tǒng)型次的關(guān)系。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、時(shí)間響應(yīng)

2、一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

3、二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

4、高階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析

5、瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)

6、系統(tǒng)誤差分析

三、教學(xué)重點(diǎn)：

本章時(shí)間響應(yīng)的基本概念，一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)，二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)及性能指標(biāo)，誤差分析，誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計(jì)算，干擾作用下的系統(tǒng)誤差計(jì)算。

第5章系統(tǒng)的頻率特性

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系，系統(tǒng)的動(dòng)剛度與動(dòng)柔度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及頻率特性與時(shí)間響應(yīng)之間的關(guān)系，各基本環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖和伯德釁的畫(huà)法，閉環(huán)頻率特性及相應(yīng)的性能指標(biāo)，為頻域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及綜合校正打下基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、頻率特性

2、頻率特性的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（伯德圖）

3、頻率特性的極坐標(biāo)圖（乃奎斯特圖）

4、最小相位系統(tǒng)的概念

5、閉環(huán)頻率特性與頻域性能指標(biāo)

6、系統(tǒng)辨識(shí)

三、教學(xué)重點(diǎn)：

頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫(huà)法及特點(diǎn)，閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)及其計(jì)算方法。

第6章系統(tǒng)的穩(wěn)定性

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)明確穩(wěn)定性的概念，掌握判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本準(zhǔn)則，掌握勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)和乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的概念。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、穩(wěn)定性

2、勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)

3、乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)

4、系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性

三、教學(xué)重點(diǎn)：

系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩(wěn)的方法，乃奎斯特判穩(wěn)的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計(jì)算方法和表示。

第7張機(jī)械一程控制系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)計(jì)

一、教學(xué)目的：

通過(guò)本章學(xué)習(xí)明確在預(yù)先規(guī)定了系統(tǒng)的性能指標(biāo)情況下，如何選擇適當(dāng)?shù)男Ｕh(huán)節(jié)和參數(shù)使系統(tǒng)滿足這些要求，因此應(yīng)掌握系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)、頻域性能指標(biāo)以及它們之間

的相互關(guān)系，各種校正方法的實(shí)現(xiàn)。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及校正方式

2、控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正

3、反饋和順饋校正

4、PID校正器的設(shè)計(jì)

三、本章重點(diǎn)：

各種性能指標(biāo)的含義及算法，校正的概念，各種校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及其特點(diǎn)。

六、教材與主要參考書(shū)

1.教材

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，陳康寧主編，西安交通大學(xué)出版社，1999年。

2.主要參考書(shū)

[1]機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，王馨、陳康寧主編，西安交通大學(xué)出版社，1992年。