第一篇：機電論文

機電一體化技術及其應用研究

[摘 要] 討論了機電一體化技術對于改變整個機械制造業面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵中的以及趨勢。

[關鍵詞] 機電一體化 技術 應用

1.0機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微、控制、機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

機電一體化畢業論文

緒論

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機

械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產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電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

二、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向.三、機電一體化的發展趨勢

回復：機電一體化畢業論文

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：

智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然，使機電一體化產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電一體化產品賦有低級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

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.3網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system, CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

3.4微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3.5綠色化

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這

種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

3.6系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

回復：機電一體化畢業論文

四、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

五、我國發展“機電一體化”面臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

(一)我國“機電一體化”工作面臨的形勢

1.我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

2.我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

3.我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產

從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)我國“機電一體化”工作的任務

我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。

六、我國發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作??

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改

造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

七、結語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

第二篇：機電論文

淺談機電人員在煤礦安全生產中的作用

唐鐵球

（四川恒鼎實業有限公司柏果原料部）

摘要：論文對煤礦基層電鉗工人員現狀經行了分析，對新形勢下如何充實電鉗工職工隊伍，提高電鉗工的素質以及電鉗工的管理工作對煤礦實現安全生產的重大作用進行了探討。

關鍵詞：電鉗工、管理、推動、發展。

眾所周知，加強技術革新，加快技術進步是新形勢下實施科技興教戰略的重要內容，是改善煤炭行業面貌的系統工程。那么，加強技術革新又是實現煤礦安全的前提，煤礦事故，特別是重大惡性事故的發生，有相當一部分是由于技術業務水平，管理不到位或出現漏洞而造成的。因此，加強技術培訓提高電鉗工的業務素質是實現安全生產的前提。然而我國煤礦電鉗工人才的匱乏，整體素質下降時一個不爭的事實。據不完全統計有一些煤礦集團公司電鉗工文化水平，在初中以上占20%左右。專業培訓學校畢業只占10%，初中以下的占70%。所以，煤炭行業要不斷強化管理，引進專業培訓學校的電鉗工，壯大電鉗工隊伍，不斷提高專業技術人員的整體素質。本文結合柏果原料部實際，對煤礦電鉗工人員現狀及解決對策及加強電鉗工的管理工作在安全生產中的作用進行探討。

一、煤礦企業電鉗工人員現狀及解決對策

1、人員現狀及解決對策。

由于幾年煤炭行業不景氣，致使大量的電鉗工人員離崗，本身電鉗工少之又少，加上文化水平低造成了煤炭企業電鉗工斷層，新老交替失衡近幾年雖然煤炭行業銷售轉暖，但“礦區太窮，礦井太險，礦工太苦”的問題并沒有得到很好的解決。在這種情況下，煤礦電鉗工大量流失的狀況并沒有得到遏制。另外，對煤炭行業專業電鉗工人員的培養重視不夠，是導致煤礦電鉗工人員匱乏的又一原因。

2、解決對策。

(1)增強專業管理，和職工的愛崗敬業精神。

一個人，尤其是一名管理人員是否有愛崗敬業精神，在一定程度上決定著他是否有搞好本職工作的動力，決定著他能否在各方面（包括專業技術素質和管理水平）得到提高，只有每一名管理機電人員都能夠樹立愛崗敬業精神，才能樹立遠大的工作目標并為實現這一目標付出自己辛勤的努力，從而扎扎實實的剛好本職工作。因此，柏果原料部對下屬五礦積極開展機電技術人員愛崗敬業的教育，并作為一項日常工作持之以恒。應創建以“企業是我家、礦興我榮、礦衰我恥”等為內容的企業文化，并使之深入人心，從而，真正挺高各級管理機電人員工作的積極性和主動性。

(2)提高電鉗工人員的待遇。

大中型煤礦企業在近幾年對機電人員的工資待遇進行了一定的調整，但總的上漲幅度不大，與私營企業相比存在很大的差距。據了解，一些私營企業，都是小投資、規模小，沒有按正規的人員配置電鉗工，工作時間長勞動強度是非常大，電鉗工極少，所以開出的工資相對來說就顯得高出很多，而大中型煤礦企業在人員配置上就有根本的區別，先定崗位，在定人員，近崗位工資定級別。再有一個就是工資積極，各項技術水平過硬的優秀人才，有領導給予批準調整工資待遇。

(3)加強電鉗工人員的培養教育力度

煤礦企業應當有計劃從基層采掘隊優秀青年中，選取文化程度較高，工作表現好的職工進行電鉗工培訓，利用師傅帶徒弟，畢業后到煤礦工作，通過理論與實際相結合才能培養出優秀的電鉗工，從而獲得新生力量，增強電鉗工的隊伍。

(4)提高電鉗工的業務素質。

廣泛開展傳、幫、帶的活動，讓經驗豐富的老師傅幫助新學員，在實際工作中傳技術、學習經驗。發揚勤、學、趕、超、工作作風和工作熱情，在職工隊伍中有一個良好的學習氛圍。原料部每月對電鉗工進行一次理論基礎考試，每季度一次技術比武成績優秀的電鉗工，取前一、二、三、給以一定的獎金作為獎勵。全的考試及在工作中的認真，負責，積極的電鉗工，公司將作為年底評測工資的考核標準。

二、加強電鉗工的管理在煤礦安全生產中的作用。

加強電鉗工人員的管理工作是實現煤礦安全生產的前提，要做到煤礦安全生產就必須綜合地運用先進的生產技術和管理技術，因為，煤礦安全管理時刻存在于煤礦生產管理之中，涉及煤礦安全管理的方方面面和各個環節，而煤礦生產的過程中，電鉗工的管理又十分復雜，環節眾多。因此、我們必須把電鉗工管理看成是煤礦安全生產的組成部分。滲透到煤礦生產管理的全過程，使煤礦生產的各個環節相互配合，相互適應，避免因某一環節發生事故面打亂正常生產秩序，甚至釀成大禍。

1、管理機構

柏果原料部對機電運輸管理

機電執行總經理：機運部長；機電主管；機電礦長；機電技術員；機電隊長；運輸隊長。

2、管理制度

建立健全各項管理制度；是安全工作的重要措施，加強現場管理工作尤為重要，現場管理不是一個或幾個人能夠就能管理到位的事情，它需要全方位滲透到各部門各單位，實行層層落實，安全上不能留有死角，管理上決不允許有漏洞。

3、加強安全工作力度。

向管理要安全，實踐證明，要抓好安全工作，離不開有效的監督，假如失去了監督作用，助長麻痹僥幸、違章蠻干的現象。監督不到位或流于形式，是導致安全事故的重要原因。因此，必須強化監督制約機制，充分發揮現場安監人員的作用。同時，必須堅持持之有效的安全管理制度，特別是要建立和完善各級領導和業務部門的安全生產責任制和工人的崗位責任制，明確每個人的安全職責。另外，采取安全資金激勵機制，通過經濟杠桿，嚴格考核，兌現懲獎，促進各項安全管理制度的落實。

執行的處罰必須加強，柏果原料部：機運部、安通部對各礦安全進行督查，查出的安全隱患必須在規定的時間內整改完，對重大的安全隱患當時開出罰款單進行處罰。對上次提出的安全隱患不整改的單位必須開處罰單。

4、電鉗工的管理工作及人員少存在的差異。

柏果原料部下屬五個礦，三月份通過煤礦質量標準檢查驗收和行業管理部門對各礦的檢查驗收的情況來看，機電方面對各礦進行比較存在有一定的差異，比如說雞場河煤礦，機電工作是五個礦中最好的一個礦，主要有以下幾點：1)是電鉗工隊伍穩定，人員配置合理。2)電鉗工的管理，各項制度落實到位。3)領導干部帶頭抓現場管理，多數時間在井下現場指揮，起到了一個很好的帶頭作用，各項工資都有計劃、穩步進行開展。所以，雞場河工作干得好在柏果原料部走在第一的主要原因。而較差的兩個礦原因有：1)電鉗工人員配備不齊全，井下點多面廣，工作難度大，再加上工資與其他礦相比沒有什么區別，大多數電鉗工人員往別的地方去了，所以，工作難度很大，各項工作任務難以完成，直接影響煤礦的安全與生產，更談不上管理這方面的內容了，以上，加強電鉗工的管理在安全生產中尤為重要。

總之，機電人員的管理應堅持以人為本，為了適應安全生產的需要，各級領導各部門一定要從生活上關心電鉗工人員，從工資、待遇上，勞動強度等方面加以考慮，充分把電鉗工的積極性調動起來，使他們全心地投入到煤礦啊全身心建設中去，發揮聰明才智。并在企業內部加強安全技術管理工資，促進安全生產的健康發展。

作者簡介：

唐鐵球：1964年10月生，1981年畢業湖南煤校，在湘潭礦業三礦工作十多年，現在在六盤水恒鼎實業有限公司原料部任機電主管。多年來一直從事機電運輸技術管理工作。

第三篇：機電一體化論文

東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

專科畢業實習報告

學生：趙樹滿

學習中心：河北唐山豐南奧鵬學習中心 專業：機電一體化技術 層次：高起專

提交日期：2016年1月19日

機電一體化技術專業實習報告 東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

第1章緒論

1.1概述

二十一世紀，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，機電一體化是以機械技術和電子技術為主題，多門技術學科互相參透、互相結合的產物，是正在發展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科。

第2章機電一體化技術發展（具體內容）

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步于發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

2.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可能性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2.2智能化 東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設臵智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分叉等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

2.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速機電一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的機電一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

2.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

2.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

2.6微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很多的進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微梁、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

2.7集成化

集成化既包含各種技術的互相滲透、互相融合和各種產品不同東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全的運轉，然后在通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

2.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

2.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來了巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生，綠色產品是指低能耗、低耗材、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環境和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

第3章機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝臵、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有利條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

3.1智能化控制技術（IC）

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼、連鑄、軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

3.2分布式控制系統（DCS）

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

3.3開放式控制系統（OCS）

開放控制系統是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

3.4計算機集成制造系統（CIMS）

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業以基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

3.5現場總線技術（FBT）

現場總線技術是連接設臵在現場的儀表與設臵在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術，就能使更多的信息在智能化現場儀表裝臵與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開發自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表和現場就地控制站等的發展。

3.6交流傳動技術

交流傳動技術在鋼鐵工業中起至關重要的作用。隨著電力電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

第4章總結

綜上所述，經過20多年的發展，機電一體化技術已經成為當今世界最熱門、最重要的技術發展方向之一，并影響到幾乎全部的工業行業。可以說，從軍事到經濟、從生產到生活、從簡單的日用消費品生產到復雜的社會生產和管理系統，機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。

致謝

謝謝學校三年來給予我的教導和莫大的幫助，無論是在學習上、還是在工作的過程中都教會了我許多許多。在學校和老師的悉心指導下，我也慢慢地學到了很多知識，不管是專業知識還是其它方面的知識，衷心的感謝學校感謝老師！

第四篇：機電一體化論文

淺談機電一體化技術的發展及其應用

摘 要：本文討論了機電一體化技術的概念以及對于改變整個機械制造業面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業中的應用以及發展趨勢。

關鍵詞 機電一體化 技術 應用

（一）機電一體化的含義

“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。

這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。

一、機電一體化技術基本概念

機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

二、機電一體化技術五大組成要素與四大原則：

1、五大組成要素：

一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。（（1）機械本體（結構組成要素）

是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。

（2）動力驅動部分（動力組成要素）

依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。

（3）測試傳感部分（感知組成要素）

對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）

將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。

（5）執行機構（運動組成要素）

根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。

2、機電一體化四大原則：

構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。

（1）接口耦合：

兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同（數字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。

（2）能量轉換：

兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。

（3）信息控制：

在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。

（4）運動傳遞：

運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。

三、自動化技術：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。

（二）機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

一、數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

二、智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

三、模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這

些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

四、網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

五、人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

六、微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

七、集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

八、帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

九、綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

（三）機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

一、智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

二、分布式控制系統(ＤCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。ＤCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

三、開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

四、計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

五、現場總線技術(ＦBT)

現場總線技術(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發展。

六、交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技

術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻楊自厚． 人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[Ｊ]．冶金自動化，1994（5）2 唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[Ｊ]．冶金自動化，1996（4）3 唐懷斌．王俊普．林行辛．

6殷際英．芮延年．

工業控制的進展與趨勢 [Ｊ]．自動化與儀器儀表，1996（4）智能控制[M]． 合肥：中國科學技術大學出版社，1996鋼鐵工業自動化的進展與展望[Ｊ]．河北冶金，1998（1）光機電一體化實用技術[Ｍ]．北京：化學工業出版社，2003 機電一體化系統設計[Ｍ]． 北京：機械工業出版社，2004．

第五篇：機電一體化論文

摘要：

機電一體化系統設計的目的是綜合運用機械技術和電子技術各自的特長迅速設計制造一個能夠經濟、方便、有效、可靠的滿足用戶需要的系統或產品。機電一體化是當前生產機械發展的主要趨勢，有著廣闊的發展前景，對未來的機械生產有著重要的影響。而機電一體化系統原理的方案設計，作為機電一體化系統的核心組成部分，對機電一體化的總體設計影響深遠。機電一體化是機械、電子、光學、控制、訓一算機、信息等多學科的交叉融合，它的發展和進步依賴于也促進相關技術的發展和進步。本文介紹了機電一體化系統優化設計方法研究。引言：

機電一體化系統最本質的特征是一個機械系統 ,它是充分運用電子計算機的信息處理和控制功能、可控驅動元件特性的現代化機械系統 ,實現了機械系統的智能化、自動化。基于機電一體化系統是現代機械系統這一基本認識,將會有利于我們進行機電一體化系統優化設計方法研究。1.1國外機電一體化發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為三個階段:第一階段(又稱初級階段)是20世紀60年代以前，這一時期人們不自覺地利用電子技術并使之得到比較廣泛的承認;第二階段，機電一體化技術和產品得到了極大發展;第三階段，各國均開始極大關注和支持機電一體化技術和產品。因此，機電一體化產品得以迅猛發展，主要表現在以下4個方面：(1)機電一體化產品幾乎遍及所有制造業領域。(2)機電一體化從單機向整個制造業的集成化過度。(3)激光技術進入機電一體化領域。(4)微細加工技術與設備發展迅猛。1.2國內機電一體化發展現狀

我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作。雖然口前國內機電一體化技術與日本、歐關等先進國家相比仍有一定差距fs，但隨著新技術革命的迅猛發展，我國加大了機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優先支持，取得了一定的成績。(1)數控技術方面。(2)工業機器人方面。(3)計算機集成制造系統方面。1.3機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交義綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展:(1)綠色化(2)智能化(3)網絡化(4)微型化(5)模塊化 2機電一體化系統優化設計 2.1 機電一體化系統的組成特點

對于以完成工藝動作為主功能的機電一體化系統, 從概念設計的需要出發, 可根據其廣義功能原理來進行劃分。主要有以下三大特點:(1)機電一體化系統是由計算機進行信息處理和控制制的機械系統, 它的最終目的是實現機械運動和動作。

(2)從完成工藝動作過程這一總功能要求出發, 機電一體化系統可劃分為: 執行機構子系統、傳感檢測子系統、信息處理及控制子系統, 它們分別完成機械運動和動作、信息檢測、信息處理及控制。

(3)機電一體化系統中的機構子系統有它的特殊性, 它是一個將驅動元件和執行件(或執行機構)融為一體的廣義執行機構。這種機構的最大特點是可控性。2.2 機電一體化系統的概念設計

總的來講, 概念設計的內涵是十分廣泛和深刻的, 它是一個發散思維和創新設計的過程, 是根據產品生命周期各個的階段的要求 , 進行產品功能創造、功能分解以及功能和子功能的結構設計;進行滿足功能和結構要求的工作原理求解和進行實現功能結構的工作原理載體方案的構思和系統化設計。機電一體化系統概念設計作為概念設計的一個子集, 服從于概念設計的總體思路。但由于機電一體化系統是一個機電一體化技術、現代控制理論以及傳感檢測等技術的統一體, 使得機電一體化系統的概念設計與傳統機械的概念設計有所不同。2.3機電一體化系統設計方法 2.31取代法 取代法也稱為機電互補法。該方法的特點是利用通用或專用電子部件取代傳統機械產品(或系統)中的復雜機械功能部件或功能子系統，以彌補其不足。如在一般的工作機中，用可編程邏輯控制器（PLC)或微型計算機來取代機械式變速機構、凸輪機構、離合器、蝸輪蝸桿等機構，代替插銷板、撥碼盤、步進開關、時間繼電器等，以彌補機械技術的不足，不但能大大簡化機械結構，而且還可提高系統(或產品)的性能和質量。這種方法是改造傳統機械產品和開發新型產品常用的方法。2.32融合法

它是將各組成要素有機結合為一體，構成專用或通用的功能部件（子系統)，其要素之間機電參數的有機匹配比較充分。某些高性能的光機電一體化系統，如激光打印機的主掃描機構一一激光掃描鏡，其掃描鏡轉軸就是電機的轉子軸，這是執行元件與執行機構結合的一例。2.33組合法

它是將用結合法制成的功能部件(或子系統)、功能模塊，像積木那樣組合成各種光機電一體化系統，故稱組合法。在新產品(或系統)系列及設備的光機電一體化改造中應用這種方法，可以縮短設計與研制周期，節約工裝設備費用，且有利于生產管理、使用和維修。

3機電一體化系統的結構功能 3.1機電一體化系統的主要功能 3.2機電一體化系統的信息結構

信息由人產生，為人服務，人和人之間相互交流的數據和消息都是信息，這里的“信息”指的是控制論意義上的信息，即信息是獨立于物質和能量的一類功能變換對象。機電一體化系統主要處理以下兩類信息:①過程信息:被系統所變換(處理)的信息;②控制信息:用于控制系統中能量和物質變換過程的信息，是能夠被系統所“理解”的信息。

機電一體化系統中的過程信息和控制信息劃分在不同的信息層次上被證實存在著相對性。例如，機器人中的電子反饋回路無疑是傳遞控制信息的，即這個裝置的目的是控制系統的運動，但是，若從局部來看其中的反饋傳感器和信號調節電路的話，就會發現被它們處理的信息具有過程特征，同時，過程信息的語義值對傳感器和前置放大器等的功能并無影響。機電一體化系統中的過程信息和控制信息通常在系統的信息層次結構中交替出現(控制信息需要變換功能，而變換功能在下一層次上又可能被控制信息所支配。例如，由一個圖像傳感器而來的信息在用來控制下一較高層次上的機器人程序之前必須被處理)。3.3機電一體化系統中的從屬功能

機電一體化系統中主要功能的實現離不開一些從屬功能的協同。機電一體化系統中的主要從屬功能包括動力功能、控制功能、接口功能、保護功能、通訊功能和結構功能。(1)動力功能為系統主要功能的實現提供必需的能量。如果系統主要部件的輸入或輸出與系統所處環境的相應輸入或輸出不能直接匹配，接口功能就是必要的了。例如，當選用電動機去驅動一個直線移動機構時，就需要能夠將旋轉運動轉換為直線運動的接口部件。

(2)保護功能確保系統的重要部件的功能參數處于可允許的范圍內。另外，保護功能也防止系統部件對環境產生不利影響。

(3)通訊功能使系統部件能夠與環境交換(狀態)信息例如，激光系統會發出警報信號(輸出)以表明其處于運行狀態，同時又可根據一些參考設置(輸入)進行運輥通訊功能主要向功能結構上層的控制回路提供信息。

(4)結構功能確保主要部件正常工作時所需的空間條件能夠得到滿足例如，電燈插座就有結構上的用途，同時它還提供了一個電氣接口。控制功能管理著系統中部件的狀態，并能根據外部輸入控制系統的功能特性。

從屬功能本身可被視為下一較低功能層次上的主功能，每個這樣的功能又需要新的從屬功能正是實現主功能的方法決定了在功能結構的下一層次上需要什么樣的從屬功能。

3.4機電一體化系統的功能模型

機電一體化系統的功能模型必須符合以下兩個原則:①包括所有從屬功能;②維持功能方法樹因果鏈層次的遞歸性所有的從屬功能均被置于系統邊界上以表明它們可以被相的系統所共用。初步的系統模型見圖1。

結構功能未包含在圖1中，因為它不宜用變換術語表達同樣，將保護功能表達為輸入輸出關系可能會妨礙到對它的全面理觸如機械安全銷的功能是防止機構移出安全區域，這樣的保護功能就不能夠用變換術語來表達以上功能模型可以清楚地解釋從屬功能以及主功能與從屬功能之間的輸入輸出關系結機但將此模型作為設計工具(即抽象地描述產品的功能結構)是不太合適的，因為當多個系統集成時，系統之間的關系將變得相當復雜因而難以清楚地表達。4機電一體化系統的建模與仿真 4.1概述

4.2系統模型建立方法 ：

（1）、機理模型法——也稱解析模型是對已知結構、參數的物理系統運用相應的物理定律或定理經過合理分析簡化而建立起來的描述系統各物理量、靜態變化性能的數學模型。

（2）、統計模型法——采用由特殊到一般的邏輯、歸納方法根據一定數量的在系統運行過程中實測、觀察的物理數據運用統計規律、系統辨識等理論合理估計出反映系統各物理量相互制約關系的數學模型。

（3）、混合模型法——當對機電一體化系統的內部結構和特性有部分了解但又難以完全用機器模型方法表述出來這時需要結合一定的試驗方法確定另一部分不甚了解的結構特性或是通過實際測定來求取模型參數。這種方法是機理模型法和統計模型法的結合故稱混合模型法。4.3數學模型 4.4系統仿真 5結論與展望 5.1總結

5.2展望