机电一体化的发展分析论文

2024-11-24

机电一体化的发展分析论文（共13篇）

1.机电一体化的发展分析论文篇一

机电一体化专业的发展

摘要：机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉融合,它的发展和进步依赖于也促进相关技术的发展和进步。本文介绍了机电一体化的发展现状、就业情况，分析了机电一体化的研究方向和发展趋势和机电一体化技术专业的发展对策。关键词：机电一体化发展方向发展现状对策

前言：本文主要介绍了机电一体化的发展现状、就业情况、发展方向，并就如何提高我国的机电一体化水平提出对策，解决部分人对机电一体化发展前景模糊的问题。正文：机械电子工程专业的出路很宽，正是因为太多的选择在我们面前，导致很多人在选择工作的时候迷茫，甚至工作后发展仍然迷茫。学机械的饿不死，也吃不饱！这个社会上很多有着相当机械天赋的人整天做着低层次没有创造力的工作，也有很多资质一般，但因为把握住某些机会生活的很滋润的人。因此，正确把握机电专业的发展方向是非常有必要的，这样能让我们少走弯路，直奔光明前途。

机械电子工程专业，又名机电一体化专业，是将机械学、电子学、信息技术、计算机技术、控制技术等有机融合而形成的一门综合性学科，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域机电一体化设备及生产自动化过程。主要研究对象是机电一体化系统，包括执行机构、控制器、检测装置、动力装置和传动装置。此专业以现代控制理论、现代检测技术、故障诊断技术、微计算机技术为基础，重点研究机电一体化系统设计、制造、应用中的检测、诊断、控制和仿真等问题。该专业的研究生主要学习机械工程的相关知识，掌握基于计算机信息处理和自动控制理论的机电系统集成技术，日后多从事机电系统研究、开发、应用及教学工作。

机电一体化的现状：

目前，中国已成为世界制造大国，随着产业结构的布局调整，电子信息产品制造业、机床电气制造业等重点发展行业的工业总产值逐年增长。近几年的发展现状，已显示机电行业，特别是电气行业处于平稳和较快的发展态势之中，机电行业的经济运行持续高速增长，并保持持续稳定的增长。机电产业的发展必然带来人才需求的增长，技术的进步必然要求从业人员素质的提高。从大体上来看，毕业生的就业率一直处在前列，特别是高技能人才供不应求，十分抢手。信息控制技术的广泛应用和对个领域的渗透，电子技术对机械制造领域的渗透，以及新兴技术的综合应用，使机电一体化技术人才成为急需。大量的更为先进的机电设备投入生产，对操作和维修人员提出了更高的要求，特别是机电技术应用人才的需求量将更大。随着我国和各地工业生产水平的不断提高，机电一体化专业的毕业生的需求量将逐年增加。随着产业的发展和科学技术的进步，机械与电子技术已变得密不可分。总体上，从业人员数量没有明显的上升，反而在一定的时间段内呈下降趋势。与之相对应的是，机电行业对从业人员的知识和技能要求是越来越高，对机电技术综合应用的技能型人才有着较大的需求。同时，技术的革新，带来从业人员结构的变化，使机电从业人员的平均年龄呈下降趋势，而随着企业改革的进一步深化，生产效率的提高，员工的工资收入呈逐年上升态势。但是, 总体来说, 目前机电行业仍以劳动密集型为主, 自主创新能力还很薄弱, 尚处于国际产业链的低端。

就业情况：

机械电子工程是工科专业，应用面非常广泛，就业也相对容易。毕业生可进入企业、科研院所、政府机关、高等院校等部门，从事机电系统设计、计算机辅助设计与制造、电气控制、工程设计与开发、控制系统设计等方向的理论研究、试验测试、产品开发、技术管理等工作。具体到地域，主要集中在东北、山东、湖北、江苏等机械发达地区。具体一点来说，出路一：机械设计工程师；出路二：设备工程师；出路三：机械工艺工程师；出路四：机械加工等等。研究方向：

有机电控制及自动化、机器人技术、机械系统动态测试与故障诊断、现代传感器与测控技术、机电产品设计与控制

机电一体化技术的发展方向：

机电一体化技术在机械、食品、钢铁、航天、航空、海洋勘探及煤炭等领域也有着广泛的应用，而且使得这些行业有了日新月异的发展。比如航天、航空领域通过远程控制技术、微电子技术、计算机技术等技术的应用实现了航天、航空机械从有人化向无人化方向发展，从而能够进行许多由于人体本身局限而不能进行的科学探索。因此机电一体化技术在这些领域的广泛应用也是一个必然结果。由于机电一体化技术的独特性和综合性，使其发展更加具有自身特点。同时作为一门综合性很强的科学技术，也使得它能够向着不同的方向发展。如果它向着智能化、模块化、微型化3个方向发展，就使得机电一体化产品有了更高的集成性，从而实现了产品的模块化，这样就可以实现在一个平台可以集成多个功能。而不用制造单一的专用工具，只要更换不同的工作模块就可以完成各项工作，这样就可以扩大产品的使用范围。除了以上的 3 个发展方向之外，也可以向着数字化、网络化、人性化的方向发展。数字化使机电产品可以实现远程控制，而且也可随着人的想法进行控制，使得工作更加人性化，网络化则实现了多个机电产品的联合工作，从而能够完成一些复杂的任务，也使得人的劳动强度与风险有了很大的降低。机电一体化技术在这些方面的发展，使得产品具有了更广的应用和使用空间，也使得机电产品向着多元化的方向发展，实现了机电产品一机多用的能力，减少了重复制造、重复研发，使资源得到了有效的利用，减少了消耗，实现了机电产品的绿色发展。

我国机电一体化技术专业发展对策：

1：加强基础研究机电一体化涉及的学科领域广，要赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，就必须加强相关领域的基础理论研究，利用新原理、新理论带动机电一体化的突破。2：注重人才培养

21世纪的竞争是人才的竞争，发展中国家的人才大量向发达国家流动是当今一个需要引起我们高度重视的问题。如何培养人才，如何留住人才是一个社会性的问题。机电一体化涉及的技术很多，培养这方面的人才应按照“机为主，电为次，控制、计算机和信息为辅”的原则。要着重培养学生的机械设计理论、方法，掌握电子、控制的基本原理，能利用计算机进行设计、管理，会选用电器元件和传感器，并具有初步的软件编写和开发能力。培养博士生、硕士生、本科生、大专生、技师、操作维修人员等各神不同层次人才从事和适应不同工作。3：技术创新和产品开发

机电一体化要注重产品的创新，当今的市场是用户的市场，用户至上是企业的宗旨。只有不断满足用户日益增长的要求，开发出新产品才能使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。因此，机电一体化产品的开发要以市场需求为导向，从产品的造型、功能、结构、材料、传感检测、控制等方面进行创新性的研究。机电一体化技术集中体现在其产品上，换句话说，机电一体化产品的先进性反映一个国家科学技术的发达程度，特别是一个国家的加工制造、材料、传感检测、控制等方面的水平。企业的生存基础是产品，只有不断进行技术创新和开发新产品，企业才能生存、发展和兴旺发达。因此，一个国家和企业要抓住现在、着眼未来，用一只眼看着目前的市场，一只手握住现有的产品；用另一只眼盯着未来，用心去钻研未来的市场，去想将来的需求，同时用另一只手去组织研究开发满足未来需求的新产品。只有这样，才能在竞争日益激烈、经济全球化的市场中占有一席之地。

结束语：机电一体化技术是各种科学技术之间相互交叉、整合的结果也是科技研究人员辛苦的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然产物，它对工业的发展、人们生活水平的提高都起到重要的促进作用。相信，随着科技人员研究的不断深化，将会有更多的技术相互交叉、整合，进而出现更为先进、便利、有效的技术，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明，它们将带动社会生产力向着更高层次发展，而我们人民生活水平也将提高得更快。前途是光明的，道路是曲折的。理想很丰满，现实很骨感！仰望星空，脚踏实地，一定会有一番作为！

参考文献：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、成文斌。机电一体化技术的现状和发展趋势研究。[J].科技致富向导，2011（2）王宣银。机电一体化的创新及发展方向。2000,6(6)戴华。机电一体化技术专业发展现状及对策。[J]湖北水利水电职业技术学院学报2011年11月第七卷第四期。孟庆春。机电一体化技术的应用与发展。科技情报开发与经济2012年第 22卷第1期。袁帆。机电一体化技术［M］北京电子工业出版社，2006.苏延年.机电一体化系统设计［M］.北京：机械工业出版社，2004.黄宋义.工程机械中机电一体化的应用［J］.科技资讯，2009（18）：33.刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导,2011,(12)胡家华.机电一体化技术的应用及其发展趋势[J].中国高新技术企业2011，（21）。仝永康.浅析机电一体化技术的应用与发展趋势[J].科技风,2009,(10).刘占朝.浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势[J].华章,2011,(20).孙虹丹。浅谈机电一体化技术在煤矿机械中的发展及应用[J].2011,(24).陈鹰机械电子工程学科的范畴与内涵 1998(z3)朱志成试论机电一体化的发展方向 1997(02)张永红任重而道远--自动化仪表行业机电一体化的回顾与展望1997(02)张建民国内外机电一体化发展概况 1996(05)李天庆计算机集成家电系统和HomeNet[期刊论文]-机械与电1999(03)荣烈润面向21世纪的高科技--纳米技术[期刊论文]-机电一体化 2001(2)姚小群.陈统坚展望新世纪的制造技术[期刊论文]-东莞理工学院2002(2)20、21、22、邱士安,胥宏.机电一体化技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.张杨林.机电一体化技术进展及发展趋势[J].机械制造,2005,6(43):22-24.田永利机电产品中广义执行机构方案自动生成原理及应用研究[学位论文]博士

2005

2.机电一体化的发展分析论文篇二

关键词：机电一体化,数控技术,发展进程

当今世界数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家, 但我们的机床数控化率仅达到1.9%左右, 这与西方工业国家一般能达到20%的差距太大。数控化率低, 已有数控机床利用率、开动率低, 这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。

一、我国数控技术的发展趋势

我国数控机床制造业在20世纪80年代有过高速发展的阶段, 许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说, 技术水平不高, 质量不佳, 所以在20世纪90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整, 经历了几年最困难的萧条时期。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场, 加强限制进口数控设备的审批, 投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关, 对数控设备生产起到了很大的促进作用, 尤其是在1999年以后, 国家投入大量技改资金, 使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上, 可以看到多品种产品的繁荣景象。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化, 使制造业成为工业化的象征, 而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大, 这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

(一) 高速、高精加工技术及装备的新趋势。

效率、质量是先进制造技术的体。高速、高精加工技术可极大地提高效率, 提高产品的质量和档次, 缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此, 尖端技术研究将其列为现代制造技术之一。在轿车工业领域, 多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题;在航空和宇航工业领域, 其加工的零部件多为薄壁和薄筋, 刚度很差, 材料为铝或铝合金, 只有在高切削速度和切削力很小的情况下, 才能对这些筋壁进行加工。采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装, 使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求, 为了实现高速、高精加工, 与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展。

(二) 轴联动加工的发展趋势。

采用5轴联动对三维曲面零件的加工, 可用刀具最佳几何形状进行切削, 不仅光洁度高, 而且效率也大幅度提高。1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床, 使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时, 5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。当前由于电主轴的出现, 使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化, 其制造难度和成本大幅度降低, 数控系统的价格差距缩小。促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床的发展。

二、数控技术发展的主要趋势:智能化、开放式、网络化

通用型开放式闭环控制模式, 采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构, 便于裁剪、扩展和升级, 可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程, 要实现加工过程的多目标优化, 必须采用多变量的闭环控制, 在实时加工过程中动态调整过程变量。

加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式, 易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体, 构成严密的制造过程闭环控制体系。

数控装备是具有一定智能化的系统, 智能化包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化, 加工过程的自适应控制, 工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化, 前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化, 智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修。

开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上, 面向机床厂家和最终用户, 通过改变、增加数控功能, 形成系列化, 并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中, 快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统, 形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具是当前研究的核心。

数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求, 也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业制造的基础单元。一些著名数控机床和数控系统制造公司都推出了相关的新概念和样机, 反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

三、数控仿真技术的研究现状

数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性, 防止加工过程中干涉和碰撞的发生, 在实际生产中, 常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料, 代价昂贵, 使生产成本上升, 增加了产品加工时间和生产周期。后来采用轨迹显示法, 即以划针或笔代替刀具, 以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形。对于工件的三维和多维加工, 也有用易切削的材料代替工件来检验加工的切削轨迹。人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法, 并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展, 正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感方向发展。

从试切环境的模型特点来看, 目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响, 只仿真刀具工件几何体的运动, 以验证NC程序的正确性。它可减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题;可减少从产品设计到制造的时间, 降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴, 它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数, 从而达到优化切削过程的目的。

四、重视新技术标准、规范的建立

数控系统设计的开发要规范, 开放式数控系统有更好的通用性、柔性, 使用国纷纷实施战略发展计划, 并进行开放式体系结构数控系统规范的研究和制定, 世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定, 预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。

我国在2000年开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统, 在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能, 在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制, 使数控系统的控制性能大大提高, 从而达到最佳控制的目的。

参考文献

3.机电一体化的发展分析论文篇三

【关键词】机电接口技术；内涵；机电一体化

在机电一体化技术中，主要包括自动控制技术、计算机技术、传感技术、机械技术等，所以，在设计机电一体化产品的时候，必须对各种学科之间的特性展开研究，并且明确这些特性之间的物理关系，进行正确处理，有效分析各学科特性之间的内在联系与耦合关系，确保机电一体化产品设计的合理、可靠。此时，机电接口技术应运而生，是融合多种学科与技术的重要手段，在机电一体化发展中得到了广泛应用。

一、机电接口技术内涵与分类

（一）內涵

机电接口主要就是机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口，其是基于机电一体化而产生的。机电接口根据信息传输方向的不同，可以分为信息采集接口、输出接口[1]。在机电一体化产品中，传感器是一种较为常用的设备，在输出信号的时候，一般采用模拟量方式进行检测，时刻掌握发电机转速，并且检测差动变压器位置。然而，在输出控制量的时候，存在一个比较特殊的形式，就是数字系统。

机电接口技术主要就是研究机电系统各项组成技术与子系统连接问题的综合技术，其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等，共同构成了一个综合系统，在实际应用中，实现了信息的交互与融合，在机电系统设计中发挥了至关重要的作用。

机电接口主要是由硬件与软件共同构成，在机电系统运行中，与环境及操作者之间成立一种有效连接，在物理通道中展开信息与能量的输入、转换及传输。在信息转换的过程中，需要进行有效的交互与调整，实现机电一体化技术的协调与综合，保证各系统的有效运行，充分发挥系统功能，实现预期的工作目标。

（二）分类

目前，机电接口主要包括以下几种：智能接口、动力接口、机电接口、人机接口[2]。智能接口应用较为复杂，不同技术形式产生的信息形式也不同，并且在使用过程中，可以根据不同要求展开相应的改变。在各种信息转换与传输的过程中，智能接口可以确保不同技术与子系统的有机结合，构成一个完整系统。动力接口可以有效连接动力源与机电系统，之后给予机电系统相应的驱动动力。在机电系统中，动力类型有很多种，主要包括直流电、交流电、液压等，在系统中运用不同动力类型的时候，需要选用不同的接口形式，确保系统可以正常运行。机电接口的作用就是实现各种驱动系统的有效连接，并且将驱动信号转变成执行信号，在转变的过程中满足传感器运行要求。人机接口是机电系统与操作者之间存在的接口，通过这一接口，可以在操作者眼前呈现系统运行状态，并且有效监控系统运行，实现人性化操作目标。

二、机电一体化发展及其发展趋势

（一）机电接口技术对机电一体化发展的影响

近些年来，随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对一些事物的要求也在明显提高。经济的快速发展离不开科学技术水平的提高，传统机械技术已经无法满足现代人们日益增长的技术需求，需要对其进行改进与完善。从而在此形势下，机电一体化技术应运而生，其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等，充分满足了现代社会发展的技术要求。在机电一体化技术初始发展中，只是将电子技术与机械技术进行融合，接口十分简单、便捷[3]。然而，随着科学技术的不断发展与进步，机电一体化技术水平也在不断提升。目前，机电一体化技术不再是简单的机电一体化产品，逐渐形成了一个复杂的系统，其系统内部接口也日益复杂。

现阶段，机电一体化技术研究越来越深入、成熟，然而，简单的技术研究已经无法满足系统的运行需求，需要充分重视其复杂性研究。针对机电一体化技术而言，其复杂性较强，如果只是单纯研究系统设计及其集成理论，根本无法充分实现系统的作用，为此，需要加深对机电接口技术的研究，在设计方面，加强对有关理论的融合，确保机电一体化系统的全面实施。在机电一体化技术发展过程中，越来越向智能化、系统化、微型化、网络化方向发展，其系统内部接口要求越来越高，不仅要确保接口技术与系统技术的有效融合，还要确保信息传输的顺畅。

（二）机电一体化发展历程及趋势

机电一体化发展主要经历3个阶段。一是，在20世纪50年代，电子技术发展越来越成熟，人们尝试在机械工业中应用电子技术，进而刺激了机械产品与电子技术的融合，初步产生机电一体化概念。二是，在20世纪80年代，机电一体化已经发展了30来年，不管是技术还是产品性能都得到了很大的提升，技术更加成熟，产品性能更加健全。三是，在20世纪90年代末，微细加工技术、电子通信技术、光学技术等得到了快速发展，并且逐渐融入发到了机电一体化当中，使得机电一体化技术越来越成熟。我国机电一体化起步比较晚，现今已经取得了一定的成绩，在机械工业中得到了广泛应用。

随着信息技术的快速发展，人工智能机电一体化建设取得了很大的进步，在数控机床和机器人制造中得到了广泛运用，促进了机械工业的进一步发展。系统化发展使机械系统更加开放，为多子系统的协调发展与综合管理提供了可靠依据。同时，在绿色生产概念下，机械绿色化也是工业发展的必然趋势，是人类保护生态环境资源的重要手段[4]。

结束语

总而言之，随着科学技术水平的不断提高，机电一体化技术得到了快速发展，通过对信息能量的不断融合，实现了各系统的不断交互，为机电系统设计优化提供了可靠保障。同时，机电一体化技术越来越向网络化、智能化、模块化、绿色化、微型化等方向发展，在机械工业中得到了广泛运用，并且促进了机械工业的可持续发展。

参考文献

[1]潘浩彬.机电接口技术的内涵与机电一体化发展[J].科技创新与应用，2014，（24）：89-89.

[2]景新疆.机电接口技术的内涵与机电一体化发展[J].建筑工程技术与设计，2014，（33）：805-805.

[3]王旻，许凯.接口技术在机电一体化控制系统中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（15）：124-125.

4.机电一体化的发展历程与趋势篇四

摘要：机电一体化概要“机电一体化”是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多，并且各自都有一套自己的发展策略。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!关键词：数控机床，机器人，汽车电子化产品，机电一体化，工作任务

核心提示：

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、绪论

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，并导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

二、机电一体化概要

“机电一体化”是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科，并且伴随着科学技术的不断进步还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

三、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所

形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体系。但是,发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还被赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说,机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

四、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:(1)20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。(2)20世纪70—80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。(3)20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充

分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果。但与日本等先进国家相比,仍有相当差距。

五、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面:

5.1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而且必要的。

5.2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业,还是对生产机电一体化产品的企业,模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

5.3网络化

20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS),能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

5.4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小,耗能少,运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

5.5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。

5.6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之

二是通信功能的大大加强。一般除RS232外,还有RS485等智能化通信接口。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义:一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等,显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化;另一层是模仿生物机理,研制出各种机电一体化产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测，机电一体化技术将向以下几个方向发展：

5.7光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源（下转第80页）（上接第81页）（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

5.8柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

5.9智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。

六、典型机电一体化产品的发展趋势

6.1数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近320万台），但数控机床只占约5％且大多数是普通数控（发达国家数控机床占10％）。近些年来数控机床为适应加工技术的发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。

6.11．高速化。由于高速加工技术普及，机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，由过去一般机床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可达15G；直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。

6.12．高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亚微米级机床达到0.0005mm左右；纳米级机床达到0.005～0.01um；最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度，插补前多程序预读，大大提高了插补质量，并可进行自动拐角处理等。

6.13．复合加工，新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等，采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。

6.14．使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑，在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min，加工铝件能达5000m/min。

6.15．数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

6.2自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如：2000～80000瓶/h的啤酒自动生产线；18000～120000瓶/h的易拉罐灌装生产线；各种高速香烟生产线；各种印刷包装生产线；邮政信函自动分捡处理生产线；易拉罐自动生产线；FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等，这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器，变频调速器，人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平，比10多年前跃升了一大步，其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多，对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多

综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

结束语

本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已经按时完成，在此向各位老师表示深深的感谢。同时，我还充分利用了网络这一资源，搜集了一些相关资料，并结合平时所积所学最终使我的毕业论文顺利完成。最后，借此机会向学院全体老师表示由衷的谢意。

参考文献：

1、袁中凡，机电一体化技术，出版社:电子工业出版社，2004

2、郑链，信息识别技术，出版社:机械工业出版社，2006

3、鲁远栋，机床电气控制技术，出版社:电子工业出版社，2004

4、唐程山，电子技术基础，出版社：高等教育出版社，2004

5、乔西铭，机械工程基础，出版社：清华大学出版社，2006

6、陈子银、陈为华，数控机床结构原理与应用，出版社:北京理工大学出版社，2007

7、岳秋琴，数控加工编程与操作，出版社：北京理工大学出版社，2010

摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 核心提示„„„„„„„„„„„„„„„„1 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„1 机电一体化的概述„„„„„„„„„„„„2 机电一体化的发展状况„„„„„„„„„„3 机电一体化技术发展趋势„„„„„„„„„4 典型机电一体化产品的发展趋势„„„„„„6

5.机电一体化技术的发展及应用论文篇五

随着科学技术的飞速发展，机电一体化技术已经成为当今工业科技的重要组成部分。机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术，微电子技术．自动控制技术、计算机技术，信邑技术，传感栅4控技术，电力电子技术、接口技米、信息变换技束以蔑软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标．合理配置与面局各功能单元，在多功能，高质量、高可靠性．低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。机电—体化概要

机电一体化发展至夸也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将披赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综台运用机械技来．微电子技术。自动控制技术，计算机技术．信息技术、传感测控技术，电力电子技术、接口技术，信息变换技术以厦软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能，高质置，高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工辑技米。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此“机电一体化”涵盖技术和。产品!两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技米，微电子技术以菔其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的锾电子装置除可取代某学机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测．自动处理信息，自动显示记录．自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。机电—体化的发展现状

机电一体化的发展20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在选一时期，人们自觉不自觉地利用电于技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自筮状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械拄术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70至80年代为第二阶爰，可称为蓬勃发展阶段。达一时期，计算机技术，控制技术，通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模，超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体他技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深人发展时期。一方面。光学，通信技术等进人了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电～体化等新分支-另一方面对机电一体他系统的建稹设计，分析和集成方法，机电一

体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究．同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐新形成完整的科学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。经过十多年的发展取得了重大进展，但从总体上看．离国民经济对先进技术的要求还有相当距离。与发达的工业国家相比．主要存在以下几个问题：一是产品质量不稳定，产品水平低·二是科技基础薄弱．自主开发能力差，发展后劲不足，某些技术领域与国际差距有拉大的趋势-三是技术进步体现不够，高水平产品比重小，技术进步对经济增长的贡献较低。机电—体化的应用

各类科技学科发展爱相互掺透，促使了机电一体化技术和产品在各行业．部门的飞速发展。在机械制造业中的数控机床，工业机器人的应用，轻纺工业．办公机械．以殛通信方面的一体化产品更是层出不穷。自动化主体仓库是机电一体他技术用于仓库管理的典型产品。在位器使表、医疗器皱．工业流程管理与控制等方面机电一体化应用和发展都十分迅速。下面以Li／MnO，扣式电池生产线为例说明机电～体化在制造业方面的应用。机电—体化的发展趋势

机电一体他是集机槭，电子、光学、控制，计算机．信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖井促进相关技术的发展和进步。进入2 l世纪，在机电一体化技术的发展方向中，最主要的是：智能化，数字化、网络化，微型化，绿色化，下文对此略加探讨：

4.1智能化

智能化是2l世纪机电一体化技术发展的1一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视．机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所搅的。智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能，运筹学．计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想，新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维，自主决镶等能力，以求得到更高的控制目标。诚然．使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一俸化产品赋有低级智能或入的部分智能，则是完全可能而又必要的。2数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路．如虚拟硷计，计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性．易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

4．3网络化

20世纪90年代，计算机技采等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术，工

业生产，政治，军事、教育义举人幺百常生活都带来了巨大的变革。各种踟络将垒球经济，生产连成一片，企业间的竞争也将垒球化．机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销垒球。由于网络的普厦．基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭刚络(home 11et)将备种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliancesysteIll，cIAs)，使人们在家里分享备种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝若网络化方向发展。

4.4微型化

微型化兴起干20世纪80年代末．指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMs)，泛指几何尺寸不超过lcm，的机电一体化产品，并向微米，纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能步，运动灵瑶．在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微扎电一体化发展的瓶颈在于微机械技术．微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。5绿色化

工业的发达给^们生括带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生话舒适。另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是．人们呼吁保护环境资源．回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生．绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造，使用和销毁的生命过程中．符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。结语

综上所述。机电一体化是许多科学技术发展的结晶．是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。特别指出机电一体化技术促使机械工业发生了战略性变革，传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化，新的方法有待击刨造，去发现。2l世纪，机电一体化技术将扮演机械工业的主角。机电一体化技术是渗透到所有机械产品之中的普遍技术，几乎没有行业的限制。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电～体化技术是机械工业发展的必然趋势

机电一体化机电九班

6.机电一体化技术的应用与发展前景篇六

机电一体化技术的应用与发展前景

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果.文章概述机电一体化的.核心技术,分析机电一体化发展进程,提出机电一体化向智能化迈进的趋势.

作者：刘敬东作者单位：河南省漯河市外语中学,河南漯河,46 刊名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(12) 分类号：G421 关键词：机械工业机电一体化数控模块化

7.机电一体化的发展分析论文篇七

检测传感技术实际上就是一种检测设备, 主要是对需要检测的系统进行信息测量, 利用不同方式把检测出来的信息输送出去, 对于被检测系统数据信息进行处理、输送以及管理等, 以便于可以实现系统的自动控制和自动检测。由于科技的不断进步以及社会经济的发展, 人们对信息准确性以及精确度的要求也变得更高, 检测传感技术也在不断发展, 对社会发展起到很大作用。

随着检测传感器技术不断更新与改革, 掀起了一场传感器技术革命, 在20世纪80年代以来, 世界范围内出现了传感器热潮, 不论是发达国家还是发展中国家都在检测传感器技术领域展开了激烈竞争, 因此, 就需要我们更加重视检测传感器技术的发展与研究, 使得传感器技术成为重要科技手段, 发展成为重要的新兴行业。

2 检测传感技术在机电一体化中的应用

机电一体化系统的快速发展离不开传感技术, 当今社会处于快速发展的时期, 检测传感技术已经逐渐被应用到自动化中, 并且逐渐发挥着重要的作用。

2.1 机器人中传感器的应用

现阶段, 机器人已经被广泛应用到各个领域以及日常生活当中, 机器人想要准确的完成各项任务, 都离不开传感器的作用, 在工业机器人中应用最为明显, 能够进行准确操作的原因就是通过检测传感器对外界环境进行感知、感知自身、感知操作目标的情况, 主要包括操作对象以及外界环境都可以利用传感器来对环境进行感知;可以通过传感器的内部移动、位置、加速度等来感知自身情况, 从而获得周围环境情况, 这个过程在工业操作中占据重要地位, 可以为机器人工作提供有力信息。

2.2 机械工程中检测传感技术的应用

第一, 机床运动以及切削过程中传感器的使用。切削过程中应用检测传感器主要是为了降低制造成本、优化生产效率以及材料的使用效率等。传感器在切削过程中使用目标主要是对切削过程的震颤、切削力的变化、切削的状态、切削的过程进行辨识以及工件与道具之间的接触等, 主要的传感参数有切削力、切削过程电机功率以及发射功率、切削过程的振动功率等。对于机床运动来说, 传感检测的主要目标有轴承以及回转系统、温度监控、驱动系统监控、安全性的监控等, 传感参数主要有加工精度、加工功率、加工机床运行状态、故障停机时间以及加工工件表面粗糙程度等。第二, 检测刀具的传感。磨削以及切削是最主要的切除材料的过程。砂轮与刀具磨损到一定程度的时候就会出现一定问题, 使刀具失去切削能力, 从而不能保障加工工件的完整性以及精确度, 因此称为刀具失效。研究数据表明, 引起机床出现故障的主要因素就是刀具失效, 引发机器停机时间占总停机时间的五分之一到三分之一, 也可能引发人身安全问题, 甚至出现重大事故, 所以现代制造行业对砂轮以及刀具失效的研究历史悠久。第三, 工件传感过程。与机床以及刀具监视过程相比较, 研究工程的监视传感是最多、最早的, 基本上都是以控制工件质量为根本目的。随着技术的不断发展, 工件识别与安装技术要求也越来越高, 工序识别实际上就是辨别加工工件是否符合工程需求的过程。工件识别能够辨别出等待加工的工件是否符合工件加工要求, 也能够辨识出工件放置位置是否符合工艺要求。除此之外, 也可以利用工件安装与识别传感技术对工件表面缺陷和加工余量进行识别。完成这些过程, 实际需要很多种类的传感器, 例如CCD系统就需要视觉传感器以及激光传感器等。

2.3 汽车自动控制中传感技术的应用

现代化汽车行业迅速的发展, 已经进入全新时代, 由于检测传感技术以及其它新技术的不断使用, 汽车机电一体化也要求用自动控制取代传统的控制方式, 不仅仅只是体现在汽车发动机上, 也体现在全面改善性能上面, 降低耗油以及排气污染, 增加服务功能, 增加安全行使、可靠行使以及舒适性和方便性等, 检测传感技术已经逐渐发展到汽车整体部分。在大部分控制系统中, 压力传感器、位置传感器、气敏传感器等的使用是必不可少的。

3 检测传感技术在机电一体化中的发展趋势以及若干问题

想要全面实现机电一体化系统的自动调节与自动控制, 检测传感技术是其中不可或缺的关键技术, 检测传感技术的发展情况直接影响着系统功能的发展, 也影响着机电一体化系统发展水平, 我国对检测传感器技术的研究主要集中在大学以及研究所。从20世纪80年代就开始研究检测传感技术, 虽然我国已经取得了一定成果, 但是与国外技术相比较, 还是存在一定差距, 主要表现在:一是微机械加工设备与技术;二是先进的模拟方法、计算方法以及设计方法;三是研究可靠性技术方面;四是先进封装设备和技术。所以, 我国需要提高检测传感技术的研究, 提高整体技术水平。

我国检测传感技术的未来发展趋势:第一, 提高开发新型材料和技术:利用生物化学、微电子和光电子以及信息处理等技术, 各种技术相互融合、相互渗透、综合作用, 有可能会研究出基于新型材料的检测传感技术;第二, 逐渐向着高精度发展:研究出精度高、灵敏度也高、互换性能好、反应快等的新型传感器, 以此来保障自动化生产的可靠性;第三, 发展成智能化:由于科学技术的不断发展, 检测传感器的功能也逐渐有了很大提高, 已经不再是单一的输出模拟信号, 可以经过数字处理后出现数字信号, 还有的可能带有一定控制功能, 成为智能检测传感器。

结束语

综上所述, 不管是机器人类技术, 还是数控车床技术, 都不能缺少检测传感器技术, 机电一体化系统想要快速发展, 检测传感技术有着至关重要的作用, 是整个机电一体化系统的重要部位。检测传感技术不仅提高了机电一体化系统的效率与速度, 也促进了经济的发展。现阶段, 虽然我国传感技术的发展比较晚, 但是我们会不断积累经验, 研究检测传感技术, 为机电一体化发展提供保障。

摘要：由于科技的不断进步, 机电一体化系统已经逐渐应用到很多领域当中, 传感器的作用就相当于神经以及感官系统, 为整个系统提供信息, 可以快速、准确的捕获信息, 也可以经得起环境的考验。检测传感技术在机电一体化中的应用也逐渐有了很大进步, 提高了机电一体化的水平, 达到科学的控制系统目的, 检测传感技术可以有效的实现机电一体化的自动调节以及自动控制, 也是机电一体化关键技术的一部分, 检测传感技术的水平直接影响着机电一体化的发展程度, 因此就需要我们更好的研究检测传感技术, 提高系统实现全面自动化的目的。本文主要分析了检测传感技术在机电一体化中现状、应用及其发展情况。

关键词：检测传感技术,机电一体化,现状,应用

参考文献

[1]赵一心.论检测传感技术在机电一体化中现状、应用及其发展[J].制造业自动化, 2010, 32 (11) :186-188.

[2]黄楚珊.分析检测传感技术在机电一体化中的应用现状及发展[J].赤子, 2012 (7) :198.

[3]刘宪武.机电一体化系统中检测传感技术应用探讨[J].科技创新导报, 2011 (33) :82-82.

[4]何继贤.检测传感技术在机电一体化中的现状、应用及其发展[J].河北农机, 2014 (12) :41-42.

[5]邓洪武.浅析技师学院机电一体化专业实习设备合理配置的有效途径[J].职业, 2011 (3) :60-61.

8.机电一体化技术的发展与思考篇八

【关键词】机电一体化；发展现状；煤矿机电一体化；发展趋势

前言

1978年改革开放以来，随着经济的快速发展科学技术不断取得新成绩，其中的微电子技术发展迅猛。微电子技术与机械技术相结合发展形成的机电一体化技术被广泛的运用到机械制造业的控制系统当中。机电一体化技术作为新技术被应用到机械制造业中起到了巨大的作用，在生产中机电一体化技术的使用提高了生产率，提升了产品的性能，在节约原料能耗的前提下解放了广大工人，在一定程度上减轻了工人的操作强度。机电一体化技术包含机械技术，信息技术，微电子技术，计算机技术。机电一体化使得这四项技术有机的科学合理的结合在一起发挥巨大的作用。为企业创造财富的同时增加了企业的竞争力。

1、机电一体化的内容

1）机电一体化，它是一个系统的总称这个系统主要涵盖机械使用系统，电子控制系统，计算机编程系统。通过相应的系统数据将机械技术和微电子技术有机的结合到一起形成整体，这一整体有很好的使用性，可以使产品或是系统的功能达到最佳的状态。机电一体化不是单单指的机械和微电子技术，它是多个技术的总称。

2）机电一体化系统它是一个综合的智能型的系统，通过计算机，传感器，机械设备，动力装置，执行装置进行有机的结合，组成一个人机协调性极强的系统，通过计算机输入数据，接受分析处理数据后将命令传输给中央控制系统，控制系统通过执行装置利用机械装置对所要生产的产品进行加工制造。机电一体化系统主要是结合了微电子技术和机械技术。由微电子技术负责控制，机械技术负责执行。优点就是能保证产品的性能和质量。

3）机电一体化工程是将机械工程与微电子工程进行有机的结合，更加系统更完善的将机械与微电子技术相结合使用。机电一体化工程不仅包含零部件的生产制造还包括对产品的性能质量的设计。将制造与设计结合通过技术人员数据指令的输入经过机电一体化工程的分析处理后既可以生产出符合要求的产品了。

2、机电一体化产品的优点

1）机电一体化产品具有轻、薄、巧、结构简单、多功能化、智能化、标准化。在生产过程中通过简单的数据输入指令的方法，机电一体化产品自己通过记忆功能，运算处理数据后制造产品还可以通过标准化的方式保证生产的产品的合格率和较高的产品性能。另外机电一体化产品还有自我的监督功能，自我检测诊断功能发现故障隐患后自动报警的功能，保证了机电一体化产品在运行中的安全性可靠性。

3、机电一体化产品的类别

1）机电一体化产品有着自身的特点，这类产品是机械与微电子技术有机结合的产物，具有极强的完整性，例如数控加工中心，工业机器人，打印机，绘图机等。这类产品不是简单通过机械与电子技术结合就可以得到的，里面还涵盖其他的相关系统功能属于机电一体化的高级形式。机电一体化产品通过改变原有设备的相应部件取而代之。利用微电子管和机械功能将产品进行升级提高原有产品的性能完善质量，如自动照相机，自动打印机，指针式电子表，电子式的电话交换机，带微机控制的机械设备。

4、我国机电一体化产品发展及应用概况

机电一体化的发展比不是一帆风顺，对于国外的发达国家他们的机电一体化发展也是在第二次工业革命后发展起来的，由于当时的计算机技术发展有限，机械技术发展还上不成熟因此到了1990年后经济危机过后世界经济快速发展，这时的计算机微电子技术发展迅猛，与此同时机械制造业也进人高速发展的新时期，当出现了控制技术、通信技术后为机电一体化的发展创造了条件和基础。后期又出现了集成电路，微型电脑芯片，微型计算机，这些实物的发明出现弥补了机电一体化的物质基础。随着各项技术的深入发展成熟后机电一体化的进程逐渐加快，形成了控制、执行、处理、与一体的智能化较高，人机协调性较强的机电一体化系统为产品的生产保质保量保性能。对于我国机电一体化的发展起步较晚，发展速度较快，国家每年都有制定机电一体化发展的新的年度计划。通过引进吸收国外的先进技术，国内企业通过自主知识产权的研究，我国的机电一体化步伐有所加快，但要认清我国的机电一体化进程与发达国家相比还存在差距，仍然需要继续进步。

5、机电一体化的发展趋势

机电一体化的发展向着更综合的发展方向发展，逐渐的将高新科技汇总与一身，形成了光学，计算机技术，信息技术，控制技术微电子技术于一体的交叉综合技术系统。机电一体化技术的发展依赖于组成它的相关技术，同时也对于其他相关技术的发展起到推动的作用为其他技术的发展指明方向。在相互促进的情况下共同发展。就未来的经济发展形势我们可以展望机电一体化的发展形势和发展方向。经济的快速发展要求科学技术的支持，要求机电一体化系统更加的完善更加智能向着人与机更加协调的方向发展，同时结合新兴的技术同步发展。

1）光机电一体化。机电一体化系统的完善要求新的技术融合到机电一体化系统当中。光学是新兴的技术，将它运用到机电一体化系统中的传感系统、能源系统、将会大大提高机电一体化的工作效率，同時也可以相应改变机械结构的组成部分。光电一体化是机电一体化的重要发展趋势。

2）全系统化，智能化。未来机电一体化的发展趋势是全球性的，系统更加完善，更加智能，操作的方便程度，处理的智能程度都要大大超出现在的生产要求，真正实现机器操作代替人工操作，将人的逻辑思维与理性判断融合到智能化的系统当中代替人工进行产品的设计，细化，升级。在生产中将集成电脑控制的机器人与机床进行联合使用这就是全系统与智能的应用实例。

3）技术产品网络化。随着计算机技术的快速发展，网络技术也应运而生将全球的经济文化信息联成一片形成网络的全球化。在计算机网络时代机电一体化产品被应用到网络技术中，不论是处理信息数据的处理器，还是远程终端控制器都是机电一体化的产品，而且产品的性能逐渐适应网络发展的需要不断生产处智能的，高效的网络运用设备。

结束语

总之，机电一体化是工业生产发展需要的产物，它极大的提高了生产效率降低生产成本同时，创造的巨大的经济效益。机电一体化也是满足人们生活高标准要求的产物，通过机电一体化系统生产的产品性能更可靠，质量更优越。机电一体化的发展带动相关技术产业的发展，推动整个科技技术的发展。机电一体化技术是科技的凝结产物是未来科技发展的方向，机电一体化将向着智能，微型的方向发展，纳米技术的发展为实现机电一体化微型发展提供物质基础条件。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

[2]李运华.机电控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3]孙立新，林树忠，张迎新等.锂锰扣式电池生产线控制系统设计[J].电池，2004，34（2）：102-103.

9.机电一体化的发展分析论文篇九

(1)产品操控更加智能化。机电一体化技术的运用在机械制作领域有非常重要的意义。因为机电一体化技术以微处理为核心，通过将数据信息操控系统结合在一起就可以大大增强整个系统控制的准确下。在机械生产的过程中，整个工业具有高速化、连续性的特点，如果不采用机电一体化技术就难以对产品线进行智能化的控制，无法配套各个设备的系统控制。

(2J机电一体化技术可以采用分布式控制，实现生产最优化。通过分布式控制能够对现场的计算机一级操作系统实现集中监视、分散操作。因此，随着分布式控制系统的发展以及应用，能够实现对整个生产过程的控制，从而红外线调度生产以及产品统计管理的最优化，提高整个综合系统的生产效率。

(3)多产品兼容，有效实现资源共享。通过开放式的控制系统，可以实现对于信息的互换以及兼容不同种类的产品，实现产品兼容资源共享。通过互联计算机设备，可以实现与控制设备额互连，从而实现控制一体化。

(4)计算机集成化程度高。通过计算机集成制造系统将生产经营管理以及过程控制整合为整体，实现从原料进厂到生产加工的一体化控制。在实现计算机全过程自动化的基础上，实现信息资源的有效共享，实现对生产过程的统一管理，适应现代企业的发展

10.机电一体化主要应用领域的分析篇十

摘要：机电一体化是一项交叉密集型技术，该技术的应用能够促进机械工程领域的发展，本文对机械一体化在该领域的应用进行探究。本文立足于机电一体化内涵等理论，分析机电一体化的多元具体化应用，并对应用趋势进行展望。

关键词：工程机械；机电一体化；应用

引言

伴随着现代社会不断发展，各种科学技术不断进步，完善。各类的学科融合也愈加密切。通过多种学科技术融合发展，极大的促进了工作效率，精化了发展途径。举个例子，就目前来看，机电一体化技术在多种领域的实际技术操作中都应用到。通过其技术的精确性和操作便捷性性等来大力的推进，改良了当前的工业生产，技术，管理层面的模式操作。需要注意的是，目前针对于此的技术操作仍属于初级发展阶段，还需后续不断的研究深化。本文通过对其技术应用的分析为后续的研究发展做先行探索。

一、机电一体化内涵及作用

（一）机电一体化内涵

“机械电子学”，也就是机电一体化的学科表达，机电一体化技术是基于计算机技术进一步发展的新型技术。通过将计算机，机械制造，机械控制技术等技术融合贯通，互相联系。来达成更为高效的操作需求。从上个世纪中期，就有开始将电子技术运用到机械操作中的实例，并取得一定的实践成果。在后来的发展中，电子技术与机械技术不断的融合发展。伴随着机电一体化进程的不断深入，更智能，更高效成为了后续发展的主旋律。以机电一体化为大纲发展，囊括机械制造，电子信息技术，机械控制，系统传感服务等等，逐渐运用到了更多的领域。

（二）机电一体化作用

通过运用机电一体化技术，在机械制造领域来说能够更好的去设计，匹配符合人们需求的机械产品。从而进一步推动当前的机械智能发展。结合实际的运用所需，当前运用机电一体化技术制造的产品多符合轻便，易于操作，携带等特点，能够更好的为人们提供信息服务。伴随着人工智能的不断发展，工业生产自动化，控制自动化，电子产品自动化，以及智能机器人等等不断问世，推动了行业发展。从大环境来看推动了当前的国体经济发展，优化了当前的生产模式。

二、机电一体化技术的应用特点

（一）自动检测

机电一体化技术与计算机操作技术密切相关。通过运用计算机技术来对机电一体化技术进行技术指导，操作指示，同时，计算机技术也运用在机电一体化技术的检测，修正环节。通过对机械制造，机械设计环节的信息采集，数据分析。来对其进行技术检测，针对操作过程中出现的程序错误和异常情况检索，并通过计算机技术演算制定相应的应对方案。以警报预警的形势对外传送，便与操作人员发现处理。在通过计算机技术管理下进行机械制造，机械设计更具有安全性，稳定性与操作便易性。

（二）高精度

作为新型的机电融合技术，机电一体化具有高精度，高效率的特点，在进行机械制造，机械设计之前对其所需数据进行调控配比，保证操作步骤的准确性，极大的提升了操作效率。现代的设计，制造业不断的完善发展自身生产的流程稳定性，准确性。保障了生产准确度，提升整体的操作规范性。举个例子，在进行建筑施工时需要进行混凝土搅拌，其中投入的物料比是一个需要精确度较高的操作。而通过电子计算机技术对其实际的物料比调控，再结合机械按配比投入，保障了混凝土质量。整体而言，此种高精度的操作环节极大的提升了工程建设效率。

（三）低耗能

除此之外，机电一体化技术还有着损耗低的优势，旧式的工程建设过程中，由于缺少计算机的精确管控，不能及时更进管理建设信息，在实际建设中出现问题时需要专业的技术人员进行每个操作环节的技术检测。此种工作模式不仅浪费人工成本，还不能完全保障其检测质量，操作效率低下。而计算机技术下通过即时使用的最低损耗量来进行工程建设，最大限度的降低了物料，建设成本损耗。

三、机电一体化具体应用领域分析

（一）监控领域应用

不仅仅是提升整体的工程建设效率，机电一体化技术还能维护建设过程中的设备运行，通过一体化技术来对工作环境中的建设仪器，设备进行技术，故障检测，一般情况下，当出现检测故障时情况时，检测仪器通过警示，声音，调节亮度等对外播报，便与技术维修人员更快的针对故障部位进行维修，在保障建设效率的同时降低建设损耗。而监控管理过程也能更为直观的了解到建设进程从而依此制定后续的建设方案。

（二）调整施工精度领域应用

在过去传统的工程建设中，在面临建设精确数据时需要进行更多的人工演算，在出现设计误差和偏差情况下，都有可能差之毫厘失之千里。从而影响到整体的工程建设质量。而引入机电一体化技术后，能够更好的对建设施工过程进行精确调控。

（三）节能领域应用

在减少能源损耗，最大限度的运用已有材料方面，机电一体化技术可以很好的通过精确的电子计算来对现有物料配比，分配其建设任务。保持当前的各项建设数值维持在临界工作值，在保证建设效率的同时最大限度的节省了建设生产所需材料。与旧式的工程建设相比，不仅是建设效率的提高，建设材料的节省，还能将当前的建设材料最大限度的使用，将各级建设环节紧密结合。

四、机电一体化应用领域趋势与发展方向

（一）机电一体化的应用趋势

就目前来看，机电一体化技术在今后的网络信息安全维护，微电子技术，传感器方面的应用将会有较好的发展前景。

伴随着当前社会的不断发展，计算机网络，互联网系统受众越来越广。所以，结合时代发展大环境，将机电一体化技术同网络安全技术捆绑发展。实现一加一大于二的发展建设。在保障机电一体化技术的市场竞争力的同时，更为便易的为网络用户服务，保障其活跃用户黏性。而机电一体化技术与微电子领域相结合，将其使用模式优化，更加灵巧，轻便。除此之外，机电一体化技术与传感器的联合应用，提高了操作精确性。

（二）机电一体化的发展方向

长久来看，机电一体化的今后发展延生方向有微型化，系统化和智能化三类。伴随着当今社会科学技术的不断发展，成熟，人们更倾向于使用便捷，操作简单，轻巧灵便的工具。通过运用机电一体化技术将其与微型设计结合，必将受到人们喜爱，推广。从工程建设方面来看，整体的操作流程繁琐复杂，为了达成对各个操作建设环节的进度了解，从而更好的制定后续的建设方案，采用机电一体化技术对其调控，管理，整合建设施工的各项建设任务。此外，当前网络的不断发展，各项行业，建设设计都讲求人工智能。在人工智能领域，结合机电一体化技术发展，提高生产效率，降低能源损耗。

结语

结合上述，本文文章旨在探讨在工程建设，机电制造，设计中机电一体化技术的合理应用。在了解机电一体化运用技术后将其合理科学的结合到工程建设环节，提高建设效率降低物料损耗，提高建设精确性。在今后的发展过程中可与微型电子，人工智能领域相结合。彰显其良好的发展前景。同时，通过本篇文章的表诉，为后续的研发人员做前行调查。望后续能有更多的专家学者投身于新型机电一体化技术运用不同的建设领域中。促进机械，机电建设行业发展。

参考文献：

11.机电一体化技术的发展历程和趋势篇十一

摘要：本文分析了机电一体化技术的发展历程，提出了未来的发展趋势，供大家参考。

关键词：机电一体化发展现状发展趋势

0 引言

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈人了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1 机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。80年代，信息技术崭露头角。微机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引人了飞行器系统后，使机械一电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进人了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进人90年代，通信技术进人了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

2 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着绿色化、智能化、网络化、微型化、模块化等多方向发展。

2.1 绿色化工业的发达给人们生活带来了巨大变化：一方面物质丰富，生活舒适；另一方面资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。工业的发展使得资源减少，生态环境受到严重污染。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成了适应未来发展的一大特色。

如果我们把机械产品和制造机械产品的机械装置统称为机械系统，则机电一体化技术的功能可归结为：提高机械系统的性能，完成传统机械系统不能完成的功能；提高机械系统的智能化程度，使人在更舒适的环境中工作；提高机械系统的可回收性；降低机械系统的原材料消耗；降低机械系统的能耗；降低机械系统对环境的污染，可以看出其中至少有3条是和环境保护有关的。因此，进入21世纪，机电一体化技术的使命是要能提供一种高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒适和可回收的智能化机械产品，即提供一种能满足持续性发展的绿色产品。

2.2 智能化智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能系统是一个知识处理系统，它包括知识表示、知识利用和知识获取三个基本问题，其最终目标是模拟人的问题求解、推理、学习。人工智能在机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类的智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法是机电一体化产品(系统)实现智能化的四种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。

2.3 网络化 20世纪90年代，汁算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革，同样也给机电一体化技术带来了重大影响，例如通过网络对机电一体化设备进行远程控制。各种刚络将全球经济、生产连成一片，企业的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(Homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(Computer integrated appliancesystem，CIAS) ，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

2.4 微型化微型化兴起于20世纪80年代末，是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。近十余年来，微机电系统(Micro Electro Mechanic System，MEMS)[sj，作为机电一体化技术的新尖端分支而倍受重视，它泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小，由于结构的微型化，在材料、机构设计、摩擦特性、加工方法、测试与定位及驱动方式等方面部产生了一些特殊问题。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空问，并易于进行精细操作，因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。因此在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

2.5 模块化机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品问的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

3 结束语

12.机电一体化技术的发展趋势篇十二

关键词：机电一体化技术,信息技术,发展趋势

1 机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

2 典型机电一体化产品的发展趋势

2.1 数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 (近320万台) , 但数控机床只占约5%且大多数是普通数控 (发达国家数控机床占10%) 。近些年来数控机床为适应加工技术的发展, 在以下几个技术领域都有巨大进步。

高速化。由于高速加工技术普及, 机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上;快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48m/min, 60m mni, 80m/min, 120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度, 由过去一般机床的0.5G (重力加速度) 提高到1.5G～2G, 最高可达15G;直线电机在机床上开始使用, 主轴上大量采用内装式主轴电机。

高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005～0.01um;最小分辨率为1nm (0.000001m m) 的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。

复合加工, 新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床, 5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构, 包括6轴虚拟轴机床, 串并联绞链机床等, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。

使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑, 在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min, 加工铝件能达5000m/min。

数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求, 它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段, 而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此, 计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来, 这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

2.2 自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000～80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000～120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

3 机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命, 不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展, 而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测, 机电一体化技术将向以下几个方向发展:

3.1 光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源 (下转第80页) (上接第81页) (动力) 系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

3.2 柔性化方向

未来机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 有较强的“柔性”, 能较好地应付突发事件, 被设计成“自律分配系统”。在这系统中, 各子系统是相互独立工作的, 子系统为总系统服务, 同时具有本身的“自律性”, 可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息, 在总的前提下, 具有“行动”是可以改变的。这样, 既明显地增加了系统的能力 (柔性) , 又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.3 智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显, 智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。

4 仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大, 并且往往在结构上处于“静态”时不稳定, 但在动态 (工作) 时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统 (大脑) 停止工作时, 生物便“死亡”, 而当控制系统 (大脑) 工作时, 生物就很有活力。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。

5 微型化方向

目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时, 就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时, 机械和电子完全可以“融合”机体, 执行结构、传感器、CPU等可集成在一起, 体积很小, 并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

参考文献

[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.

13.机电一体化简答分析篇十三

机械系统：构造功能；信息处理系统：控制功能；动力系统：动力功能；传感检测系统：计测功能；执行元件系统：操作功能。1-7.根据不同的接口功能说明接口的种类。

1.根据接口的变换，调整功能：零接口、无源接口、有源接口、智能接口2.根据输入/输出功能：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口 1-11.说明机电一体化系统的主要评价内容

高性能化、低价格化、高可靠性比、智能化、省能化、轻薄短小化、高附加价值化。

2.机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等，其主要功能是传递转矩和转速。

2-5.丝杆螺母机构的传动形式及选择方法有哪些？

(1)螺母固定、丝杆转动并移动

该传动形式因螺母本身起着支承作用，消除了丝杆轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不易太长，刚性较差。因此只适用于行程较小的场合。(2)丝杆转动，螺母移动

该传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杆刚性较好。适用于工作行程较大的场合。(3)螺母转动，丝杆移动

该传动形式需要限制螺母移动和丝杆的转动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较少。(4)丝杆固定，螺母转动并移动

该传动方式结构简单、紧凑，但在多数情况下，使用极不方便．故很少应用。（5）差动传动方式

多用于各

n种微动机构中

max(k/ikn)2-16.各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ k1（1）重量最轻原则• 小功率传动装置各级传动比（等传动比分配，等模数原则）• 大功率传动装置各级传动比确定，应遵循“先大后小”原则，再由经验、类比方法和结构设计紧凑等方法确定。（不等传动比分配，不等模数原则）（2）输出转角误差最小原则

为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递运动的精度，各级传动比应按“先小后大”原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角误为，则：

3）等效转动惯量最小原则各传动轴转动惯量等效到电

机轴上的等效转动惯量最小。(机械传动部分响应特性最佳原则)。2-18.谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？

答：（1）谐波齿轮传动特点有：结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等特点。谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，柔轮相当于行星轮，刚轮则相当于中心轮。故谐波齿轮传动装置的传动比可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。设Wg、Wr、WH分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度，则



2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？圆柱齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动、弹簧 2-25.轴系部件的基本要求

旋转精度、刚度、抗振性、热变形、轴上零件的布置 3.执行元件的种类？对执行元件的基本要求？

1）电动势执行元件、液动式~、气动式~

2）惯性小，动力大、体积小，重量轻、便于维修安装、宜于微机控制

3-5.直流伺服电机控制方式的基本形式是什么？

1）晶闸管直流调速驱动：主要通过调节触发装置控制晶闸管的触发延迟角（控制电压的大小）来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易于平滑调速。2）晶体管脉宽调理驱动：当输入一个直流电压U时，就可得到一定宽度与U成比例的脉冲方波来给伺服电动机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而得到不同大小的电压值Ua，使直流电动机平滑调速。3-6.简述PWM直流驱动调速、换向的工作原理。

如果改变加到VT1和VT3、VT2和VT4这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率μ，就可以改变电动机的转向和转速。

3-10.简述步进电机的工作原理。

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

3-11.简述步进电机步距角大小的计算方法。

步进电动机走一步所转过的角度称为步距角，可按下面公式计算

3600式中Z 为转子上的齿数；m为步进电动机运行的拍数。通常等于相 Zm数或相数整数倍，m=KN（N为电动机的相数，单拍时K=1，双拍时K=2）3-12.简述步进电机的环形分配方式。

① 采用计算机软件，利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配，简称软环分。② 采用小规模集成电路搭建而成环形脉冲分配器。③ 采用专用环形脉冲分配器件。3-13.简述步进电机的运行特性。

分辨力、静态特性（静转矩、矩-角转矩、静态稳定区）、动态特性（动态稳定区、启动转矩Tq、最高连续运行频率及矩-频特性、空载启动频率与惯-频特性）4-2.试说明微型计算机的基本特点及选用要点。

较完善的中断系统，足够的储存容量，完备的输入/输出通道和实时时钟；字长，速度，指令。

4-17.试说明光电耦合器的光电隔离原理。作用？

1）光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换元件组成，如下图所示.控制输出时，从上图a可知，微机输出的控制信号经74LS04非门反相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经反相后，加到发光二极管正端的电平为低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏晶体管截止，输出信号几乎等于加在光敏晶体管集电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发光，光敏晶体管接收发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。同样的道理，可将光电耦合器用于信息的输入，如上图b所示。2）可将输入与输出端两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电、可以进行电平转换、提高驱动能力 4-16.微机应用系统I/O控制的可靠性设计分析方法是什么？光电隔离电路设计、信息转换电路设计

4-19.试说明检测传感器的选用原则及注意事项。

1、传感器的选用原则：主要是依据传感器的使用要求和被控制对象的控制精度要求选择适用的传感器。

2、传感器选用的注意事项：在确保主要性能参数和指标的条件下，适当可放宽次要的性能指标和指标要求，以便获得较高的性能价格比。注意：不能盲目的追求传感器各种性能指标均高的传感器选择方法或原则。6-1.稳态设计和动态设计包含哪些内容？

A)稳态设计包括使系统的输出运动参数达到技术要求、执行元件（如电动机）的参数选择、功率（或转矩）的匹配及过载能力的验算、各主要元部件的选择与控制电路设计、信号的有效传递、各级增益的分配、各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等，并为后面动态设计中的校正补偿装置的引入留有余地。B)动态设计主要是设计校正补偿装置，是系统满足动态技术指标要求，通常要进行计算机仿真，或借助计算机进行进行辅助设计。6-8.何谓机电一体化系统的可靠性？

机电一体化可靠性是指，系统（产品）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。6-9.机电一体化系统的失效与故障有何异同？

同：是一种破坏系统（产品）工作能力的事件，它们越频繁可靠性就越低。异：产品不能完成规定功能称为失效；对于可修复的系统（产品）称为故障。6-10.保证机电一体化系统（产品）可靠性的方法有哪些？

提高系统（产品）的设计和制造质量；冗余技术；诊断技术。7-7.直线插补与圆弧插补有何区别？

直线：给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动，加工出预期的直线。圆弧：给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动，加工出预期的圆弧。

4、光电隔离电路的主要作用有哪些方面？

1、可将输入与输出两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电

2、可以进行电平转换

3、提高驱动能力

6-3机电一体化系统中的典型负载有哪些？说明以下公式的含义：

答：典型负载是指惯性负载、外力负载、弹性负载、摩擦负载（滑动摩擦负载、粘性摩擦负载、滚动摩擦负载等）。对具体系统而言，其负载可能是以上几种典型负载的组合，不一定均包含上述所有负载项目。

1、选择滚珠丝杠副支承方式

A)、单推-单推式支承，特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生预拉伸力，提高了丝杆安装刚度，预拉力越大，轴承寿命降低，低于双推-双推式支承。B）、双推-筒支式支承，特点：滚珠丝杆一端固定并产生一定预拉伸力，另一端筒支可适当的提高丝杆安装刚度，丝杆无热变形应力，适用于中速，传动精度较高的长丝杆传动系统。C)、双推-双推式支承，特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生较大的预拉伸力，丝杆安装刚度最高，预拉力随温度变化而变化，两端轴承预紧力不均。适用于高刚度，高转速，高精度的精密丝杆传动系统。D)、双推-自由式支承，特点：一端固定，另一端自由，丝杆刚度较差，承载能力低，常用于轻载，低速，垂直安装的丝杆传动。

2、直流（DC)伺服电动机的驱动

要实现对直流电动机的速度和方向进行调节控制，通常可用两种驱动控制方式：晶体管直流脉宽调制驱动，晶闸管直流脉宽调速驱动。

A)、脉宽调速驱动(PWM)工作原理：当输入一个直流控制电压U时就可得到一定宽度与U成比例的脉冲方波给伺服电机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而得到不同大小的电压值Ua，使直流电动机平滑调速。设开关S周期性地闭合、断开，闭和开的周期是T。在一个周期T内，闭合的时间是τ，开断的时间是T—τ，若外加电源电压U为常数，则电源加在电动机电枢上的电压波形将是一个方波列，其高度为U，宽度为τ，则一个周期内电压的平均值为Ua=1/TʃoτUdt=τ/TU=μU,式中μ--导通率。又称占空系数，μ=τ/T。

B)、直流电动机的方向控制

为使电动机实现双向调速，多采用桥式电路，其工作原理与线性放大桥式电路相似。电桥由四个大功率晶体管VT1—VT4组成。如果在VT1和VT3的基极上加以正脉冲的同时，在VT2和VT4的基极上加负脉冲，这时VT1和VT3导通，VT2和VT4截止，电流沿+90V→c→VT1→d→M→b→VT3→a→0V的路径流通，设此时电动机的转向为正向。反之，如果在晶体管VT1和VT3的基极上加负脉冲，在VT2和VT4的基极上加正脉冲，则VT2和VT4导通，VT1和VT3截止，电流沿+90V→c→VT2→b→M→d→VT4→a→0V的路径流通，电流的方向与前一情况相反，电动机反向旋转，显然，如果改变加在VT1和VT3、VT2和VT4这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率μ，就可以改变电动机的转向和转速。

3、交流（AC）伺服电动机及其驱动

矢量控制原理：交流电动机的等效电路如图3.7a所示，图中r1、X1 为定子绕组的电阻和漏抗；r2、X2为归算过的转子绕组的电阻和漏抗；rm代表与定子铁心相对应的等效电阻；Xm为主磁通相对应的铁心电路的电抗；s为转差率，其电流矢量图如图，为了简化控制电路，在忽略r1、X1、r2、rm时，上述等效电路图可简化成图，电流矢量如图。从电流矢量可知：I1=（I2m+I22）1/2，而Im（励磁电流）可以认为在整个负载范围内保持不变，而电磁转矩正比于I2。当要求转矩加大为原来的两倍时，则要求I2也为原来的两倍。为此，只需将输入电流从I1变成I1ˊ即可。由此可知，矢量控制就是要同时控制电动机输入电流I1的幅值和相位ψ，以得到交流电动机的最佳控制。

4、步进电动机与驱动工作原理：

步进电机又称脉冲电动机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。其轴收入一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角，转速和转向，很容易用微机实现数字控制。5.步进电机的运行特性与性能指标

1.分辨力

在一个点脉冲作用下（即一拍），电动机转子转过的角位移，即步距角α越小，分辨力越高，最常用的步距角有0.6º/1.2º,0.75º/1.5º,0.9º/1.8º,1º/2º1.5º/3º等。

2.静态特性

步进电机的静态特性是指它在稳定状态时的特性，包括静转矩，矩-角特性及静态稳定区。

矩-角特性：在空载状态下，给步进电机某相通以直流电流时，转子齿的中心线与定子齿的中心线相重合，转子上没有转矩输出，此时不断位置为转子初始稳定平衡位置。如果在电动机转子轴上加一负载转矩，则转子齿的中心线与定子齿的中心线将错过宇哥电角度

θc使能重新稳定下来。此时转子上的电磁转矩Tj与负载转矩TL相等；该Tj为静态转矩，为失调角。当θc=±90º时，其静态转矩为最大静转矩Tjmax。Tj与θc之间的关系大致为一条正弦曲线，该曲线称矩-角特性曲线。静态转矩越大，自锁力矩越大，静态误差就越小。一般用品说明书中标示的最大静转矩就是指在额定电流和通电方式下的Tjmax。

当失调角在-π到π的范围内时，若去掉负载转矩TL，转子仍能回到初始稳定平衡位置，因此-π<θc<π的区域称为步进电机的稳态稳定区。

6、步进电机的驱动与控制

步进电机的运行特性与配套使用的驱动电源（驱动器）有密切关系。驱动电源由脉冲分配器，功率放大器等组成。驱动电源是将变频信号源（微机或数控装置）送来的脉冲信号及方向信号按要求的配电方式自动地循环供给给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反转旋转。变频信号源是可提供从几赫兹到几万赫兹的频率信号连续可调的脉冲信号发生器，因此，只要控制输入电脉冲的数量及频率就可精确控制步进电机的转角及转速。

7、步进电机的微机控制

主要分为：串行控制和并行控制

步进电机的加减速控制原则：步进电机的加减速控制：对于点-位控制系统，从起点至终点的运行速度都有一定要求。如果要求运行频率（速度）小于系统的极限起动频率，则系统可以按要求的频率（速度）直接起动，运行至终点后可立即停发脉冲串而令其停止。系统在这样的运行方式下其速度可认为是恒定的，但在一般情况下，系统的极限起动频率是比较低的，而要求的的运行速度往往较高。如果系统以要求的速度直接起动，因为该频率已超过极限起动频率而不能正常起动，可能发生丢步或根本不能起动的状况。系统运行起来后，如果到达终点时突然停发脉冲串，令其立即停止，则因为系统的惯性作用，会发生冲过终点的现象，使点-位控制精度发生偏差。因此在点-位控制过程中，运行速度都需要有一个加速-恒速-减速-（低恒速）-停止的过程，如图，系统在工作过程中要求加减速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点至终点运行的时间要求最短，这就必须要求升速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。

8、步进电机闭环制原理

步进电机的闭环控制也有不同的方案，主要有核步法，延迟时间法，用位置传感器的闭环控制系统等。采用电脉冲编码器作为位置检测元件的闭环控制原理框图如图3.35.其中编码器的分数力必须与步进电机的不距角相匹配。该系统不同于通常控制技术中的闭环控制，步进电机由微机发出的一个初始脉冲起动，后续控制脉冲由编码器产生。编码器直接反应切换角这一条数。然而编码器相当于电动机的位移式固定的，因此发出相切换的信号也是一定的，只能是一种固定的切换角数值。采用时间延迟的方法可获得不同的切换角，从而可使电动机产生不同的平均转矩，得到不同的转速。在闭环控制系统中，为了扩大切换角的范围，有时还要插入或消去切换角。通常在加速时要插入脉冲，而在减速时要删除脉冲，从而实现电动机的加减速控制。

在固定切换角的情况下，如负载增加，则电动机转速将下降，要实现匀速控制可利用编码测出电动机的实际转速（编码器两次发出脉冲信号的时间间隔），从而作为反馈信号不断地调切换角，从而补偿由负载所引起的转速变化。

9、专用、通用微型计算机的选择

1）专用控制系统的构成与特点

用于大批量生产的机电一体化产品。具有机械电子有机结合紧凑，由于专用IC芯片，接口电路，执行元件，传感器等相互合理匹配成专用控制器，软件采用专用机器代码或语言，可靠性强，成本低，但适应能力较差。

2）通用控制系统的构成与特点

构成：控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC芯片，接口电路，执行元件，传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统

特点;具有可靠性高，适应能力强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。应用；适用于多品种，中小批量生产的几点一体化产品。

10、硬件与软件的权衡，匹配

任何微型控制系统功能，既可以由硬件实现，也可以由软件实现，两者的合理匹配是确定或选用微机控制系统研究内容之一。

主要依据经济性。可靠性，适用性等要求来决定。

主要用通用分离原件组成的控制系统—最好采用软件来实现对机电一体化产品的主要控制功能，借口少，易于调整，适应能力强，但成本高。

主要用集成原件组成的控制系统—最好选用硬件实现对机电一体化产品的主要控制功能，具有廉价，可靠，处理速度快等特点。