機電一體化的應用論文精選(九篇)
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第1篇：機電一體化的應用論文范文
機電一體化主要是指將機構的主要功能以及動力、信息處理、控制等功能與電子科技相結合，實現機械裝置與電子化控制軟件、設計有機結合，形成全新的系統。它具有多功能、高質量、高可靠性、低能耗等特定功能價值，涵蓋了“技術”和“產品”兩個方面，是一個功能強大的系統。
當前，機電一體化已經發展成為了一門具有專門系統的學科領域，當今科學發展日新月異，機電一體化也將逐漸被賦予新的內容。
2 機電一體化技術發展現狀
2.1 機電一體化技術在電力行業的發展現狀
近年來，“機電一體化”這個名詞越發流行，它最初只被認作為機械與電子的簡單結合，但隨著微機性能不斷提高，以及信息技術、數據庫、光學，尤其是通信技術逐漸進入機電一體化，機器可以通過遙控和網絡化實現機電一體化，生產范圍也日益普及。
機電一體化目前多應用于汽車制造、裝備制造、機械加工等行業，其優越的性能在電力行業的應用還處于初級階段。電力行業發展需要集成化、智能化，也需要人性化、綠色化，這些都是機電一體化技術能夠做到的，因此，機電一體化技術在電力行業的應用還遠遠不能滿足行業發展的需求，還有待進一步地研究并投入應用。
2.2 機電一體化技術的發展趨勢
當今數字化、綜合化、網絡化以及個性化的技術革命是以微電子、軟件、計算機和通信技術為核心引發的，對全球經濟、社會、科技和軍事等方面發展影響深刻，也影響了機電一體化學科的發展趨勢。據有關預測表明，機電一體化技術的發展方向如下所述。
（1）朝著光電一體化發展：一般由傳感、動力、信息處理、機械結構等部件即可組成機電一體化系統，加入光學技術，并利用其特點，能有效完善機電一體化系統中的傳感、動力和信息處理部件。（2）朝著柔韌化發展：今后的機電一體化系列產品，會有足夠的冗余度來運轉執行和控制系統，對突發事件應對能力加強，柔韌化改善。該系統的子系統之間相互獨立，均服務于總系統，而本身也具有“自律性”，能就不同環境而做出差異反應，同時，單個子系統的故障不會影響總系統性能發揮，使得總系統柔韌性加強。（3）朝著智能化發展：未來的機電一體化系列產品的“全息”特點將會更突出，表現為極強的智能化，這是由于信息技術、模糊技術都在快速發展，識別能力增強。
3 機電一體化技術在電力行業中的應用探究
3.1 交流電機的正反轉控制設計
在生產實踐過程中，常要求用一臺電動機的正反轉控制方向相反的兩個運動，如小車的左行、右行，機械手的上升和下降等。
交流電機的正反轉控制電氣設計如圖1所示。
要實現三項鼠籠型異步電動機的正反轉控制，只要把三相線當中的任意兩相調換位置即可。如圖1，加入接觸器KM1閉合時電動機正轉，當接觸器KM1斷開，論文接觸器KM2閉合時，電動機就會反轉。
3.2 機電一體化技術在水電站廠設備中的應用
隨著光電式互感器、智能化開關等機電一體化設備的出現，水電廠的自動化技術逐漸進入到數字化階段。
（1）水電廠設備機電一體化結構分析。
水電廠設備機電一體化結構主要分3層。其中過程層，隨著信息技術發展，采用了新一代光電電壓互感器、光電電流互感器，能夠直接采集數字量，提高了抗干擾和抗飽和性能，開關裝置也實現了緊湊化和小型化。
（2）水電廠自動化的發展趨勢。
目前，水電廠機電一體化不斷更新技術，其發展趨勢主要有智能化、人性化及用戶二次開發等。
智能化指系統可根據人為存儲的命令對事件進行推理、判斷及歸納。在一定條件下能代替人工操縱，經過歸納和判斷，自動操作、提示信息，使機組安全地運行。智能化越高，對人員要求越低，對自身及控制設備的狀態能給出準確判斷、統計及報警提示。
3.3 機電一體化技術在電站輔機產品研制中的應用
（1）微機勵磁調節器：該裝置典型的有UNITROP系列，響應快、精度高、穩定可靠、結構緊湊、抗干擾、運行和維護方便、可靠性高，在市場上應用非常廣泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自動調節器分別適用于≤50 MW等級的無刷勵磁汽輪發電機、≤600 MW和≥135 MW等級的汽輪發電機組的自動勵磁電壓調節器。（2）勵磁繞組絕緣電阻監測裝置：該裝置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196單片機技術。用來測量勵磁繞組與地之間的絕緣電阻，一般采用在線檢測的方式，監測發電機與勵磁機勵磁繞組之間絕緣情況。（3）發電機氣體純度監測裝置：該裝置典型的有GHS-1型，由純度風機、純度儀和變送器等部件構成。優點為：性能穩、無污染、不漂移、維護便捷，獨有的微處理器結構容易使壓力、環境和溫度相互補償，精度高。（4）勵磁電流電壓測算儀：該裝置典型的有GES-9001型，用于測量勵磁電流和電壓，并可顯示發電機的電流、電壓、功率因數、頻率、有功和無功功率以及轉子氫溫、繞組溫度等。適用范圍較廣，可供3～600 MW的發電機組使用，性能好，質量可靠。
4 結語
機電一體化技術伴隨著當前科技的進步快速發展，所發揮的作用日益明顯，但是其在電力行業的應用遠不能滿足當前的需求，還需要進一步地研究并應用。
參考文獻
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第2篇：機電一體化的應用論文范文
關鍵字：機電一體化；實踐教學；教學改革；
中圖分類號：G4 文獻標識：A 文章編號：1674-3520（2014）-04-00137-01
一、我國當前機電一體化類課程教學現狀及其原因分析
結合我國目前職業教育的現狀，造成當前機電一體化類課程理論講不透、實驗做不好、技術學得不扎實的原因主要有以下幾個方面：
（一）師生思想上都不夠重視
從目前的職業學校的教學現狀來看，重視理論教學輕視實踐教學一直是我國課程教學的傳統方法，在這樣的教學模式下，不利于師生在課堂中對于知識的學習和掌握。機電一體化這樣的課程，理論課本來就比較晦澀難懂，如實踐訓練課程不足的話，學生學到最后完全沒有系統的概念和知識體系，對于機電一體化的理解只是停留在表面層次，因此必須要逐步加強實踐實訓。從體制上來說，師生本身對于課程的重視程度不夠也是導致課程學習問題的原因。教師認為對于機電一體化課程教學任務重，往往在授課過程中疲于應對；而學生對于機電一體化課程知識的理解比較吃力，往往缺少興趣，加之實踐實驗時間較少，課程最后流于形式。因此，師生在思想上不夠重視是目前機電一體化課程教學的一個基本現狀。
（二）機電專業實踐教學課程的設計不合理
機電類專業實踐教學的課程內容包括很多技術內容，目前，絕大多數職業院校的機電專業課程體系受傳統教育思想的影響，課程的內容過多、過于深奧，理論課時數太大，實踐技能教學課時不足，而且內容陳舊。還有些學校脫離實際情況過高地制定了課程標準，導致教學與實踐相背離。現在學校里學習的知識和社會上用到的知識相差很遠，很多學生學習了很多知識，可到了社會上卻無從下手。相關機電行業和企業很少參與機電類專業實踐課程的制定，這也是導致職業學校機電專業的實踐課程體系設置不合理的原因。
二、機電一體化類課程的教學改革策略探討
（一）充實機電一體化類課程的專業實踐教學內容和完善教學手段
課程體系建設要根據學校的專業學生的定位和專業建設目標，合理確定基礎課和專業課，理論教學和實踐教學的比例分配，結構合理，形成具有鮮明特色的課程體系。打亂原有的按知識學習組織授課的章節順序，邊學邊做，邊做邊學，將所學理論與實踐完全融合起來。現有的大部分教材無法實現教學要求，學校要組織專業課教師編寫與此教學過程相適應的校本教材，對教學目標進行分解，以專業技能為主線，將多個項目的學習知識的重點和目標有效的串聯起來。這種為用而學、學以致用的教學方式讓教與學有了更強的針對性，讓學生在操作過程中學會如何用專業知識去分析問題、解決問題。教師將學生實踐中出現的問題或困惑，用專業理論知識來加以解釋，使學生“知其所以然”，從而實現理論與實踐的有機結合，調動學生的各種感官參與學習過程
（二）重視機電一體化類課程的專業實踐教學環節的考核
任何課程都需設置考核環節，同樣的，機電一體化課程實踐教學也需要考核，考核環節也是學生最為敏感的環節之一。結合機電一體化課程實踐教學的特點，對于機電一體化實踐課程的考核不應該有一個統一的模式和標準，應該是動態的，是隨著科技的發展而不斷充實和進步的，應該結合實踐教學的方式和手段靈活的設定考核方式，采取定量結合定性的方法進行實踐教學考核。簡單的演示性或者驗證性實驗，應當減小考核的比重，而對于綜合實驗及動手考查較為全面的實驗，考核比重就應當加大；另一方面，還可以靈活的采取口試筆試、現場提問、課程設計、綜合課程實驗等多種形式進行考核，重點不是考查學生的知識理解程度，而是應當重點考核學生對于實踐技能的掌握和應用能力。
（三）加強師資隊伍建設
優秀的教師團隊是保障一體化教學順利進行的重要因素。我們要圍繞專業建設需要，優化師資結構，建設一支教學、科研、實踐水平高，具有較強責任感和團結協作精神的，具有較高學術造詣、豐富的教學經驗、鮮明的教學特色的教師團隊。學校要積極推動校企合作，聯合培養教師，聘請企業專家、技能操作能手對學校教師進行實踐與實訓方面的指導和培養，提高學校雙師型教師的數量和質量。
三、結語
"一體化教學"作為一種教學模式，對教學質量、教學效果的提高起到了很大的作用。本論文所探討的機電一體化類課程實驗教學方法及其教學改革策略的應用研究，是結合當前國內中等職業學校機電一體化類課程教學內容設置及其實驗實踐教學現狀而提出來的，能夠有效地提高機電一體化類課程的教學效果，對于這一類的理論知識多且深、動手實踐能力要求高的課程而言，必須要不斷加強實驗實踐教學的份量，對于進一步提高機電一體化類課程的實驗實踐教學效果，無論是在理論方面還是在實踐方面都具有較好的借鑒和指導意義。
參考文獻
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第3篇：機電一體化的應用論文范文
論文摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。此簡述機電一體化技術的基本情況和發展背景，綜述國內外機電一體化技術的現狀，分析機電一體化技術的發展趨勢。
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。
1機電一體化概述
機電一體化是指在機構的主功能、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已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，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、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，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。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。機械工程技術由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系。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，還被賦予許多新的功能，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。也就是說，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延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
2 機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics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；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“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，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
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、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
3．1 智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。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，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。 轉貼于
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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。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等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。
3．3 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的應用使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)，能使人們呆在家里就可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將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、信息等方面具有無可比擬的優勢。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 環保化
工業的發達給人們生活帶來巨大變化。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，具有遠大的發展前景。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
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：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，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，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。
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和產物。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，機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。
參考文獻
第4篇：機電一體化的應用論文范文
【論文摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發展趨勢。
現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、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、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：
（一） 機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
（二） 傳感技術
傳感器的問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系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
（三） 信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
（四） 驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
（五） 接口技術
為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
（六） 軟件技術
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術的主要應用領域
（一） 數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：
1、 總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、 開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、 大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、 能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、 系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、 以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
（二） 計算機集成制造系統（CIMS）
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
（三） 柔性制造系統（FMS）
柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
（四） 工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。
三、機電一體化技術的發展前景
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：
（一） 智能化
智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二） 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，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。
（三） 微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四） 模塊化
模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，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、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。
（五） 網絡化
網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
（六
） 綠色化
工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。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，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。
綜上所述，機電一體化技術是眾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。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
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3、 王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化，2006(6).
第5篇：機電一體化的應用論文范文
畢業論文
一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發展歷程
1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.
2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。
三、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。
四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務
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。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。
(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。
2.北京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。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。
1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。
3.北京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。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、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)北京“機電一體化”工作的任務
北京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、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階
國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。
(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標
北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。
·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。
·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
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，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。
五、北京發展“機電一體化”的對策
(一)加強統籌安排，協調發展計劃
目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。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，市政府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，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“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，北京“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，北京有必要明確一個“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，如盡快為外商到北京投資發展“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。
在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。
(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。
我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經濟型數控系統，改造機床設備；開發生產低、中檔數控系統；
第6篇：機電一體化的應用論文范文
關鍵詞：機電一體化系統；設計；方法論
引言
機電設備往往是多工程應用領域綜合產品，需要研發人員及從業使用人員具備多學科的背景知識。機電一體化系統設計方法論從系統全局的角度出發，全面闡述機電一體化的設備設計過程，對于研發機電設備具有極其重要的指導意義。在當今工業4.0背景下，機電一體化系統設計方法論被賦予了更多時代使命，需要解決更多實際問題。國內外學者的相關理論研究成果早已層出不窮，本文將研究分析國內外關于機電一體化系統設計方法論的發展現狀。
1機電一體化系統設計方法論的發展階段
機電一體化系統設計方法論與機電一體化的發展密切相關，而機電一體化的發展歷史目前可以分為四個階段。1950—1970年代，在第三次工業革命的大背景下，伴隨著計算機技術的發展，機電一體化已處于萌芽階段，但相關產品和技術沒有獲得成功與認可。1970—1990年代，得益于集成電路和微型計算機技術的發展，控制和通訊等技術得到突破性進展，同時自動化水平大大提高，機電一體化已形成獨立學科，處于初步發展階段。1990—2010年代，由于計算機、自動化等技術進一步極速發展，光學、智能算法等更多領域知識融入機電一體化學科，機電一體化處于高速發展階段。2010年至今，在工業4.0的大背景下，由于計算機數字仿真、網絡信息等技術的迅速發展，機電一體化技術處于繁榮發展階段，將對社會生產力作出更大貢獻。相應地，機電一體化系統設計方法論也隨著機電一體化技術的發展而出現。從1970年代開始，最初的理論研究集中在如何定義機電一體化系統，主要觀點來自歐美和日本。從1980年代末期學者開始對機電一體化進行系統設計方法論研究，主要是從系統的組成劃分角度出發，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互間的邏輯關系，使人們更加深入了解機電一體化系統。1990年代開始，由于計算機技術的極速發展與大規模普及，機電一體化系統設計方法論開始有了新的發展方向，主要是從基于系統建模技術的仿真平臺出發，能夠模擬機電一體化系統，大幅節省機電產品研發周期與成本。
2機電一體化系統設計方法論的主要觀點
表1～3列出了機電一體化系統設計方法論發展各個階段對應的主要觀點。不難看出，表1是各國研究組織對機電一體化的定義，其從最初的機械與電子簡單相疊加，發展到包含機械、電子、電氣、通訊、控制、網絡等多學科交叉融合，并且直到現在仍在不斷更新，一直在反映著工業科技和理論研究的最新方向，但缺點是未能對機電一體化系統設計方法論進行深入的研究。相比于表1對應的僅僅定義機電一體化階段，表2對機電一體化系統進行了深入的設計方法論研究，都各自提出了自己的設計理論，更加全面地闡述了機電一體化系統設計的內涵。例如德國達姆施塔特大學的RolfIsermann在自己的研究論文里提出機電系統設計五塊論，把機電一體化系統比作人，由五個部分組成，包括控制、動力、傳感、操作和結構，分別對應大腦、心臟、五官、四肢及軀體，不過缺點是對各部分的特點和融合設計考慮較少。表2中的方法論缺點在于太偏重于理論方面研究，雖然嘗試著引入數學物理模型，但不能較好地描述實際系統，面對日益復雜的機電系統越來越吃力。如表3所示，由于計算機仿真技術在現代工業產品設計中起到了越來越大的作用，而仿真軟件平臺的核心技術理論在于建模，研究者紛紛提出基于各自建模理論的機電仿真設計平臺或系統設計方法論，部分軟件在機電設計領域得到了廣泛應用和商業化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。
3機電一體化設計方法論發展趨勢預測
從機電一體化系統設計方法論的發展來看，未來方向會越來越圍繞計算機仿真為核心來建設，主要發展趨勢如下：
3.1多個軟件聯合仿真成為方法論關鍵技術
在計算機技術日益進步的今天，很多商業機電仿真軟件建模模型庫更加接近物理實際，算法更加豐富，界面更利于互動，操作更加容易，兼容性和穩定性更好，功能越來越強大，但是在多學科仿真方面還不夠完善。而機電產品往往涉及到機械、電氣、電子、氣動、液壓、熱力學、磁場、光學等多學科，目前單一的仿真軟件無法擅長上述所有學科建模，因此將各機電軟件自身最擅長的學科聯合起來，取長補短，對機電系統進行聯合仿真，提出相應方法論，可以達到最佳效果。
3.2方法論更加注重機電系統各組成部分邏輯
由于仿真軟件模型越來越能反映實際物理模型，機電系統模型更加真實，方法論對于基于純數學工具建立機電模型的能力要求在逐步削弱，而基于機電仿真的設計方法論會更加注重機電系統各組成部分的邏輯建設，使各軟件或各理論模型更加融會貫通地結合。
3.3方法論更加注重機電系統最優化設計
方法論應在系統設計的各個階段提出評價方法，利于優化設計評估。由于機電仿真軟件功能的強大，進行機電設計時可以利用軟件自帶的優化算法，在關鍵設計階段不斷進行優化。或者直接提出相應的系統優化方法，在設計流程中，把仿真和試驗作為其中的工具或步驟，來達到高效優化的目的。
3.4方法論更加注重機電系統創新設計
借助于計算機仿真，機電一體化系統設計方法論能夠更加快速地融合各學科知識，機電系統設計的周期必然變短，方案種類變多，創新元素也必然更容易產生、表達和實現，從而能更加高效地實現整個機電系統創新設計。
3.5工業4.0將會在方法論中得到體現
工業4.0的重要特征是大數據化，本質上是廣義工業智能物聯網信息共享交互，這也將在機電一體化系統設計方法論的發展中成為必然趨勢。例如方法論可以在設計、驗證、優化過程中每一個步驟都被數據化記錄，和機電產品在生產、運維和退役過程中表現出來的性能優缺點數據進行雙向物聯，可以在實際生產應用中預測問題、解決問題以及優化設計。
4結語
第7篇：機電一體化的應用論文范文
【關鍵詞】智能控制;機電一體化;應用
機電一體化技術是指將機械技術、微電子技術、電力電子技術、信息技術等多種技術融合在一塊的并且用于實際的綜合技術。隨著機電一體化的發展，機電一體化系統對控制的技術水平要求越來越高，原來的控制技術已經不能滿足機電一體化系統的要求，因此，人們開始將目光投向發展比較迅速的智能控制，期望通過智能控制，達到機電一體化系統的控制目的。因此，本文將分析智能控制的特點和主要方法，探討智能控制如何在機電一體化系統中得到應用，從而更好地實現對機電一體化系統的控制。
1.智能控制
1.1 簡單介紹
智能控制（intelligent controls）在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術。控制理論發展至今已有100多年的歷史，經歷了“經典控制理論”和“現代控制理論”的發展階段，已進入“大系統理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應用是現代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀80年代以來，信息技術、計算技術的快速發展及其他相關學科的發展和相互滲透，也推動了控制科學與工程研究的不斷深入，控制系統向智能控制系統的發展已成為一種趨勢。智能控制綜合了多門學科，比如自動控制、人工智能、信息論和運籌學等，它克服了傳統控制理論的許多缺點，能夠用來控制各種復雜的系統。
1.2 智能控制與傳統控制的比較
首先，智能控制包括傳統控制，智能控制是傳統控制的高級階段。與傳統控制相比，智能控制處理信息的綜合能力更強，而且能夠從全局優化系統。從結構上來看，智能控制的分布式、分級式和開放式結構也比傳統控制更加先進。
其次，智能控制是多門學科進行交叉的結果，因此它比傳統控制在理論體系上更加完善。智能控制系統具有足夠的關于人的控制策略、被控對象及環境的有關知識以及運用這些知識的能力。智能控制系統能以知識表示的非數學廣義模型和以數學表示的混合控制過程，采用開閉環控制和定性及定量控制結合的多模態控制方式。
再次，智能控制系統具有變結構特點，能總體自尋優，具有自適應、自組織、自學習和自協調能力。智能控制適用的對象和任務可以更加復雜、高度非線性、模型可以具有不確定性。同時智能控制系統有補償及自修復能力和判斷決策能力。
最后，智能控制系統還可以用數學表示混合控制過程，用知識描述非數學的廣義模型，采用多模態控制方式，這種方式是定性決策、定量控制和開閉環控制相互結合的體現。
1.3 主要方法
目前，智能控制運用的主要方法為遺傳算法控制、神經網絡控制、模糊系統控制、專家系統控制、分級遞階控制、組合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理論等等。
2.智能控制在機電一體化系統中的應用
2.1 智能控制在機械制造過程中的應用
智能加工技術是利用智能束與物質相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門技術，而智能如工藝研究之所以光器是智能加工技術應用的前提條件。機械制造是機電一體化系統中的重要組成部分，當前最先進的機械制造技術就是將智能控制技術與計算機輔助技術有機結合，向智能機械制造技術的方向發展。其最終目標是利用先進的計算機技術取代一部分腦力勞動，從機電一體化系統設計課程論文而模擬人類制造機械的活動。同時，智能控制技術利用神經網絡及模糊系統計算的方法對機械制造的現狀進行動態地模擬，通過傳感器融合技術將采集的信息進行預處理，從而修改控制模式中的參數數據。在此過程中利用神經網絡技術中的并行處理與學習功能將一些殘缺不全的信息進行有效處理，利用模糊系統所特有的模糊關系與模糊集合等特征，可以將一些模糊的信息集合到閉環控制中的外環決策機構來選取相應的控制動作。智能控制在機械制造中的應用領域包括：機械故障智能診斷、機械制造系統的智能監控與檢測、智能傳感器及智能學習等 。
2.2 智能控制在機器人領域的應用
通常情況下，動力學中的機器人表現出的是非線性的、強耦合，而且變化具有不穩定的特征，由于信息量繁多而龐大，并且控制參數較多，需要通過智能控制來實現機器人在處理信息和參數的靈敏和快捷化。當前，智能控制技術已被廣泛應用于機器人領域中的各個方面，在動力學方面，機器人是非線性、時變和強耦合的;在控制參數方面，是多變量的;在傳感器信息上，是多信息的;在控制任務的要求方面，是多任務的，因此，從這些方面的分析可以得出智能控制非常適合運用于機器人領域。而且，目前在機器人領域也廣泛地使用到了智能控制技術，比如機器人地行走路徑規劃、機器人的定位和軌跡跟蹤、機器人的自主避障、機器人姿態控制等。在機器人領域，人們可以通過采用智能控制中的模糊控制、人工神經網絡、專家系統技術進行環境建模和檢測、機器人定位、汽車柔性制造等。為了提高機器人系統的適應能力，人們可以綜合運用幾種智能控制技術，例如機器人行走時可以主動的避讓障礙物，還可按照規定的路徑行走，其中機器人手臂可按指令完成相應預期動作。以上這些內容，都是采用了計算機神經網絡智能控制技術實現的，由此可見智能控制在機器人領域中的應用也趨于成熟 。
2.3 智能控制在交流伺服系統的應用
伺服驅動裝置是一種轉換部件和裝置，它能夠使電信號轉換為機械動作，并且決定著控制的功能和質量以及系統的動態性能，它是機電一體化的重要的組成部分。智能控制中電力電子技術的發展能夠提高交流調速系統性能，實現直流的伺服系統向交流的伺服系統的轉變。將智能控制引入交流伺服系統，能夠幫助交流伺服系統應對比如負載擾動、參數時變、被控對象和交流電動機嚴重的非線性特性以及較強的耦合性這樣一些不確定的因素，幫助交流伺服系統通過不確定的模型獲得較滿意的PID參數，滿足系統的高性能指標要求。
常規的PID控制和智能控制技術相結合，能夠形成智能PID，方法就是通過非線性的控制方式將人工智能引入到控制器，使系統的控制性能更好，并且能夠不依賴控制器參數和精確的數學模型進行自動地調整，使得系統的適應性增強。
2.4 智能控制在數控領域的應用
隨著科學技術的發展，我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數控技術可以實現智能編程、智能監控、建立智能數據庫等目標，運用智能控制技術可以實現這些目標。比如說，利用專家系統可以數控領域中難以確定算法與結構不明確的一些問題進行綜合處理，再運用推理規則將數控現場的一些數控故障信息進行推理，從而獲得維修數控機械的一些指導性建議;利用模糊系統技術可以將數控機械的加工過程進行優化，對一些模糊的參數進行調節，從而更加清晰地發現數控機械出現的故障，并找出相應的解決措施。在數控領域，還可以利用遺傳進化算法，找到數控系統的最佳加工路徑;還可以運用智能控制中的預測和預算功能，在高速加工時加強對綜合運動的控制。
參考文獻
[1]王成勤，李威，孟寶星.智能控制及其在機電一體化系統中的應用[J].機床與液壓，2008（8）.
[2]李景濤，韓英.機電一體化技術及其應用研究[J].機械管理開發，2010（01）.
第8篇：機電一體化的應用論文范文
論文摘要：根據國家整體規劃，膠東半島藍色經濟圈已經進入快速建設期，機電一體化專業人才需求在本地區也將迎來一個高峰期。本文對其專業人才需求背景進行了詳細的分析，并根據本校及本專業現有的師資力量，提出了建設“高職機電一體化專業技術人才”方案。在本文中，確定了三個專業培養方向，總結了“1.5+0.5+1”的人才培養新模式，“教學做一體化”教學模式，以及“雙證融通”式課程教學模式。
機電一體化技術是集機械、微電子和計算機技術于一體的綜合應用技術，也是現代制造業的核心技術。隨著山東省大力推進半島制造業基地暨北部沿海經濟產業帶建設，機械制造、電子信息、食品加工和黃金工業四大支柱產業以及汽車、手機、電腦三大產業集群均進入了快速膨脹期。制造業的現代化水平得到了提升，最顯著的標志是采用大量的自動化生產制造系統取代了傳統的、自動化程度較低的生產方式。
現代機電一體化技術是機械、電子、信息和管理等學科有機結合的高新技術，廣泛應用于機械、電子、汽車、食品、醫藥等行業。可以說，任何產品只要投入工業生產，就必須采用自動化生產制造技術以提高產品質量和生產效率，否則將沒有市場競爭力，而自動化生產制造的核心技術就是機電一體化技術。因此加速培養機電一體化技術高素質技能型人才已經成為高職高專院校的當務之急。在此背景下，山東省大部分高職院校都開設了機電一體化技術專業以滿足社會對該專業人才的需求。wWW.133229.CoM但一方面，企業難于招聘到合格人才，另一方面相應畢業生感嘆就業困難，工作難找。分析原因是供非所需，高職院校內部在該專業培養目標與定位、專業建設與課程設置，實習實訓內容及條件等方面存在問題。因此，應依據社會需求確定人才培養目標，以就業為導向構建人才培養新模式，增強人才培養的針對性，適用性，實現人才培養與社會職業崗位的接軌，服務地方經濟，并促進畢業生充分就業。
1 根據半島區域經濟發展需要，確定高職機電一體化技術專業人才的培養目標
在對山東省機電設備制造企業和膠東半島大中型機電企業調研、畢業生跟蹤調查和專業建設委員會論證的基礎上，歸納出半島經濟發展急需的三種職業特色鮮明的機電類就業崗位群，分別是食品灌裝生產線的運行與維護，新能源裝備制造的生產與維護，電子組裝工藝操作。
山東省是我國重要的糧食及食品生產加工基地，隨著人民生活水平的提高，人們對食品的質量、包裝和精細化程度要求越來越高，這就帶動了食品灌裝、包裝設備的飛速發展。自從我省做出重點發展食品產業群的重大決策以來。產業集群蓬勃發展對灌裝生產線人才的大量需求早已初見端倪。
根據國家中長期發展規劃，我國的核電和風電已經進入高速發展期。山東在半島沿海地區規劃了海陽、榮成、乳山三座核電站，并計劃在“十二五”末全部投產發電。同時山東地處東部沿海，具有豐富的風能資源，各大發電集團競相在山東沿海地區修建風力發電廠。這使得山東省核電、風電等新能源裝備制造業快速發展，可以預見隨著山東核電、風電產業發展的推進將需要大量掌握核電、風電相關知識的裝備制造業專業技術人才。
隨著現代信息產業的不斷發展，電子應用技術發展的不斷需求，電子組裝技術在真個電子整機裝配加工中所占的地位越來越重要。膠東半島在發展電子信息與家電產業集群的同時，電子組裝技術備受關注，據調查分析，電子組裝技術產業的人才存在著巨大的缺口，在未來需要眾多電子組裝技術人才滿足企業生產需求。
我們通過以上市場調研，制定了適應區域經濟發展的機電一體化技術專業的人才培養方案，確定了在機電一體化技術公共知識平臺的基礎上分三個專業培養方向：食品灌裝生產線的運行與維護、新能源裝備制造的生產與維護、電子組裝工藝操作。
2 構建科學合理的新型人才培養模式，為膠東半島培養高素質技能型人才
2.1 構建“1.5+0.5+1”的人才培養新模式
機電一體化技術專業的傳統教學模式是實施“2.5+0.5”人才培養模式，即三年中兩年半在學校完成教學計劃規定的所有課程，最后半年赴企業進行頂崗實習。這種傳統人才培養模式難以培養出我們所需要的為地方企業量身打造而熟練掌握專業知識和技能的專門化人才。因而進行人才培養模式改革，構建科學合理的人才培養新模式勢在必行。“1.5+0.5+1”正是貫徹分方向教學并實施產學研合作辦學的一種教學新模式。1.5是指在新生入學后在第一到第三學期，學習基礎類模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊和技能核心模塊，在這樣一個公共知識平臺的基礎上主要培養學生從事機電類崗位的基本能力。0.5是指在第四學期進行專業拓展能力模塊的學習，即學生根據自己的興趣和就業意向自行選擇三個就業方向的一個，進行該方向一系列知識和技能領域的學習。1是指在最后一年，學生根據各自選擇的專業方向到對口的企業進行更有針對性地進行技能培訓，并順利完成頂崗實習。
2.2 推行“教學做一體化”教學模式
在分方向教學的課程學習中，部分課程專業性強，如沒有合適的實訓載體，學生難以實際掌握該專業技能，因而在合作企業的幫助下建設了兩個校企合作共建實驗室，在這里實現了部分課程理論教學和實踐教學一體化的教學模式，通過以具體的工作任務為中心，實際操作為載體。使學生在實際訓練中得到了知識和技能的培養，提升了學生的職業素質。并有企業技術人員擔任課程的部分授課任務，使學生所學知識與企業的實際需要實現了“零距離”接軌。
2.3 實行“雙證融通”式課程教學
高職教育的特點是突出學生職業技能的訓練，培養學生的職業實踐能力。而國家在長期對各行業生產一線和生產過程職業技能的總結過程中，形成了一套完備的各行業職業資格標準。所以參照行業職業資格標準，進行課程體系的改革和課程內容的重組，有助于提升學生的核心競爭力。這種以“雙證書”為目標，構建以職業能力為主線的教學內容和教學環節，將“雙證書”教育融入教學全過程，使學生在學習相關課程后可直接參加職業資格證書考試，我校機電一體化技術專業學生在學校期間可考取維修電工（中級）證書和機電一體化技能認證。
3 結語
以服務為宗旨，以就業為導向，走產學研結合的發展道路，是國家對高職院校辦學方向的科學定位。通過對膠東半島人才市場需求的深入調查研究，培養特色鮮明的機電一體化技術專業人才適應區域經濟發展的人才需求，不僅契合高職院校的服務定位，而且提高了畢業生就業對口率，真正實現了學校與企業的“零距離”接軌。
參考文獻：
[1] 李宏.構建機電一體化技術專業課程體系的探索[j].機械工程與自動化.2004,12.
第9篇：機電一體化的應用論文范文
論文摘 要： 概括說明機械電子控制產業發展的情況，重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。
0 引言
現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。
1 計算機技術與機電控制技術的發展概況
1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展
忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。
自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。
1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀
在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。
2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡介和生產應用
機電一體化是指在機構的主功能、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計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。
交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。
可編程控制器（plc）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著plc技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，plc可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，plc技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。
2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例
計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。
plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。
plc在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由plc驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過plc的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使plc的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用plc技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。
電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。
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，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。
3 總結
在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。
參考文獻：
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