机电一体化的优点

机电一体化的优点（精选10篇）

篇1：机电一体化的优点

一体化教学的优点、亮点的心得体会

工学结合是将学习与工作结合在一起的教育模式，主体是学生。它以职业为导向，充分利用学校内、外不同的教育环境和资源，把以课堂教学为主的学校教育和直接获取实际经验的校外工作有机结合，贯穿于学生的培养过程之中。

工学一体化教学，就是让学生在做中学、学中做的教学方法。本人对工学一体化教学的优点、亮点体会如下：

一、把传统枯燥无味的课堂讲授搬到富有趣味的一体化课堂上。

例如：传统的教学是在教室里先上各种基础课和专业课，这样学生会觉得枯燥无味，但在一体化课堂上就不一样，一体化课上学生需要自己搜集资料哦自己整理，这样学生就能清楚地记得。并在工作中，对所学内容进行巩固，就会牢牢的记住自己弄明白的知识。

二、化被动学习为主动学习，激发学生学生学习的积极性与主动性。传统的课堂讲授是一种被动的学习，老师讲，学生听，忽略了学生的主体作用的体现，学生会产生厌学的情绪。但是在一体化课堂里，学生是一种主动的学习。例如：在老师分配了某一个零件的加工任务时，学生就需要查阅大量的资料，了解此次任务所需材料及材料的性能，加工的工艺，所需的工机具及所需的设备和设备等的使用该方法、注意事项等，然后才进行实践操作。这样大大地提高了学生对学习专业技术的积极性。从一种被动学习转化为主动学习。

三、解决了教学与实际脱节的现象。

教科书的更新程度有限，有些教科书的都出版了好多年。时代在变化，尤其是新工艺、新技术，更新速度飞快。老的教科书已经不在使用了，更跟不上时代的发展了。而一体化教学是适应社会和市场要求的一种全新的教学模式，它以典型生产任务为引领，以企业真实的生产环境为载体，将教学与实操，学校与企业完美的联系在了一起，学生在学校学到的不仅是知识和技能，而且还有企业的生产经验和理念，它是培养社会迫切需求的高素质劳动者和技能型人才的重要途径。

四、培养了学生的应变能力。

通过情景教学和角色的扮演，让学生真正的进入角色，进入工作岗位，扮演老师，扮演现场的工人，材料员，质检员及老师，这样可以培养他们的责任心，老师可以在这当中设定他们将来在工作中可能遇到的问题，让他们学会自己去解决，这样还培养了他们解决问题的能力和应变能力。

五、在心灵上，学生能迅速成长，更快速地适应社会。

人都说：社会是一所大学。理实一体化教学，教会的不仅仅是理论知识，技能技巧。还能教会学生如何为人处事，如何更好地进行人际交往，让学生心灵上更快速地成熟起来，适应社会的需求。例如：在学校上学时，每周父母都会给孩子们生活费，有些学生还嫌弃父母给的钱少，常常与父母闹矛盾。但是在实习后，他们亲自体验劳动获得报酬的艰辛，就能体谅父母，增进与父母之间的感情。

六、帮助学生寻找到自己的人生理想及职业规划。

通过一体化教学，学生们在学习的过程中，通过角色扮演，情景的模仿等一系列的活动，会使他们对自己有一个正确的认识，他们通过活动会明白自己将来从事何种职业，也更明白什么样的职业最适合自己，这样他们就会在适合自己的领域里多培养自己，同时也为自己的人生理想和将来从事的职业有一个合理的规划。

篇2：机电一体化的优点

优点概述

1.《瑞致和房地产税收一体化综合管理系统》是依据《房地产税收一体化管理业务规程》（国税发[2007]114号）等一系列有关房地产税收管理的文件要求，并结合房地产行业税收征管面临的问题和现状进行设计开发。

2.系统作为地方税务局核心征管系统的辅助系统，针对房地产行业税款征收进行实时监控，以达到专业化、精细化管理目标，切实落实“以票控税”、“先税后证”制度，杜绝税收漏洞。

3.系统建设目标：

1)建立统一标准的数据采集平台，强化应税信息的监控，推动税源精细化管理。

2)建设统一模式的征管信息共享平台，实时反映各纳税人应纳税收征管现状，为税收管理人员提供智能预警信息。

3)建立土地、房屋数据库，有效掌握潜在税源。

4)建立完善的税源分析体系，实现税收数据的综合分析和二次加工处理，为决策层、管理层提供数据支持。

5)建设统一的档案管理平台，图文直观地反映对应现实征管档案的虚拟化电子档案信息。

4.系统以项目管理为中心，将土地、建安、不动产等各环节下的纳税人信息、税源信息、申报征收信息、电子档案信息等归结在同一项目下，有利于按项目进行监控管理和比对分析，同时为后期土地增值税和企业所得税清算和保有环节税收管理打下基础。

5.系统可以分区域、分项目进行税率设置，并基于规则引擎自动、实时计算应缴税款。系统涵盖房地产开发各环节所有税种的应税信息自动计算、汇总和评估比对功能，从而为税收管理员提供全方位、实时的征管异常预警，防止税款流失。

6.系统设有与征管系统的接口，纳税人税务登记信息、申报征收信息（发票、税票等）可以从征管系统自动提取，从而减轻税收管理员工作负担，避免信息重复录入，保证信息完整性和一致性。

7.系统提供纳税人客户端，纳税人在税务端工作流的推动下，按项目、按月（季、年、次）申报相关税源信息（土地、建安、不动产等证照、交易信息并上传原始电子档案）；纳税人可以按楼栋生成任意复杂结构的楼盘表，并可随时、随地录入或导入不动产销售明细。税务主管部门只需要对纳税人申报的信息进行有针对性巡查和审核确认，从而真正实现税务部门监督管理职能。

8.系统具有全方位的、基于工作流的待办预警功能，税务部门一旦登记并启动项目管理流程，系统便主动推动税管员完成日常管理工作，并主动推动纳税人完成日常税源申报。

9.系统提供完备的虚拟电子档案柜管理功能，按项目、按纳税人归集相关电子档案，并可在系统中随时、随地链接查询。

10.系统提供功能强大的地图查询功能，可以分地区、分项目、分环节、分纳税人、分税管员进行全方位信息查询，通过查询结果可以自动定位到项目具体位置，通过明细信息可以随时掌握项目的登记信息、税源信息、申报征收信息、评估预警信息、电子档案信息、纳税人信息、房屋销售信息等，并提供丰富的统计分析图表，方便税管员及领导对项目进行监控分析。

11.系统提供多方位的综合查询功能，可以按机关、时间、税管员、项目查询税源信息、征收信息、房屋销售信息，并提供房屋销售信息统计报表及项目分析报告。

篇3：机电一体化的优点

参考文献

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篇4：“四类一体”施肥技术及优点

1.降低生产成本。以棉花为例：目前市场上三元复合肥料价格在4元/公斤左右，通常667平方米（1亩）棉花地要施复合肥40～50公斤，而“四类一体”配方施肥则可减少复合肥用量的50%，增施多元素、有机质肥50%，其市场价格只有2.0元/公斤左右，价格差明显，一般每667平方米能降低生产成本20%左右。若在治虫的同时使用“漯效王”等多元素叶面肥，能提高药效50%。

2.减少作物病虫害。“四类一体”配方平衡施肥技术，不仅有40%的氮磷钾大量元素肥、50%的有机质肥、还有10%的钙镁硫等中微量元素肥和1%的微生物菌肥，肥料元素养分齐全、均衡，符合作物生长需求，作物抗病虫害能力明显增强，显著地减少了作物黄萎病、枯萎病的发生，有效地控制了病虫害发生率，农药用量可减少50%。

篇5：机电一体化的趋势

我国在通讯技术、电子技术等方面都取得了发展，为机电一体化的研发和应用打下了坚实的基础。

本文通过对机电一体化技术现今的发展情况进行分析，并进一步的探析其在今后必将走向的发展趋势，同时也指出机电一体化技术上的革新和发展也能有效的转变我国当前的技术形态，并实现与国际的共同发展。

关键词 机电一体化;PLC技术;发展趋势

引言

当前，电子、通讯等方面的技术得到了革新，有效的推动了机电一体化的研究，并实现了机械和电子技术之间的融合。

尤其是在微型计算机、集成电路产品进入到市场后，为机电一体化的深入研究和发展创设了积极的条件。

与此同时，国内高等院校以及相关企业单位都在进行了相关的研究，为机电一体化的发展和技术革新搭建了坚实的基础。

1 我国机电一体化技术的发展现状

我国于上世纪80年代开始针对机电一体化技术进行了研究，国家也为此投入了多项人力物力，在的发展纲要中，明确指出要针对机电一体化技术进行革新和发展，并提出了相关的策略。

篇6：对机电一体化的体会

机电一体化发展至今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。机械工业是整个国民经济的装备工业是基础的基础。没有“精良”的机械工业其它工业的“精良”就无从谈起。因此“精益求精”地把基础搞好对国民经济有非常重要的意义。机电一体化技术的构成问题就有了一个共同的思想基础。机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此为加速推进机电一体化的发展必须从以下几方面着手⑴机械本体技术⑵传感技术⑶信息处理技术⑷驱动技术⑸接口技术⑹软件技术

机电一体化工作主要包括两个层次一是用微电子技术改造传统产业其目的是节能、节材提高工效提高产品质量把传统工业的技术进步提高一步二是开发自动化、数字化、智能化机电产品促进产品的更新换代。随着机电一体化技术的发展各种产品与装置实现了机电一体化有利实现整体优化提高产品质量和生产效率缩短开发新产品的生产准备周期加速科技成果向商品转化有利推动传统产业发生深刻变革同时随着新产品的研发及高精密等设备的发展要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

篇7：机电一体化的发展趋势

20世纪90年代后期，各发达国家开始了向智能化方向发展机电一体化技术这方面迈进。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化行业，微细加工技术也在其中有了更深层次的发展，于是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。从现在来看未来的机电一体化技术的发展方向大致有以下几个方面：

一、智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一, 也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。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4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。例如，在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

二、集成模块化

集成模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势, 也是一项重要而又艰巨的任务。简单的来说就是将各种接口或单元标准化，有点像机械咀的标准件，由于机电一体化产品种类和生产厂家都比较多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。机电一体化产品生产企业可利

用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模，这样更利于制定标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

三、微型化

微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。它是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，面临许多课题，涉及许多关键技术。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。微型机械加工技术作为微型机械的最关键技术，也必将有一个大的发展。硅加工、LIGA加工和准LIGA加工正向着更复杂、更高深度适合各种要求的材料特性和表面特性的微结构以及制作不同材料特别是功能材料微结构，更易于与电路集成的方向发展，多种加工技术结合也是其重要方向。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。

四、系统化

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。它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,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除R S232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要以及模仿生物机理等方面的产品。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

五、自源化

自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。

六、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。

机电一体化的发展前景

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：

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（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。

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，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3、仿生物系统化方向

篇8：机电一体化的优点

关键词：机电接口技术,机电一体化,发展

一、机电一体化系统组成

单纯的机械技术只能形成纯机械产品, 机械技术与信息技术、微电子技术结合后就能够生产出具有机电一体化特征的多功能机电一体化产品。

机电一体化系统由五部分组成, 分别是动力源、控制系统、传感器、驱动系统、和执行机构。机电一体化的组成部分都有各自的分层, 例如动力源和驱动系统以及传感器组成的驱动反馈层, 有控制系统控制整个系统的控制措施, 而执行机构则为直行车。机电一体化的系统运行是按照控制层获得命令将信息放大驱动反馈给执行层, 执行层执行命令动作后将结果经过驱动层反馈给控制层。

机电一体化系统内部之间的信息和能力的交互和传递是通过各种机电接口来实现的, 不同的机电接口有不同的用处。接口可以起到连接作用, 能够将每个子系统的特性和优点有机地结合起来, 达到系统最优化, 激发出系统最大潜力, 子系统之间的机电接口决定着整个机电一体化系统的性能。因此, 机电接口技术在机电一体化中占有举足轻重的地位, 需要进行深入的探讨和研究。

二、机电一体化接口技术的内涵

1. 机电一体化接口的作用

首先, 机电一体化能够实现行电平转换和功率放大, 由于控制设备的电平具有不定性, 而微机芯片一般是固定的电平, 故此需要进行必要的电平转换, 在大负载的条件下, 机电接口需要进行功率放大;其次, 机电一体化能够对干扰信号进行隔离, 可以开用光电耦合器等将微机系统和控制系统加以隔离;最后, 机电一体化能够实现微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路, 当被控对象的检测控制信号刚好为模拟量的时候, 保证危机处理量与模拟量之间的相互吻合。

2. 机电一体化接口的分类

(1) 动力接口

动力接口是指动力源连接到驱动系统的接口, 主要是为了提供相应的动力给驱动系统。根据系统所需的动力类型不同, 因而也有不同种类形式的动力接口, 例如交流电、直流电、液压、气动等。所有的动力接口都有一个共同点就是能够承载较大的负荷, 通过较大的功率。

(2) 机-电接口

机-电接口是存在于驱动机构与执行系统以及传感器间的一种机电一体化接口。主要作用是将驱动系统得到信号反馈变成执行机构所需的信号, 或将执行机构执行命令的机械信号变化成传感器需要的信号, 起到一种转换作用。

(3) 智能接口

智能接口一般存在于驱动系统与传感器之间、传感器与控制系统之间、驱动系统与控制之间。只能接口的主要作用是智能分析各系统之间的信息形状, 将统一信息以不同方式传递到不同系统中, 使得整个机电一体化系统的不同技术有机的集合起来, 形成完整的系统。

(4) 人-机接口

人机接口是操作者与控制微机之间进行信息交换的接口, 分为输入与输出接口两大类。输出接口的接收者是人工操作者, 通过输出接口输出的信息以便于人工掌握机电系统的运行状态和运行参数, 输入接口的接收者的机电系统, 操作者输入控制命令, 让整个系统按照命令运转起来, 实现所要达到的目的。其中输入几口中含有拨盘输入接口和键盘输入接口两种形式, 输出接口一般常用的输出设备为发光二极管显示器, 结构简单, 性价比高, 使用广泛。

3. 机电一体化接口的内涵

机电接口技术是一门新兴的技术, 研究这门技术的根本原因是为了让机电一体化系统中的各子系统能够更好地进行信息与能量的交互和传递与融合, 实现机电一体化最优化运行设计。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的, 接口技术的研究也是促进机电一体化的发展的重要技术之一。换句话说, 接口设计从根本上决定了机电一体化系统的设计。

三、机电一体化发展及发展趋势

机电一体化的发展经历了四个最为重要的阶段。在20世纪中叶, 电子技术已经发展的较为成熟, 当人们试着将电子技术利用到机械工业, 从而刺激了电子技术与机械产品的有机融合。到了20世纪中后期, 机电一体化经过20多年的发展, 无论是技术还是产品的性能均得到了较大的提高, 技术更为成熟, 产品性能趋于完善。20世纪90年代后期, 光学技术、电子通信技术以及微细加工技术的高速发展并且渗透进入了机电一体化, 使得机电一体化出现了微机电一体化和光机电一体化等新兴分支, 机电一体化进入深度发展阶段, 90年代后期, PLC采用面向现场总线网络的体系结构, 实现了真正意义上的EIC三电一体化。我国的机电一体化起步较晚, 从上世纪80年代开始致力于机电一体化的研究, 如今已取得了一定成果, 并广泛存在于我国的机械工业之中。

随着信息技术的不断发展, 人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视, 数控机床与机器人的智能化就是重要应用, 为机械工业带了不可忽视的经济利益。模块化能够利用标准单元迅速进行开发, 得到出新产品, 还可以同步扩大生产规模。系统化则能够使机械系统体系采用更加开放, 寻求多子系统的综合管理和协调平衡控制。机械绿色化是工业时代的必然发展趋势, 是人类保护环境资源的必要手段。基于网络的各种监视和远程控制技术发展的如火如荼, 机电一体化产品远程控制设备必然要朝着网络化的方向去发展。微机电一体化产品耗能少、体积小、运动敏捷, 在各方面具有不可替代的优势, 势必也会成为机械工业中的发展主流。

参考文献

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篇9：机电一体化的核心技术

机电一体化的核心技术主要包括以下5个方面：

1)机械制造技术

这是机电一体化技术的基础。它和后面的其他几项技术的关系，已如前面所述，是皮和毛的关系。我们再次强调这一点，是要说明机械技术在机电一体化技术中的重要作用。它不是无事可做，而是大有作为。无论机械设计、机械制造，还是机械工艺，潜力都很大。

2)信息处理技术

主要是计算机，特别是单片机技术。可以说，在机电一体化技术中“电”代表的技术内涵可以用下面的公式表示；

单片机技术+PLC技术+通信技术

这里应特别注意通信技术在机电一体化技术中的意义。近年来蓬勃发展的现场总线技术(FIELDBUS)，不仅是一种技术，更重要的是一种思想。它不仅对过程控制系统有重要意义，在单体装备上的应用也取得很大的成功。

3)传感器技术

包括各种物理量的传感器，特别是“一器多感”技术。这里要特别指出“光纤传感器”近年来取得了长足的进展，对机电一体化技术有重要影响。

4)自动控制技术

这是近年来最活跃的技术领域。特别是人工智能控制技术有了很快的发展，对机电一体化技术产生了深远的影响。

5)传动技术

各种传动及传动控制技术，包括：机械传动、液压传动、气压传动、电力传动和磁力传动等。这些传统的技术在微电子技术的支撑下，各显所长，竞相发展，最终实现人们需要的各种动作和功能。

特别是近年来电力电子技术的巨大进步，大功率晶体管(IGBT、GTO等)的成功运用，为大功率机电一体化产品的运动控制提供了条件。例如，出现了15 000 kW船舶“舷外推进装置”，部分地代替了传统的低速柴油机直接推进系统。机电一体化技术具体包括以下内容：

（1）机械技术 机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。

（2）计算机与信息技术

其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。（3）系统技术

系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

（4）自动控制技术

其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。（5）传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

篇10：建立机电一体化模型的方法

Bassam A.Hussein 生产质量工程系，挪威科技大学（NTNU）

特龙赫姆，挪威 1997年12月3日

摘要

为了模拟机电一体化系统的物理和逻辑性能，本篇论文提出了一个基于利用多维数组的统一方法。一个机电一体化系统模型包括两个相互作用的子模型。一个子模型描述在物理系统中与能量流动有关的方面，另一个子模型描述在控制系统中与信息流动有关的方面。基于建模方法的多维数组提供给我们一个在子系统中使用一个术语和相同建模形式的可能性。使用相同形式的结果是机电一体化系统的仿真能够被执行通过使用一个仿真环境。

关键词：机械电子工程，系统，建模

1.导言

机电一体化系统包括机械工程和电子技术的协同综合，在设计方面的智能电脑控制，工业产品的制造和工序。机电一体化系统的成分必须同时被设计，也就是说，通过每条规则强加在这个系统的约束必须在非常早的阶段被考虑到。因此，合适的系统设计应该很大程度地依赖于模型的使用和贯穿在设计与原型阶段的仿真模拟。在一个机电一体化系统的集成通过硬件成分的组合组成一个物理系统，通过信息加工系统的集成组成一个智能控制系统被执行。那时机电一体化系统是基于控制系统到物理系统应用电脑的结果。控制系统被设计来在正确的时间执行命令为了选择、加强和监督物理系统的行为。唯一可能的方法来保证这些控制功能将在我们真正建造它之前保持整个系统在正确界限之内的行为。为了创造一个考虑到被硬件、软件成分强加的约束真正的系统模型。这意味着一个真正系统的模型必须是足够强有力地捕捉所有机电一体化系统的性能。那包括动态的，静态的，离散的时间，逻辑的和真正系统的性能的成本。我们相信一个任务不服从任何破碎的建模方法。在这篇论文我们提出了一个统一的机电一体化系统的建模方法。这个统一的方法利用几何学的物体或多维数组来明确地表达机电一体化系统的模型。这个基于建模方法的多维数组为我们提供了对很多种类的系统使用相同形式的可能。【2，3，4，9】使用相同形式的结果是机电一体化系统的模拟能够通过仅仅一个模拟环境被执行。

2.模型结构

直观来讲，一个描述给定系统的动态行为不能够被用来调查相同系统的静态行为。因此，为了熟知所有方面，我们需要很多模型，它们中的每一个都包括了这个真实系统的一些方面。

我们将会把机电一体化系统模型视为一系列连接着的子模型，每个子模型与一些可实现的方面相一致。在这点上，连接着的项目被用来强调在子模型中变量的依赖性。贯穿这个建模的过程，我们应该分辨以下概念，请见图1。

分解：为了处理复杂的机电一体化系统，它们应该被分成若干个子系统。这种分解用一种多级的方法执行，直到我们明白组成整个系统的基本成分。这个原始的系统模型：是系统在断开状态时的一种描述。当联系这些成分的纽带被移除后，它表达了在独立的成分中变量间的关系。通过这个模型，我们隔离了在每个成分中一个特定的行为，静态的，动态的，等等。两个局部的变量定义了一个给定成分的局部行为。连接的系统模型：是考虑到外部约束后的对相同系统的一种描述。在系统中内部的约束通过局部联系或直接相关的变量，也通过间接地有联系的系统的变量被给出。连接着的系统模型与真实系统的真实结构是相似的。

应用的来源由于系统与其所处环境间的相互影响而聚集。他们能够被视为强加在系统上的外部约束或者甚至是在系统成分中以存储的能量为形式的内在的约束。3.应用举例

思考一下，制造系统展现在图2中。

系统包括一个由直流发动机提供动力的钻孔主轴。钻孔主轴向前馈入的请求通过一个液压的线形的促动器。液压促动器由一个即时的液压泵提供动力。在液压电路中体积的流动被一个伺服系统控制。

上述的制造系统有以下规格：钻孔主轴的位置被三个微型断路器感应。断路器（B）表明钻孔主轴在后面的位置。在后面的位置快速阶段阀将被打开为了允许一个快速地向前运动（F），信号（S）将打开主轴发动机。断路器（M）表明钻孔主轴已抵达馈入位置。在这个位置快速阶段阀将会被关掉为了开启一个被控的馈入向前运动。这个运动被伺服系统调节。断路器（€）表明钻孔主轴已经到达它的末位置。在这个位置向后运动（R）将会开始，同时快速阶段阀将会被开启为了允许一个快速向后地运动。它也指定在钻孔工作期间主轴发动机的转速应该保持在每分钟3000转，向前馈入速度在全负荷的情况下必须保持在2cm/sec。我们的目标是使用多维数组为给定系统建立一个完整的模型。在模型上执行必要的实验来验证规格是令人满意的。

3.1物理系统建模

当建立物理系统模型的时候，我们关心建立处于系统内部的物理变量的演变。分解的物理系统在图3中展示。

基本的物理成分组分成三个种类：广泛的电阻器，例如电阻器，机械阻尼和液压电阻器。广泛的电容器，例如电容器，机械弹簧和液压水库。广泛的感应器，例如电感应器，机械质量和液压感应器。把物理系统分解成子系统再到基础的成分将会给我们提供在每个子系统内部的物理数量的演变的敏锐的洞察力，让步于更好地对模式和情况在每个子系统中能够达到的理解。有这样的洞察力的优势将在一个局部控制系统的设计阶段变得可见。

建模可以被认为是与分解相反的程序。区别在于，在分解中，我们把系统分成独立的物理实体，而在建模中，我们重新连接了这些物理实体的模型。因此，建模可以被视为连接的程序。

在建模中，我们在本层次的底部开始，逐渐上移。在每个阶段，我们从一个原始的系统模型传播到一个链接的系统模型。在随后的阶段中，这个原始的系统模型将会通过前一阶段聚合连接的系统模型如图4所示建立起来。

在每一个子系统的底部水平，原始的系统模型将会通过利用统治方程或每个独立成分的基本法则建立起来。基本法则，像牛顿定律或欧姆定律，描述了成分的局部行为。与每个子系统的界线中内部约束相似的直接和间接的联系定义了从原始系统模型到已连接系统模型的转变。因为像直流伺服电动机那样有线性联系的系统，内部约束由一个连接物体、高速物体（V）给出的。高速物体是一个二维数组，数组里的行与原始系统（局部变量）的变量相一致，列与连接的系统（全部变量）的变量相一致。因此，高速物体是从连接系统模型的全部变量到原始系统模型的局部变量的转换。

通过斜对地液压子系统和钻孔主轴聚合连接系统，物理模型建立起来。建立物理系统模型需要一系列所有不同的代数方程【7】。在一个情况空间形式，物理系统的行为由y=~（A，x，u，~）给出，在一系列首要的情况变量中，在一系列输入资源中，在真实或虚假的物理特定控制功能的情况过渡模型中。3.2控制系统模型

在一个控制算法被设计和实行之前，我们需要一个它所要求的性能或行为的描述。一个精确、综合的控制系统的性能的数学模型能够通过使用逻辑符号被表达出来。数学模型提供给我们揭示控制系统中的不一致和冲突及验证控制系统要求的设计规格的方法。为了执行在问题描述中所有的控制功能，控制系统应该被分为三个子系统。一个过程控制子系统，将会对开始、停止对不同的物理实体和两个连续的控制器的命令负责。一个在液压子系统中对伺服系统的控制为了调节、馈入液压促动器向前的运动。第二个对伺服电动机的控制器是为了调节转轴发动机的生硬的速度。分解过程如图5所示。

每个子系统的功能通过一系列的逻辑争论或规则被描述出来。这些逻辑争论的每个都能被视为能够分解成许多派系的逻辑成分的子系统。这些成分能够简直是能假定真实或虚假状态的局部变量的任何事物（10）。这些成分提出了非特异性的控制功能的原始系统模型。建立控制系统模型的程序也将沿着层次向上移动，直到获得如图6所示的全部模型。

在原始系统模型中，局部变量间的联系通过三个连接词来定义。在古典逻辑中，它们指的是基础的逻辑连接词。基本逻辑连接词组包括：连接（AND），分离（OR）和否定（NOT）。我们通过使用上述逻辑连接词聚集在原始系统的局部变量传播到连接的系统模型。一个连接的子系统就是一个通过多维数组形式表达的逻辑争论的真实形式。在那个数组里轴的数量应该和变量的数量相等，因此所有重复的轴必须通过捆绑的方法混合在一起。连接的系统在通过连接各自独立的成分把内部约束强加在结构上之后表达所有可能的系统状态。控制系统的行为能够通过S=f（p,i,n)形式提出来。这是一系列由于和环境相互作用的外部约束的输入变量，这是通过多维数组形式表达的控制系统的过渡模型情况，一系列的输出变量。指标（n）是时间指标的类似物，因为它指定了给定状态的顺序。3.3整个系统的模型

因为两个系统利用内部的不同的信号种类，直观来讲，在物理和控制系统中唯一可能的接口将会在外部取代，通过依靠有影响的资源环境。在上述的制造系统，我们可以分辨物理和控制系统的两种接口。离散的接口：当控制系统的目的是协调不同步的任务来满足系统需求时取代过程控制器。例如，当一个事件由过程控制器提出的要求“开启主轴发动机”，主轴发动机开始旋转，旋转本身的进程由更低水平的控制器（连续的控制器）控制。连续的接口：当控制系统的目的是在给定界限内保持物理系统的行为时，例如实施速度控制，局部的取代更低水平的控制计划。这样合成的系统模型被认为是一个混合的系统模型。识别混合系统的特征是它们合并了连续动态行为，ie，被有影响的管理的物理数量的进化，代数方程（y=f(A,x,u,r))被逻辑方程(S=f(p,i,n))管理的离散事件的动态行为。一个完整的模型可以通过聚集物理系统模型和控制系统模型的简单接口获得。接口将有两个简单的无记忆的绘图功能（a)和（p）【1】来组成。第一个图（a）将控制器输出转化为一个即时的增值的输入到物理系统中，如下：u(i)=a(sn)。第二个图（p）将物理系统输出转化为一系列的输入逻辑变量来控制系统，如下：i=p(y(r))，如图7所示。

我们迄今为止所获得的是通过使用数组建立一个一致、完整的机电一体化系统模型的数学描述来确定整个系统的性能。在子模型中的接口通过使用建议的绘图功能尽可能简单的保持着。4.模拟

考虑一下整个系统在休息时和钻孔主轴在后面位置时，使用者仅仅按一下开启键就可以。从断路器和物理系统的接口处的输入信号的组合将会使控制系统获得一个新的状态，最终一个新的输出逻辑变量生成。输出信号的结合将会使钻孔主轴在快速阶段运动（不被控制的运动）中开始向前移动。同时，主轴发动机将会打开，开始旋转。然而，因为主轴发动机没有到达馈入位置，这个旋转速率将会通过伺服发动机控制算法保持不受影响。主轴发动机生硬的转速模拟如图8所示。

从图8中我们可以知道，主轴发动机将会在约短暂的5秒过后获得一个即使的3171r.p.m.的旋转速率。主轴发动机假定在主轴上零负模拟，这是因为钻孔主轴还没到达馈入位置。控制系统的目标将是在全负载的情况下保持主轴发动机在3000r.p.m.。线形速率和不同的液压促动器的压力的模拟如图9所示。它显示了促动器的快速阶段周转率大约是6cm/sec。

这个系统将会在界限内继续如图8所示运行，直到它接受新系列的输入资源。当钻孔主轴达到M位置时这些将会开始。

由于这个信号从不再休息的物理系统的接口处生成，从微型断路器的新系列信号处结合。控制系统将会获得一个新的信号。通过绘图功能生成一系列待翻译的输出信号，转化成新的输入的物理信号。这样的话，钻孔主轴将会从快速阶段运动（6cmkec)到一个控制的馈入向前运动，用这样的方式向前馈入运动将会保持在2cm/sec，主轴发动机的旋转速率在全负载的情况下应该从3173r.p.m.减到3000r.p.m以内。促动器线形周转率将会被伺服系统控制算法所控制。钻孔主轴发动机将被伺服发动机控制器算法所控制。假定伺服发动机与余弦负载扭矩所给的（q=2xcost)，液压气缸与所给的（F~=0.0sxcost)负载有关。模拟结果如图10和图11所示。

模拟显示了主轴发动机和促动器汽缸的输出速度保持在特定的控制算法的界限之内。5.结论

利用多维数组建立机电一体化模型的系统方法已经在本篇论文被提出。数组方法提供给我们一个真实系统的强有力的数学方法。通过利用多维数组，我们建立起两个体现机电一体化系统的物理的、逻辑的性能。这两个子模型的接口通过使用一个简单的绘图功能尽可能简单地保持着。6.参考文献 Antsaklis, et.al.1993年，混合动力系统建模与自主控制系统，混合动力系统车间，丹麦技术大学。

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