机电一体化定义

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机电一体化定义范文第1篇

关键词：继电保护；整定；一体化

中图分类号：TM77 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2015）024-000-01

目前我国电网电压等级复杂多样，各等级电网在结构整定原则及管理方法等方面存在着较大的差异，再加上110kV及以下电网灵活多样的接线型式，这在一定程度上增加了继电保护整定工作的难度及工作量，造成原有继电保护整定管理模式及方法已无法适应实际工作需要，严重情况下还会导致继电保护工作中出现“三误”事故及非正常停电，因此，基于电网的安全稳定运行考虑，针对传统继电保护整定管理所存在的诸多问题，应采用更为先进、合理的继电保护整定一体化管理方案。特别是随着“三集五大”体系的深入推进，继电保护整定一体化管理的实施更是大势所趋，因此，针对目前继电保护整定一体化管理存在的问题提出具体的解决策略，不仅对电网的安全稳定运行具有重要的意义，还对电力系统的持续发展产生关键作用。

一、继电保护整定一体化管理存在的问题

随着电力建设规模的不断扩大，继电保护整定凸显出了诸多问题，主要包括以下几个方面：

1.电网规模大。就目前电力建设现状来看，各地区存在电网电压等级不一，电力设备、变电站配电所、保护装置繁多等实际情况。而且整定管理人员计算定值工作量太大，还需完成其它专业管理工作，这就增加了整定管理整体工作量及工作难度，导致无更多精力去建立电网模型和维护电网设备。

2.自动化水平低。就目前整定管理工作现场作业来看，整定工作的计算、校核、审批等各个环节主要是依靠人员手工来操作，整体自动化水平不高，随着电网规模的扩大，工作量会越来越大。加上整定管理实时监控的普及程度不高，导致出现回执延时、执行遗漏等问题，阻碍了整定管理工作的持续发展。

3.整定方法不统一。目前各级整定方法还未完全统一，继电保护定值计算一般是基于某一原理考虑的。但在运行实际中，若要保证继电保护装置的正确、可靠动作，还应涉及相关保护的启动值、闭锁值、装置参数等。因此，就继电保护定值计算来说，并非基于某一保护类型，而是对于保护装置定值的。由于目前的整定计算系统无法面向保护装置实现定值整定，这就导致还需花费大量的时间和人力去实现面向保护装置的定值整定，无法实质性的提高整定工作效率，也就无法满足目前继电保护整定工作实际需要。

4.各级电网孤立整定。虽然国家电力调度通信中心重视继电保护整定计算一体化管理，提出加强各级电网运行方式的衔接以及保护界面定值的相互配合，但事实上，各级电网的整定还较为孤立，整定原则、整定计算软件、数据交换格式等方面还未完全实际统一。

5.整定流程复杂。从目前继电保护整定工作流程来看，环节复杂、部门较多，整个工作的完成需耗费大量的时间，仅定值通知单编制这一项工作页言，就占据了大量的工作时间。而且整体工作流程需要诸多环节间的衔接，这就在一定程度上增加了工作的出错率，这些直接决定着继电保护整定工作效率不高。

二、继电保护整定一体化管理问题解决策略

为了满足目前电力系统发展需要，针对上述继电保护整定管理所存在的诸多问题，可针对性的采取以下措施来实现继电保护整定一体化管理，从而提高继电保护整定管理整体效率。

1.科学图形建模系统的建立。为了提高继电保护整定工作效率，首先应该充分利用计算机技术开发一个操作简单、功能完备的图形建模系统，可以使相关人员快速、高效建立电网模型，可在图形环境下，以图形的方式列出连接关系，而且图形具备“热点”功能，从而保证连接方式准确、简单、直观、有效。同时，为了能与其他信息系统实现数据共享及数据连接，连接关系及设备描述应遵循IEC61 970国际标准对CIM模型的相关要求。另外，为了保证参数正确、方便调用判别，应建立一次设备标准型号库，特别是变压器和线路应更为重视。

2.通用故障分析计算平台的建立。电力系统故障分析作为继电保护整定计算和继电保护定值校验的基础，应格外重视，因此，需要建立通用的故障分析计算平台。可采用节点阻抗分析方法来实现通用故障分析计算功能，完成三相短路、两相短路、单相短路等故障类型的分析和计算。

3.统一整定方法的建立。统一整定方法的建立是实现继电保护整定一体化管理的关键环节，主要包括三个方向。首先是面向原理整定。根据整定规程及整定原则，对线路相间距离保护、接地距离保护、变压器保护等原理型保护定值进行整定。可采用自动与手动结合的整定方法，并输出至计算书。其次是面向装置整定。利用专家系统建立各种保护的型号标准库和整定计算知识库，包括版本号、保护功能类型、定值项等内容，从而标准化和规范化保护装置的整定计算。有此基础，在实施某种型号保护整定时，调用更方便、输出更快捷、出错率更少、自动化水平更高。最后是面向装置整定。此类整定较为具体，可整定的保护类型包括线路保护、变压器保护、母线保护等。

4.联合计算平台的建立。为了实现数据资源共享、满足分级维护需要，应建立各级联合的一体化计算平台。在各级调度继电保护整定计算系统独立应用模式下，依靠等值模式实现各单位间的信息交互，一般等值每年一次，从而体现出各级系统间的实时影响。另外，县调定值可通过网上流转实现在线校核。

5.全过程整定管理流程的建立。为了提高整定管理工作整个流程的综合效率，从收资到归档可完全通过网上流转完成，建立每种保护型号定值单模板，模板中确定定值单格式和项目内容。整定时先完成原理级整定，再进行装置级整定，完成后再调用对应的定值单模板，逐项填入装置定值，另存生成定值单。只要建立了完备的保护型号库，定值单的生成就可做到一键生成，整体工作流程效率大大提高。

机电一体化定义范文第2篇

关键词：电大教师；制定；整合；一体化设计方案

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2010）12-0106-02

远程开放教育有着自己的特点：一是教学组织已经彻底打破了组班教学，实行了以课程为单元的远距离、分散式教学；二是学生经历不同，职业各异，学识不同，年龄也不同，三是教学资源的丰富。所以设计教学方案必须对上述问题仔细分析，遵循一定的教学原则进行设计，并充分体现学生个别化自主学习为主的现代教育思想。一体化教学设计方案要用系统的观点作为教学设计的指导思想。第一、教学设计的出发点是学习者，教学目标的设计既要考虑教学过程的要求，又要考虑学习者已有的准备状态。第二、教学模式、教学方法和教学媒体选择与设计。既要针对不同学习类型和学习目的，又要考虑学习者的具体特点。第三、教学成效考评的设计只能依据教学过程前后变化以及学生作业、考试成绩的科学测量。其目的是为了修正、完善原有的教学设计。第四、如果教学设计效果不理想，应从多方面找原因，并且随时调整，使其趋于完善。

一、制定一体化设计方案的基本方法

远程开放教育的教学主体是学生，教师应当树立“学习支持服务”思想观点。教师在学习环境的营造、学习材料的设计、学习方式的选择、学习偏差的矫正等过程中，都要以学生为中心，都要成为学生的支持者和帮助者。远程教学过程是一个信息传播过程，这个过程是由选择教学过程的每一个基本成分--任务、内容、方法、手段、形式等最优方案的综合，一旦掌握了最优化的组织教学过程的整套方案，就能促使教学取得更大效益。

1.要综合规划和具体确定教学过程的任务。首先要规划好教学任务，其次要考虑整个教学过程的特点。第三要能够预测可能达到的最佳效果。

2.应合理选择学习信息。学习信息的选择要考虑各学科之间的关系和联系，建立合理的信息结构，找出要点，注意协调。提高信息的可接受性，同时要遵守科学性、系统性和循序渐进原则。

3、应选择合适的教学媒体通道。这种选择除了要考虑各种媒体的特殊性外，还应注意激发学习者的学习动力，发挥学习者自主学习和小组协作学习的能动性。此外还要考虑媒体和通道的合理性与经济性。

4.应有机地控制教学过程。远程开放教育的教学活动主要是学习者自主学习的活动，因此教学过程的控制应该是学习者的自我控制与教师有机控制的合理结合。通过这种控制，教者能够不断调整和优化教学过程；学者能够调整自我，检查和校正自己的学习活动，完成学习任务。除此之外，在开学初就要向学员提供教学日程安排表，使学员能够根据自己的情况安排学习活动。日程安排表包括：学习目标；学习进程；学习资源选择、BBS讨论、小组学习计划等等。

二、具体做法

（一）加强教师整合多媒体教学资源技能培训

为了提高教师制定一体化设计方案，整合多种多媒体教学资源的技能，学校应加强对教师这方面能力的培养，组织全体教师进行网上资源整合技能培训，制定一体化课程方案的设计流程，规定相关的整合内容，含盖文字教材、音像教材、CAI课件、IP、BBS等多种形式的教学资源，为学员提供学习的便利条件。

同时，要求教师有意识地引导学生使用网上教学资源，开发各种工具收集有关资源使用的信息，增强网上教学资源建设的针对性。同时通过面授讲述重点问题的学习方法和解题思路，使网上教学与面授教学保持连续性，积极利用学习平台课程教学案例，引导学生利用网上教学资源自主学习。除了文字辅导资源外，还应该建有语音答疑、双向视频、网上自测及网络课程等多种网上教学资源。

（二）尽可能配备多种课程媒体

目前，开放教育的教学资源有网上直播课堂、网络课件、电子教案、流媒体课件、视频会议。E―mai、BBS、电视媒体的、广播电视直播、VOD点播、VBI、IP课件、音像教材，录音、录像、VCD、DVD、电话、文字教材、面授。我们应该充分利用可提供的教学媒体，其中包括文字教材（如教科书、学习指导书和期末复习指导书等）和音像教材（包括录音带、CAI课件、VCD光盘，学生还可以收看中国教育电视台1套和2套节目）。丰富的媒体资源，使课程教与学模式的构建有了良好基础，学生可以根据自己的特点来自行选择。

（三）整合各种多媒体资源

第一，做到优化组合中央电大、省电大的各种资源。中央电大提供有文字教材、录像教材、复习带，有网络版的CAI课，有主讲教师、责任教师的直播课堂，有期末的网上教学活动，有重点、难点的网上讲解。这些媒体对学生来说都是重要的，但在实际教学中学生又不可能把所有教学媒体全部涉猎到，我们的教师要在制定、设计方案时进行选择。精选重点、难点进行讲解，有选择地收看录像带及复习带。这样一门课是由各种媒体中最精华的部分组成，可以减少学生使用媒体的目性，达到事半功倍的效果。

第二，提倡学生个别化自主学习，因材施教。因材施教是我国传统教育中优秀的教育思想的重要体现，是各类教育中必须遵循的原则。网络环境下，提倡学生个别化自主学习，实际在教学中也应有所体现，针对不同的学生，学习方法不同，教学方法也应随之改变。教师在深刻了解学生装的基础上，来确定媒体的使用，这样针对性就更强一些。担倡自己阅读教材，适当网上浏览教学信息，也可以求助于小组合作学习，在讨论中加深教学内容的理解。教师在设计多媒体教学方案时必须考虑上述因素，这样才能体现针对性，只有针对性强，才能收到较好教学效果。

第三，教学活动实现多样化。随着教学课件、媒体的不断增多，针对不同年级入学的学生情况，所设计的方案应有所变化，体现教变的原理。对教师来说，多媒体教学资源和学生是教学的外部环境，外部环境是动态的，教师设计的方案就不应该一成不变。当然，这种“变”与“不变”是相对的。对一门课来说，重点是固定的，难点确实因人而异，媒体选择更是因年级的不同，学生接受不同媒体效果不同，那么在进行优化组合过程中，各种媒体的比重也是不同的。教学设计应该是动态的，而不是僵化不变的。在教学媒体使用比例也是动态的，不同的学科比重是不同的，理工类的课音像教学效果差，外语则是相反。因此，没有也不可能有固定的模式。

机电一体化定义范文第3篇

本小节主要从机电一体化的相关基本概念、机电一体化技术的基本特征、机电一体化的最新发展趋势等三个方面对机电一体化技术做较为全面的介绍，接下来详细介绍。

1.1机电一体化的基本概念

机电一体化技术从大的领域来说属于机械领域，其定义版本较多，其中一种较为权威的定义表述如下：机电一体化一般是指在机械的设计与功能扩展中，应用机械特有的主要功能、信息处理、功能控制等，把机械系统的控制中心进行集成化，并且与安装在计算上的上位机软件实现双向通信，一般来说，机电一体化技术也是一门交叉学科技术，涉及到的主要技术有通信技术，机械技术，微电子技术，电力电子技术等，机电一体化技术的核心功能就是把以上技术结合起来，形成一个整体并内嵌入机械系统中。

1.2机电一体化技术的基本特征

机电一体化技术作为一门应用广泛的技术，有其自身的特点，通过实际调查总结和查阅相关资料，本文总结出了机电一体化技术的3个主要特点，接下来详细说明如下。（1）应用的广泛性：机电一体化技术由于涉及的技术较多，是一门涉及多学科的交叉技术，正是由于这一特点，使得机电一体化技术应用十分广泛，已经远远超出了机械工程的应用范畴，当然，本文的研究重点还是放在机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势。（2）具有很强的逻辑性：由于机电一体化的核心任务就是把各种技术合理融合，应用到机械领域中，把系统的机械机构和上位机软件控制合为一体，也就是形成一个统一的整体，从这个层面来说，机电一体化技术具有很强的逻辑性，或者说拥有很强的系统性。（3）机电一体化具有很强的最优化建模理论：机电一体化技术经过多年的发展，已经形成完整的最优化理论体系，相关算法可以参阅相关文献，限于论文篇幅，在这里不再累述。

1.3机电一体化技术的最新发展趋势

经过多年的发展，机电一体化技术已经形成了自己的理论体系，随着我国高新技术不断发展，越来越多的新技术被应用到机电一体化技术上，机电一体化的最新的发展趋势是控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术，机电一体化技术也朝着无线控制、高速控制、精确控制的方向发展。

2机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势分析

本小节在上文介绍机电一体化技术相关知识的基础上探讨机电一体化技术在机械工程领域的当前应用以及未来的发展趋势，结合实际，本文从机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析、机电一体化在现代机床控制上的应用、机电一体化技术在全自动包装机领域的应用等三方面简单论述机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势，下面详细讨论。

2.1机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析

在国外，机电一体化技术应用到机械工程领域较早，通过查阅资料得知，美国在上世纪90年代就把自动控制设备应用与机械制造领域，我国相对起步晚，但是起点较高，20世纪60年代，我国通过引进苏联控制设备，逐渐把机电一体化技术应用到机械领域，并在20世纪80年代，实现机电控制设备国产化，随着科技不断进步，以计算机处理技术和无线通信技术为代表的新技术不断应用与机电一体化技术，这使得机电一体化技术焕发出勃勃生机，应用领域进一步扩大。

2.2机电一体化在现代机床控制上的应用

机电一体化在机械工程领域很重要的一个应用领域就是应用在现代机床控制上，现代机床控制要求精度高、速度快、智能化高，这就要求现代机床的控制系统具有很强的抗干扰性，机电一体化技术由于采用计算机处理技术，处理速度快，精度高、内置多块DSP芯片，抗干扰能力强。

2.3机电一体化技术在全自动包装机领域的应用

机电一体化技术除了应用与纯机械工程领域，还大量应用于相关机械与电子相结合的控制领域，通过实际调查得知，我国全自动包装机已经全部采用机电一体化技术，由于包装机械不但设计机械工程知识，还涉及机电控制技术，微机处理技术等，所以一般的控制系统很难胜任，机电一体化技术由于是一门交叉学科，所以具有很强的灵活性，所以机电一体化技术较好的解决了这个问题，机电一体化把软件控制和机械控制结合起来，融为一体，通过上位机软件来控制包装机的运行状态。

3机电一体化技术在机械领域的发展前景

通过对机电一体化当前发展趋势的调查研究，本文认为，机电一体化技术在机械领域的发展前景包括以下几点：（1）专用化趋势不断加强：随着机电一体化应用到机械领域的不断深化，机电一体化技术表现出明显的专用化趋势。（2）智能化不断加强：近年来，随着人工智能等新技术不断应用到机电一体化领域，机电一体化技术也呈现了智能化趋势。（3）能耗低：节约资源，保护环境成为全社会的共识，在这种背景下，机电一体化技术积极加强自身改革，不断研发新技术，把能耗进一步降低。

4结论

机电一体化定义范文第4篇

关键词：机电一体化；系统设计；构成；过程；方法；可靠性

机电一体化概念始于70年代，是根据英文Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分而构成的，即Mechatronics。在80年代由美国机械工程协会专家组定义为：“由计算机信息网络协调控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。

机电一体化技术，是由微电子技术、计算机技术、伺服传动技术与机械技术相结合的综合性技术，是微电子技术、计算机技术向机械技术不断渗透的产物。机械技术是机电一体化技术的基础。随着高新技术引入机械行业，机械技术面临着挑战与变革。在机电一体化产品中，它不再是完成单一的系统联接，而是在系统结构、重量、体积、刚性与耐用方面对机电一体化系统有着重要影响。目前，随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。

1机电一体化系统的构成与关键技术

1.1机电一体化系统的构成

从构成要素上来看，机电一体化系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五个子系统组成。机电一体化系统的基本特征是给”机械”增添了头脑(计算机信息处理与控制)，因此是要求传感器技术、控制用接口元件、机械结构、控制软件水平较高的系统。

从所要实现功能上来看，因为机电一体化系统(或产品)是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，要有满足人们使用要求的功能(目的功能)，所以根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换(加工、处理)功能；②传递(移动、输送)功能；③储存(保持、积蓄、记录)功能,不管是实现哪类“目的”功能的系统(或产品)，其系统内部必须具备如下图所示的五种内部功能，即主功能、动力能功能、检测功能、控制功能、构造功能。其中“主功能”是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。“动力功能”是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。“检测功能和控制功能”的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出(如废弃物等)。

既然机电一体化系统(产品)可以分解成一系列要素或子系统构成，那么怎样使各要素或子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换呢?这就涉及到了接口的概念。所谓接口就是各要素或各子系统之间的联系条件。从系统外部看，机电一体化系统的输入／输出是与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入／输出联系为一体的系统。从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。广义的接口功能有两种，一种是输入／输出的功能；另一种是变换、调整的功能。

1.2机电一体化系统的相关关键技术

①机械技术：机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复合材料和新型结构及新型的制造工艺和工艺装置。②传感检测技术：传感检测技术的内容，一是研究如何将各种被测量转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理。机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠地获取信息。③信息处理技术：信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术的范畴。④自动控制技术：机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以及模糊控制、神经网络控制等。⑤伺服传动技术：伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液压伺服。⑥系统总体技术：机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。

2 机电一体化的设计过程

机电一体化的机械动力部分由一般电动机演变为控制电动机，里程碑式地引入了电子和计算机等先进技术，代替人完成机器的检测与控制等工作。在知识经济中体现了制造业高科技化，促进了高科技产业和知识经济的发展。它是一种用于机电产品最优设计的方法学。它包括4个基本学科：电气、机械、计算机科学和信息技术。如图1所示。

摘要：本文结合笔者的多年工作经验，对机电一体化系统的构成及关键技术进行了简要的分析，并就机电一体化系统的几种可靠性设计进行了探讨。

关键词：机电一体化；系统设计；构成；过程；方法；可靠性

机电一体化概念始于70年代，是根据英文Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分而构成的，即Mechatronics。在80年代由美国机械工程协会专家组定义为：“由计算机信息网络协调控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。

机电一体化技术，是由微电子技术、计算机技术、伺服传动技术与机械技术相结合的综合性技术，是微电子技术、计算机技术向机械技术不断渗透的产物。机械技术是机电一体化技术的基础。随着高新技术引入机械行业，机械技术面临着挑战与变革。在机电一体化产品中，它不再是完成单一的系统联接，而是在系统结构、重量、体积、刚性与耐用方面对机电一体化系统有着重要影响。目前，随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。

1机电一体化系统的构成与关键技术

1.1机电一体化系统的构成

从构成要素上来看，机电一体化系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五个子系统组成。机电一体化系统的基本特征是给”机械”增添了头脑(计算机信息处理与控制)，因此是要求传感器技术、控制用接口元件、机械结构、控制软件水平较高的系统。

从所要实现功能上来看，因为机电一体化系统(或产品)是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，要有满足人们使用要求的功能(目的功能)，所以根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换(加工、处理)功能；②传递(移动、输送)功能；③储存(保持、积蓄、记录)功能,不管是实现哪类“目的”功能的系统(或产品)，其系统内部必须具备如下图所示的五种内部功能，即主功能、动力能功能、检测功能、控制功能、构造功能。其中“主功能”是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。“动力功能”是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。“检测功能和控制功能”的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出(如废弃物等)。

既然机电一体化系统(产品)可以分解成一系列要素或子系统构成，那么怎样使各要素或子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换呢?这就涉及到了接口的概念。所谓接口就是各要素或各子系统之间的联系条件。从系统外部看，机电一体化系统的输入／输出是与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入／输出联系为一体的系统。从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。广义的接口功能有两种，一种是输入／输出的功能；另一种是变换、调整的功能。

1.2机电一体化系统的相关关键技术

①机械技术：机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复合材料和新型结构及新型的制造工艺和工艺装置。②传感检测技术：传感检测技术的内容，一是研究如何将各种被测量转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理。机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠地获取信息。③信息处理技术：信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术的范畴。④自动控制技术：机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以及模糊控制、神经网络控制等。⑤伺服传动技术：伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液压伺服。⑥系统总体技术：机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。

2 机电一体化的设计过程

机电一体化定义范文第5篇

关键词 机电技术；机电一体化；现状；发展

中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0039-02

1 机电一体化概述

1.1 机电一体化的定义

所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从机电一体化的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。

1.2 机电一体化的关键技术

机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。

1.2.1 信息处理技术

所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。

1.2.2 精密机械技术

精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。

1.2.3 自动控制技术

自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。

1.2.4 检测与传感器技术

检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。

1.2.5 伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。

1.2.6 系统总体技术

系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。

2 机电一体化的发展现状

2.1 国外机电一体化的发展现状

2.1.1 绝大多数的制造业领域都有机电一体化产品

在工业比较发达的国家，机电一体化产品遍及绝大多数的制造业领域，其中数控机床和工业智能机器人是这些国家的主要机电一体化产品，其中的数控机床在机床领域中所占的比重越来越大，而工业智能机器人也将逐步进入管理、办公、家庭和娱乐等各个领域，具有非常广阔的发展前景。

在数控机床方面，目前数控机床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已有产品。

在工业机器人方面，目前日本的工业机器人生产量占全世界工业机器人的70%左右，与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中。由此也可以看出，日本是名副其实的机器人王国。 美国、德国分别居二、三位。

2.1.2 机电一体化开始逐步向集成化的方向发展

CIMS，即计算机集成制造系统，它突破了原有制造业各部门之间的界限，实现了工业制造企业生产准备、产品开发、经营决策等各个环节的有效整合，在计算机集成制造系统的作用下，当前的世界制造业开始逐步向集成化的方向发展。

2.1.3 激光技术在机电一体化中的应用

激光技术在机电一体化中的应用，将使光机电一体化成为机电一体化技术重要的发展方向。

2.1.4 微细加工技术发展迅速

当前微机电技术及其产业的高速发展，将带动微细加工技术的兴起。

2.2 国内机电一体化的发展现状

2.2.1 数控技术方面

我国对数控技术的研究起始于1985年，经过这些年的发展，我国目前已经基本掌握了数控技术的核心技术，相关的数控技术产品也越来越多的出现在工业产品市场中。

2.2.2 工业机器人方面

我国对工业机器人的研究开始于1986年，目前，已经掌握了机器人的软件编程、控制系统以及操作机的设计制造等技术，并开发出了能够进行水下作业施工的多种工业机器人。

2.2.3 计算机集成制造系统方面

经过近些年的潜心研究，我国在计算机集成制造系统方面已经有了较快发展。其中，已经在包括清华大学在内的多数著名高校内建成了国家CIMS技术实验室、工程研究中心以及相关的CIMS培训中心。

3 机电一体化的未来发展

3.1 智能化

智能化的机电一体化产品是指具有一定的逻辑思维、判断推理和自主决策能力的机电一体化产品，由于可以智能化的机电一体化产品对人类的智能进行模拟，所以，一些智能化的机电一体化产品就可以替代人的部分脑力劳动。

3.2 微型化

当前微型化的机电一体化产品的几何尺寸一般不会大于1cm3，而且微型化的机电一体化产品在不断的向微米级和纳米级的方向发展。目前，国外已经能够在实验室中制造出亚微米级的机械元件。

3.3 模块化

从各方面来看，机电一体化产品的一个重要发展趋势就是实现模块化生产，这样一来，企业就可以可利用标准的模块化单元迅速开发生产机电一体化产品，进而将大大提高企业的生产效率。

3.4 网络化

计算机网络通信技术的快速发展促使其不断朝着网络化的方向发展。其中，随着网络的不断普及，基于网络的各种机电一体化产品，如远程控制和监视技术等如雨后春笋般不断涌现出来。

3.5 绿色化

根据时代的发展需求，绿色化将成为机电一体化的必然发展趋势，其目标是在机电一体化产品的整个生命周期中，要保证产品对生态环境造成的危害最小，而获得的资源利用率却最高。

4 结论

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。

参考文献

[l]钱忠梅.机电一体化技术的发展现状研究[J]行业前沿，2010(5).