第一篇：機電一體化技術的發(fā)展及應用論文

機電一體化技術的發(fā)展及應用論文

隨著科學技術的飛速發(fā)展，機電一體化技術已經(jīng)成為當今工業(yè)科技的重要組成部分。機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術，微電子技術．自動控制技術、計算機技術，信邑技術，傳感柵4控技術，電力電子技術、接口技米、信息變換技束以蔑軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標．合理配置與面局各功能單元，在多功能，高質量、高可靠性．低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。機電—體化概要

機電一體化發(fā)展至夸也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發(fā)展，還將披賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜臺運用機械技來．微電子技術。自動控制技術，計算機技術．信息技術、傳感測控技術，電力電子技術、接口技術，信息變換技術以廈軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能，高質置，高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工輯技米。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

因此“機電一體化”涵蓋技術和。產(chǎn)品!兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技米，微電子技術以菔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(qū)別。機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的鍰電子裝置除可取代某學機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測．自動處理信息，自動顯示記錄．自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區(qū)別。機電—體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化的發(fā)展20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在選一時期，人們自覺不自覺地利用電于技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自筮狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械拄術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀70至80年代為第二階爰，可稱為蓬勃發(fā)展階段。達一時期，計算機技術，控制技術，通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。

20世紀90年代后期，開始了機電一體他技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深人發(fā)展時期。一方面。光學，通信技術等進人了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電～體化等新分支-另一方面對機電一體他系統(tǒng)的建稹設計，分析和集成方法，機電一

體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究．同時，由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐新形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。經(jīng)過十多年的發(fā)展取得了重大進展，但從總體上看．離國民經(jīng)濟對先進技術的要求還有相當距離。與發(fā)達的工業(yè)國家相比．主要存在以下幾個問題：一是產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，產(chǎn)品水平低·二是科技基礎薄弱．自主開發(fā)能力差，發(fā)展后勁不足，某些技術領域與國際差距有拉大的趨勢-三是技術進步體現(xiàn)不夠，高水平產(chǎn)品比重小，技術進步對經(jīng)濟增長的貢獻較低。機電—體化的應用

各類科技學科發(fā)展愛相互摻透，促使了機電一體化技術和產(chǎn)品在各行業(yè)．部門的飛速發(fā)展。在機械制造業(yè)中的數(shù)控機床，工業(yè)機器人的應用，輕紡工業(yè)．辦公機械．以殛通信方面的一體化產(chǎn)品更是層出不窮。自動化主體倉庫是機電一體他技術用于倉庫管理的典型產(chǎn)品。在位器使表、醫(yī)療器皺．工業(yè)流程管理與控制等方面機電一體化應用和發(fā)展都十分迅速。下面以Li／MnO，扣式電池生產(chǎn)線為例說明機電～體化在制造業(yè)方面的應用。機電—體化的發(fā)展趨勢

機電一體他是集機槭，電子、光學、控制，計算機．信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴井促進相關技術的發(fā)展和進步。進入2 l世紀，在機電一體化技術的發(fā)展方向中，最主要的是：智能化，數(shù)字化、網(wǎng)絡化，微型化，綠色化，下文對此略加探討：

4.1智能化

智能化是2l世紀機電一體化技術發(fā)展的1一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視．機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所攪的。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(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想，新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維，自主決鑲等能力，以求得到更高的控制目標。誠然．使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一俸化產(chǎn)品賦有低級智能或入的部分智能，則是完全可能而又必要的。2數(shù)字化

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

4．3網(wǎng)絡化

20世紀90年代，計算機技采等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術，工

業(yè)生產(chǎn)，政治，軍事、教育義舉人幺百常生活都帶來了巨大的變革。各種踟絡將壘球經(jīng)濟，生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將壘球化．機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷壘球。由于網(wǎng)絡的普廈．基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)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(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術是家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭剛絡(home 11et)將備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(tǒng)(computer integrated appliancesysteIll，cIAs)，使人們在家里分享備種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝若網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

4.4微型化

微型化興起干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(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMs)，泛指幾何尺寸不超過lcm，的機電一體化產(chǎn)品，并向微米，納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小，耗能步，運動靈瑤．在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微扎電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術．微機電一體化產(chǎn)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。5綠色化

工業(yè)的發(fā)達給^們生括帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生話舒適。另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是．人們呼吁保護環(huán)境資源．回歸自然。綠色產(chǎn)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(chǎn)品在其設計、制造，使用和銷毀的生命過程中．符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)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(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。結語

綜上所述。機電一體化是許多科學技術發(fā)展的結晶．是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。特別指出機電一體化技術促使機械工業(yè)發(fā)生了戰(zhàn)略性變革，傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念正在發(fā)生著革命性的變化，新的方法有待擊刨造，去發(fā)現(xiàn)。2l世紀，機電一體化技術將扮演機械工業(yè)的主角。機電一體化技術是滲透到所有機械產(chǎn)品之中的普遍技術，幾乎沒有行業(yè)的限制。以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電～體化技術是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢

機電一體化機電九班

丁澤成

第二篇：機電一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢(畢業(yè)論文)

機電一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢

XX

摘要：機電一體化是融了機械技術、微電子技術、信息技術等多種技術的一門新興的交叉學科，它涉及機械工程、電子工程、化學工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。隨著微電子技術、傳感器技術、精密機械技術、自動控制技術以及微型計算機技術、人工智能技術等新技術的發(fā)展，以機械為主體的工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品不斷采用諸學科的新技術，在機械化的基礎上，正向自動化和智能化方向發(fā)展，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(yè)發(fā)展的必然趨勢。

關鍵詞：機電一體化

發(fā)展趨勢

智能化

一、緒論

機電一體化是微電子技術向傳統(tǒng)機械工業(yè)滲透過程中逐漸形成的一個新概念。Mechantronics(機電一體化)一詞是取Mechanics(機械學)的前半部和Electronics(電子工業(yè))的后半部拼合而成的，起源于日本，表示機械學與電子學兩種學科的綜合。日本機械振興協(xié)會經(jīng)濟研究所1981 年3月提出了對機電一體化的定義：“機電一體化是機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進了微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機融合而構成的系統(tǒng)的總稱。”（這是到目前為止，較為人們所接受的涵義）。

隨著機電一體化的發(fā)展，美國IEEE/ASME 于1996 年對與機電一體化又給出了一個較為全面的定義：“對機電一體化初步定義為‘在工業(yè)產(chǎn)品和過程的設計和制造中，機械工程和電子與智能計算機控制的協(xié)同集成’，包括11 個方面：成型和設計；系統(tǒng)集成；執(zhí)行器和傳感器；智能控制；機器人；制造；運動控制；振動和噪聲控制；微器件和光電子系統(tǒng)；汽車系統(tǒng)；其它應用”。可見，機電一體化是融了機械技術、微電子技術、信息技術等多種技術的一門新興的交叉學科，它涉及機械工程、電子工程、化學工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。

隨著微電子技術、傳感器技術、精密機械技術、自動控制技術以及微型計算機技術、人工智能技術等新技術的發(fā)展，以機械為主體的工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品不斷采用諸學科的新技術，在機械化的基礎上，正向自動化和智能化方向發(fā)展，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(yè)發(fā)展的必然趨勢。

二、機電一體化的發(fā)展歷程及概況

(—)、機電一體化的發(fā)展

1、世界范圍內(nèi)，機電一體化發(fā)展的三個階段（1）、第一階段為20 世紀60 年代以前

由于當時電子技術的發(fā)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(fā)展, 已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。這一時期主要的產(chǎn)品是數(shù)控機床，由于技術上和價格上的原因，僅供給航空航天等尖端科技領域的使用，其加工精度也算不高（在當時算很高了）；（2）、第二階段為20 世紀70~80 年代

這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。

（3）、第三階段為20 世紀90 年代后期

這個時期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段, 機電一體化呈現(xiàn)深入發(fā)展時期。一方面, 光學、通信技術等進入了機電一體化, 微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳, 出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法, 機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時, 由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步, 為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。

2、我國的機電一體化的發(fā)展

早在1958年我國就開始研究數(shù)控機床，于1966年研制成功晶體管數(shù)控系統(tǒng)，并生產(chǎn)出了數(shù)控切割機、數(shù)控銑床等產(chǎn)品，但是受當時國內(nèi)條件的限制，機電一體化在國內(nèi)并沒有發(fā)展起來。

直到20 世紀80 年代初我國才開始系統(tǒng)的從事機電一體化的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863 計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010 年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)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(yè)對這一技術的發(fā)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。

（二）、機電一體化技術與產(chǎn)品的應用范圍

機電一體化技術和產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領域，因此，機電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。

1、數(shù)控機械類

主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為機械裝置。

2、電子設備類

主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置。

3、機電結合類

主要產(chǎn)品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。

4、電液伺服類

主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

5、信息控制類

主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產(chǎn)品的主要特點是執(zhí)行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。

（三）、機電一體化產(chǎn)品的主要優(yōu)點

1、具有記憶、運算、控制、信息處理等功能。從而達到產(chǎn)品的高性能、多功能化和智能化。

2、結構簡化。使產(chǎn)品向著輕、薄、細、巧的方向迅速發(fā)展, 易采用標準化、模塊化的方法進行設計、制造。

3、可以根據(jù)負荷及運行情況進行調(diào)整與控制。具有節(jié)能的特點。

4、具有自動監(jiān)視、診斷功能及某些智能, 使安全可靠性大幅度提高。

三、機電一體化技術的發(fā)展方向

（一）、光機電一體化

一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的。因此, 引進光學技術, 實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。

（二）、數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。

（三）、智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)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。

（四）、綠色化

環(huán)境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大主題。特別是環(huán)境問題，其惡化程度與日俱增，正在對人類社會的生存與發(fā)展造成嚴重的威脅；而資源問題不僅僅涉及人類世界有限的資源如何利用，也是產(chǎn)生環(huán)境問題的主要根源。于是近年來一個新的概念已經(jīng)提出：最有效地利用資源和最高限度地利用廢棄物，是當前世界上環(huán)境問題的治本之道。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。工業(yè)的發(fā)展使得資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。綠色化成了時代的趨勢，產(chǎn)品的綠色化更成了適應未來發(fā)展的一大特色。

（五）、模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)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(chǎn)品單元是一項復雜而重要的工作，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(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

（六）、微型化

國外微型機電一體化系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)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(yī)學、航空航天、信息技術、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域都有廣闊的應用前景。

四、結束語

機電一體化是工業(yè)革命的一次大的革新，它大大提高了社會生產(chǎn)力，推動了社會的發(fā)展。隨著科學技術的發(fā)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(yè)發(fā)展的必然趨勢。機電一體化是一門應用性很強的技術學科, 必將有力促進機電產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā), 在高科技和經(jīng)濟發(fā)展中起重要作用?？梢赃@樣說，機電一體化技術將成為二十一世紀機械工業(yè)的主要生產(chǎn)力。

參考文獻：

1楊光春，楊景全.“機電一體化技術”的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.攀枝花學院學○報，2010，12.2楊 明，路 琴.機電一體化的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.南京農(nóng)業(yè)大學，○2006，08.3王青林，黃曼霞.機電一體化技術應用與發(fā)展探析.商丘技師學院，○2011，03.4方新.數(shù)控機床與編程.高等教育出版社，2011，09.○

第三篇：機電一體化論文

東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

?？飘厴I(yè)實習報告

學生：趙樹滿

學習中心：河北唐山豐南奧鵬學習中心 專業(yè)：機電一體化技術 層次：高起專

提交日期：2016年1月19日

機電一體化技術專業(yè)實習報告 東北大學繼續(xù)教育學院專科畢業(yè)實習報告

第1章緒論

1.1概述

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

第2章機電一體化技術發(fā)展（具體內(nèi)容）

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

2.1數(shù)字化

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

2.2智能化 東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

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

2.3模塊化

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

2.4網(wǎng)絡化

由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)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(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

2.5人性化

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

2.6微型化

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

2.7集成化

集成化既包含各種技術的互相滲透、互相融合和各種產(chǎn)品不同東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

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

2.8帶源化

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

2.9綠色化

科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生，綠色產(chǎn)品是指低能耗、低耗材、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)境和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

第3章機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中應用

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

3.1智能化控制技術（IC）

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

3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）

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

生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

3.3開放式控制系統(tǒng)（OCS）

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

3.4計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)以基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。東北大學繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)實習報告

3.5現(xiàn)場總線技術（FBT）

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

3.6交流傳動技術

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

第4章總結

綜上所述，經(jīng)過20多年的發(fā)展，機電一體化技術已經(jīng)成為當今世界最熱門、最重要的技術發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)?？梢哉f，從軍事到經(jīng)濟、從生產(chǎn)到生活、從簡單的日用消費品生產(chǎn)到復雜的社會生產(chǎn)和管理系統(tǒng)，機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。

致謝

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

第四篇：機電一體化論文

淺談機電一體化技術的發(fā)展及其應用

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

關鍵詞 機電一體化 技術 應用

（一）機電一體化的含義

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

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

一、機電一體化技術基本概念

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

二、機電一體化技術五大組成要素與四大原則：

1、五大組成要素：

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

是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。

（2）動力驅動部分（動力組成要素）

依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。

（3）測試傳感部分（感知組成要素）

對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應的控制信息。

（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）

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

（5）執(zhí)行機構（運動組成要素）

根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。

2、機電一體化四大原則：

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

（1）接口耦合：

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

（2）能量轉換：

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

（3）信息控制：

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

（4）運動傳遞：

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

三、自動化技術：

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

（二）機電一體化技術發(fā)展

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

一、數(shù)字化

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

二、智能化

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

三、模塊化

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

些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

四、網(wǎng)絡化

由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)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(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

五、人性化

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

六、微型化

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

七、集成化

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

八、帶源化

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

九、綠色化

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

（三）機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中應用

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

一、智能化控制技術(IC)

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

二、分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)

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

三、開放式控制系統(tǒng)(OCS)

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

四、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

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

五、現(xiàn)場總線技術(ＦBT)

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

六、交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業(yè)中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技

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

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

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第五篇：機電一體化論文

摘要：

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

機電一體化系統(tǒng)最本質的特征是一個機械系統(tǒng) ,它是充分運用電子計算機的信息處理和控制功能、可控驅動元件特性的現(xiàn)代化機械系統(tǒng) ,實現(xiàn)了機械系統(tǒng)的智能化、自動化?；跈C電一體化系統(tǒng)是現(xiàn)代機械系統(tǒng)這一基本認識,將會有利于我們進行機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設計方法研究。1.1國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

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

我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)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(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作。雖然口前國內(nèi)機電一體化技術與日本、歐關等先進國家相比仍有一定差距fs，但隨著新技術革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優(yōu)先支持，取得了一定的成績。(1)數(shù)控技術方面。(2)工業(yè)機器人方面。(3)計算機集成制造系統(tǒng)方面。1.3機電一體化的發(fā)展趨勢

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(4)結構功能確保主要部件正常工作時所需的空間條件能夠得到滿足例如，電燈插座就有結構上的用途，同時它還提供了一個電氣接口?？刂乒δ芄芾碇到y(tǒng)中部件的狀態(tài)，并能根據(jù)外部輸入控制系統(tǒng)的功能特性。

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

3.4機電一體化系統(tǒng)的功能模型

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

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

4.2系統(tǒng)模型建立方法 ：

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

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

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

5.2展望