導語：如何才能寫好一篇機械電子工程現狀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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機械電子工程是一個邊緣學科專業，是國家發展高新技術產業的火炬計劃近期重點支持的五大領域之一。對于國家工業發展而言，機械電子工程技術發展水平具有舉足輕重的地位。這一點已成為各國工業企業的共識。我對當前機械電子工程專業方面的創新教育進行了調研，指出了目前創新教育存在的幾個不足之處，并提出了幾點探討性意見。

二、中專機電專業創新教育現狀與不足

隨著挑戰杯、機器人大賽等競賽的普及，科技創新活動已經成為中專院校教育的一個重要組成部分，機電方面的創新活動占據了很大的比重。學校從興趣小組起步培養，逐步重點指導和培養。紅紅火火的科技創新活動，在一定程度上促進了科技創新的發展，但是熱鬧的景象并不能掩蓋其中存在的問題。通過對機械電子工程專業創新活動現狀的總結，以及與國外進行的對比，發現我國機電專業科技創新存在一定的不足。

（一）創新創造理念未能得到深入貫徹。

從學生的角度看，參加創新活動常常出現這樣的現象，剛開始參與時一哄而上，人數眾多，且熱情高漲，但往往善始者繁，克終者寡，五分鐘熱血的情況屢見不鮮。也有很多機電類學生從事課外科技活動粗枝大葉的多，小打小鬧的多，起點較低。大多數學生參加課外科技活動僅是靠短時間的突擊來完成，追求短、平、快，缺少明確的學習目的和端正態度，達不到知識的積累和實踐經驗總結的目的。這顯示了我國創新教育的差距。創新理念遠未能得到有效的貫徹，學生缺乏學習的目標和動力，說明高校在創新理念的貫徹與培養上還是欠缺力度，做得還是不夠。

（二）創新人員水平參差不齊。

從參與創新活動的學生所具備的基礎知識與實踐能力上看，當前機械電子工程專業的學生的專業素養有下降的趨勢，主要體現在以下方面：

1.設計與繪圖能力不足。學生基礎理論學習盲目，導致基本功底不扎實，同時對傳統機械方面的知識有排斥心理，一味地崇尚電子、控制、軟件等所謂的流行專業。

2.新技術、新手段、新方法應用不夠。學生往往只知道那些教科書或老師講授過經典的設計方法與案例，相關領域新的思想與理念很淡薄。

3.學生動手能力較弱，實驗能力較差。

（三）創新體制不完善。

教師和學生是創新教育的兩個主體，而教育體制是創新教育的基礎。近些年老師壓力陡增，大都面臨著科研、教學雙重任務，面對教學評估、項目經費任務等已經焦頭爛額，而指導學生的工作量評價較低，這導致指導學生在一定程度上成為了老師的負擔；對學生而言，舊有的教學模式，重書本重理論，輕實踐輕動手，導致學生在專業學習上浮躁，基本功和實踐能力差；面臨越來越大的競爭和就業的壓力，也顯得無所適從。一個良好的體制環境是創新教育朝著健康方向發展的土壤。

三、中專機電專業創新教育的思考

（一）利用創新課程加強理論引導，利用前沿講座激發創新興趣。

發明創新是一門理論，而理論是指導實踐的基礎。人們普遍認為創新思維來源于突然的思想火花，是由偶然頓悟產生的。這是人們的直觀想法。前蘇聯人創造了發明問題解決理論，經過幾十年的進化修訂，已經成為歐美和韓日等國創新的最佳工具，甚至被稱為人類進化三大理論之一（創新原理、創新設計或類似課程）。我國創造學的理論基礎薄弱，學校尚未形成以創新為主導的價值體系，長期重知識灌輸，輕方法培養；重趨同性，輕標新立異，這些對開展創新教育是不利的，學生亟待相關理論的引導。

在實施以創新為核心的素質教育中，除了改革課程結構外，教學方法和手段的創新也是很重要的。面對學生對解決問題的思路受限于教科書的現狀，我們應當創新教學內容體系。創新的一個重要特點就是超前性和新穎性。這就要求我們把最新的科學研究成果和科學概念及時映射到教學內容中，體現出時代性、開放性、多元性與全面性的特點。幫助學生建立一個發展的而不是孤立靜止的客觀物質世界的概念，引導他們去探索新的知識，培養創新精神。但對于課程設置來說，教學內容已經非常飽滿，不可能將各種前沿信息、學術成果都補充到教學內容中。開設前沿講座無疑是一種有效途徑。作為教學補充的一部分，講座將能夠彌補學生這方面知識的匱乏。講座一方面能夠拓展學生思維的空間，使其不受限于枯燥的書本。另一方面在一定程度上能夠激發學生在創新方面的積極性，體會到學習的樂趣。

（二）加強基礎課程教學。

數學思維是人們科學創新的思維方法。在數學學習中，學生得到的不僅有作為科學創新基礎的數學原理，而且有數學思維方法。如歸納法、幾何直觀、對稱思維、聯想與類比、猜想與證明、觀察與實驗，等等。數學方法是學生創造性思維的基礎之一。

專業課是中專生必須學好的基本技能課，是創新思維的直接源泉。面對創新學生專業基本功不扎實的現狀，專業課程的教育需要進一步加強引導，而教師首先要具有創新素質，保持思想觀念上的超前性。不斷提高實施創新教育的自覺性，在教學過程中有意識地加強學生創新精神與創新意識、創新思維、創新實踐能力、創新人格的培養；根據創新人才培養的需要，加強創新教育的研究和實踐，真正把專業課作為培養創新人才的重要一環，既要抓牢基礎，又要創新發展，使學生在熟練掌握專業知識的基礎上，具備創新開拓素質。

（三）完善創新基礎條件建設。

創新性教育首先需要為學生創造一個能夠開展創新性實踐的實驗環境，包括相應的硬件環境和軟件環境。國內大多數中專院校都建立了相關的實驗室，配備了計算機、傳感器、適配器等必要的硬件資源，也配備了相關的指導老師。但是據我了解，目前學生的實踐活動大都是遵循老師指定的內容，限制了學生自主創造性思維的發揮。

（四）建立相應制度，完善創新教育。

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關鍵詞：機械電子系統；發展現狀；發展趨勢

一、機械電子系統的發展現狀

（一）機械電子系統正處在技術快速革新的階段。我國機械電子系統的發展時間較短，隨著我國現代科學技術規劃方案的出臺和落實，機械電子系統才真正作為國家層面的科學技術發展戰略而得到科研地位的確立[1]。在我國機電一體化科研小組組建之后，一些一線工業生產領域才真正得到了機械電子技術的供應。經過二十余年的發展，我國很多工業生產企業都已經具備了獨立的科研團隊，并將機械電子技術作為一項核心的發展技術進行處理和研究。此外，機械電子資源的產品也正處在創新的關鍵時期，很多科學技術的研發領域都已經在研究內容方面與機械電子技術的科研領域形成了業務對接，并且將業務對接的成果更好的應用于其它生產性工作領域[2]。

（二）機械電子系統的衍生系統正在快速發展。在我國機械電子系統快速發展的過程中，社會各領域都在機械電子系統的衍生系統方面看到了較大的經濟效益，隨著我國市場經濟體系作用的增強，很多社會領域都已經自發的開始了機械電子系統的衍生性研究，并且可以很好的憑借信息流資源的合理控制對后續的物流管理工作進行控制，使機械電子系統的技術研發不會過多的受到企業單位內部管理體制的限制[3]。目前，很多科研團隊都已經將機械電子圖的衍生系統用于生產制造工作當中，尤其在激光技術與機械電子系統融合以后，機械電子技術已經可以很好的應對機械加工領域的很多要求，并且憑借其它領域科研成果的發展對現有的衍生系統進行再次開發，因此，機械電子系統的未來的工業領域依然具備良好的發展前景。

二、機械電子系統未來發展趨勢

（一）機械電子系統的智能化發展。隨著我國社會對工業產品需求的提高，很多工業領域已經開始將智能化技術的研發應用作為提升工業生產水平的主要戰略。機械電子技術如果在設計方面完全由人為操作，雖然可以降低實際生產過程中的人力資源消耗，卻使得系統的操作和運維方面必須產生較大的人力資源消耗[4]。因此，在我國工業生產領域出現人力資源供應緊缺問題的情況下，對機械電子系統進行有效的智能化處理，能夠很大程度上增強機械電子技術的應用水平，并使機械電子技術可以更好的應對新時期的工業生產任務。智能化系統的發展不僅可以提升機械電子系統的運行效率，還能使系統在運行過程中更好的降低錯誤率，并使系統能夠憑借準確度的優勢，更多的進行機械電子系統衍生系統的開發，使數控工藝能夠在統一的系統標準之下得到更加完整的運行。

（二）機械電子系統的標準化發展。提升機械電子系統的標準化發展程度，可以使機械電子技術在現有的體系中得到更加有效的發展，并使標準化技術能夠更好的適應系統的運行和發展需要。此外，現代工業生產活動對于機械電子技術提出了更高的精密化生產要求，這就使得機械電子技術迫切需要構建起行之有效的統一標準。在未來的機械電子技術發展趨勢當中，通過固定技術標準提升機械電子技術的發展效率，是機械電子系統增強生產能力的重要途徑，也是保證機械電子系統可以適應技術研發要求的重要手段。機械電子系統的標準化發展還能使技術研發過程中的故障率得到有效的降低，使新型技術的應用能夠更好的適應現代工業生產需要。

（三）機械電子技術的網絡化發展。互聯網技術與機械電子技術的融合是提升機械電子技術應用質量的關鍵，隨著我國各領域互聯網技術的普及，機械電子技術已經開始向著互聯網資源融合的方向快速發展。目前，互聯網技術已經對我國社會產生了深刻的影響，而互聯網技術的基本操作手段也已經被設備各領域的人群熟知，在這種狀態下，將機械電子系統與互聯網資源進行整合，在我國社會的各個領域會獲得良好的人力資源基礎支持。

結論

提升機械電子系統的發展水平對保證我國工業生產能力的可持續發展十分重要，因此，對機械電子系統的發展歷程加以研究，并結合相關經驗，對機械電子系統未來的發展趨勢進行預測和設計，對有效提升我國機械電子系統的發展質量具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]呂英杰.芻議我國機械電子系統的現狀與發展趨勢[J].電子技術與軟件工程,2016,02:121.

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關鍵詞：機械電子工程；智能控制工程；應用分析

1關于智能控制技術的相關概述

智能控制技術雖然在我國的發展時間并不是很長，但是其基本上可以劃分為3個具有代表性的發展階段。分別是20世紀中期的萌芽階段，20世紀末期的發展階段和21世紀的進一步發展階段。其中，在萌芽階段的智能控制技術基本上還是停留在初步研究和適用階段，雖然已經構建起了基礎的智能控制模型，但是因為受到各種因素的限制和影響，智能控制技術并沒有被廣泛應用到實際工作當中去，而且在實驗中的使用效果也不是特別理想和顯著。而在發展階段，智能控制技術開始被應用到一些特定的領域和生產工作當中，諸如軍事領域。在這一時期智能控制技術已經在語言編程上面獲得了非常大的進步。在當前發展階段，智能控制技術與之前發展階段和成果相比，實現了質的飛躍。智能控制技術與當今社會各領域的生產以及現代人的生活產生了非常緊密的聯系，其已經成為了現代人工作和生活中不可或缺的組成部分，在實際工作和生活中發揮著非常重要的作用。當前的智能控制技術所涉及的領域主要涵蓋電子信息學、神經網絡學、人文科學等，在機械電子工程領域中得到了越來越廣泛的應用。現階段我國的智能控制技術水平已經實現了思想的介入，其借助相關計算機軟件，并結合生物學的相關內容讓很多機械設備都開始有了思想，其已經在一定程度上能夠模仿和實現人類的身體機能和大腦思維。而智能控制技術在具體應用過程中，其通過信息傳輸和數據處理基本上都達到了智能化操作的效果和標準，但是，其還擁有著非常廣闊的上升空間。

2智能控制工程在機械電子工程中的應用

在信息時代的大背景下，智能控制工程實現了現代信息技術和人工智能的高度融合，智能控制工程在機械電子工程領域中的應用也幫助其實現了智能化模擬化控制，其有效地避免了因為人為操作因素影響而出現的失誤現象，確保了機械電子工程的穩定性，也全面提升了整體質量。關于智能控制工程在機械電子工程中的具體應用主要集中體現在以下幾個方面。

2.1智能控制系統

與之前機械電子工程中所運用的自動化控制系統相比，智能控制系統成功融合了智能化的生產理念，讓智能化成為了機械電子工程的重要標簽。現階段在機械電子工程中所應用的智能控制系統充分應用了計算機技術和人工智能技術，其將當前最先進的技術種類融合在一起使用，其可以根據機械電子工程運轉中的實際需求來自動模擬人腦和肢體語言，也可以對機械電子工程運行流程實施智能控制，進行智能化的模擬。智能控制系統在機械電子工程中的運營原理主要是借助智能控制系統來對人類大腦運行思維進行有效的模擬和控制，智能化收集數據信息，實現對數據信息的重復利用，將信息數據的價值發揮到最大化。目前，我國各行各業都開始逐步推廣和應用智能化生產技術，越來越先進的人工智能技術都逐漸被融入到機械電子工程當中，其不僅有效地節省了人力和物力資源，還可以將人為因素產生的負面問題徹底解決掉，這就大大提高了生產效率。

2.2智能集成控制

在機械電子工程中，智能集成技術的應用價值主要體現在在對機械電子工程進行有效的控制和管理，讓機械電子工程中所應用到各種機械設備的運行優勢都能夠得到最大化的發揮，與此同時提高各種機械設備的協調與配合。還有，智能集成控制技術有效地結合了當前最先進的大數據和人工智能技術，對各類機械設備的所產生和需要的數據與信息進行有效的整合，其完美實現了整個系統和各個設備的高度配合。目前，我國機械電子工程領域所應用的智能集成控制技術正在不斷地創新和優化，科研領域專業人士也在加大對智能集成控制系統的研發力度，意在通過此項創新后的控制系統來實現全車間的智能化操作，每一個車間只需要保留一個管理人員便可以了。

2.3模糊控制系統

伴隨著生產需求的不斷提高，現在的機械電子工程的加工步驟變得越來越繁瑣，如果繼續選擇使用傳統的控制方式來建立模型，那么其不僅難以滿足生產效率的實際需求，而且也在很大程度上加大了設計人員的工作量，工作難度也提高了很多。基于此情況以及實際控制過程中出現的各種各樣的問題，科研工作人員最終決定利用模糊控制技術來對這些比較復雜的問題進行有效的處理，模糊化控制技術在實際應用中展現出非常理想的效果，這與模糊控制技術自身所具備的優勢有著非常緊密的聯系，模糊化控制可直接展開精準化的數據研究，對機械電子工程技術實現精準控制和操作。

2.4神經網絡控制技術

關于神經網絡控制技術，其是建立在多功能神經元控制基礎上的一種智能控制技術，其應用理論是將神經元收集到的數據和信息統一做出處理，然后將處理后的結果反饋給各個神經元支配電子設備執行指令。從現階段機械電子工程領域的發展現狀來看，神經網絡控制技術將會是其未來主要技術研究和發展的方向之一。舉例說明：在應用神經網絡控制技術之前，機械電子工程領域中關于數控設備信息識別和處理的能力一直都是比較薄弱的地方，其必須要借助人工干預和人工操作才能夠完成好執行操作的任務。但是，在神經網絡控制技術應用到其中之后，神經網絡控制技術對系統參數進行了統一的調整，讓數據設備的順暢運行擁有了堅實的基礎，也就不必再借助人工干預，這就在很大程度上節省了人力資源，而且有了技術的精準控制，生產技術水平得到了有效的提高，生產的安全性也得到了有效保障，進而對于機械電子工程的整體收益也起到了很大的幫助作用。

2.5預測控制技術

預測控制技術在機械電子工程中的應用，其是對機械電子工程中各種設備的運行情況進行有效且精確的預測，在得出預測結果之后再對相關設備進行預算精準控制技術，進而更好地滿足實際生產需求。舉例說明：高速液壓機機械設備在實際運行過程中會產生比較大的荷載沖擊，而且比較容易產生系統超調的問題，一旦這樣的問題出現，其會對高速液壓機的安全監測和運行精度產生非常直接的影響。將預測控制技術應用到高速液壓機運行當中，隨時對高速液壓機的輸出值變化進行觀測，由此便可以對高速液壓機的運行誤差進行精準判斷，必然能夠有效提高高速液壓機運行的安全性和順暢性。

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[關鍵詞] 機械電子； 軟起動裝置； 控制系統

1 機械電子式軟起動裝置技術發展及現狀

同世界上發達國家相比，我國的機械電子式軟起動裝置產業綜合指標比較差，比如生產效率低，鑄件質量差，技術水平落后等。這些因素導致了我國的機械電子式軟起動裝置產業滿足不了各行業的日益需求，現在許多企業還是嚴重依賴進口。隨著改革開放的不斷深入，市場經濟的不斷發展，我國的機械電子式軟起動裝置控制系統正面臨著激烈的國際競爭，同時也面臨著不容錯過的發展機遇。隨著中國國力的增強，中國成為新的世界制造工廠，大量的機械電子式軟起動裝置設備生產商移入大陸，必將對中國的機械電子式軟起動裝置控制系統產生巨大的沖擊。只有加大資金和技術投入，注重高技術人才的培養，重視對老產品的更新換代和新產品的創新，我國才能趕超國外先進水平，制造出品質一流的機械電子式軟起動裝置控制系統。

現在軟起動裝置技術的發展主要有如下方面的表現：電子計算機的作用在機械電子式軟起動裝置生產過程中越來越被凸顯；機械電子式軟起動裝置控制系統向大型化、智能化、節能化方向發展；高科技手段的應用使機械電子式軟起動裝置工藝快速變革；提升機械電子式軟起動裝置模具的品質等方面。隨著虛擬樣機技術和有限元技術在機械電子式軟起動裝置控制系統的進一步應用，機械電子式軟起動裝置控制系統的設計研發周期變短，成本降低，其可靠性和使用壽命不斷提高，為機械電子式軟起動裝置控制系統的發展提供了可靠保證。而國內對這些新技術的應用還處于起始階段，大多數企業還是利用傳統設計方法，費時又費力。

虛擬樣機技術作為 CAE 技術的一個重要分支，具有以下的特點：1）實現在整個系統層面上模擬設計產品的樣貌、功用及其他方面的內容；2）可以實現虛擬設計驗證及測試，減少在物理樣機的試驗次數；3）能夠反復試驗設計方案和修改虛擬樣機模型，最終獲得產品的最優化解決方案；4）涉及產品的整個生命周期，能夠隨著產品生命周期的演進，其自身也處于不斷豐富和完善的過程；5）與傳統設計方法相比，虛擬樣機技術可以綜合各領域協同工作，使得整體設計更為詳細和周全，對提高產品質量有很重大的意義；6）有效地縮短產品研發周期，降低設計成本，促使產品快速更新換代，提升產品競爭力。

為了消除國產機械電子式軟起動裝置控制系統存在的諸多缺陷，以達到改善機械電子式軟起動裝置控制系統的可靠性和整體性能的目的，我們依靠計算機輔助工程技術來解決這些問題。利用虛擬樣機技術和有限元技術，可以掌握機械電子式軟起動裝置控制系統的各部件運動情況，保證機械電子式軟起動裝置控制系統運行的平穩性；評價機械電子式軟起動裝置控制系統的靜強度、動強度，驗證機械電子式軟起動裝置控制系統的可靠性；了解機械電子式軟起動裝置控制系統的動態特性，掌握其固有屬性，為減少振動和噪聲提供依據；對機械電子式軟起動裝置控制系統的合模機構進行結構優化設計，提高機械電子式軟起動裝置控制系統的擴力系數，達到減少油耗、縮小合模油缸內徑尺寸、降低液壓泵的設計功率等目的。

2 高強機械電子式軟起動裝置其控制系統發展

20 世紀 60 年代以后，由于各種技術的發展和進步，自動化機械電子式軟起動裝置控制系統日益改進和完善。20世紀 90 年代，東芝機械開發出了基于計算機控制的自動化機械電子式軟起動裝置控制系統。隨著近幾十年來技術的進步和革新，又相繼出現了真空機械電子式軟起動裝置設備、擠壓機械電子式軟起動裝置設備、半固態機械電子式軟起動裝置設備等先進的機械電子式軟起動裝置控制系統械。隨著機械電子式軟起動裝置工藝技術的多樣化發展，機械電子式軟起動裝置控制系統產品也逐步多樣化以適應市場的需求。隨著機械電子式軟起動裝置技術理論的逐漸提高，對機械電子式軟起動裝置過程的分析也逐步系統化、理論化，同時機械電子式軟起動裝置控制系統總體設計及可靠性水平也相應提高。目前，國外發達國家已經有能力生產大型、超大型的機械電子式軟起動裝置控制系統，壓射系統采用實時控制，整機的具有很強的柔性且自動化水平很高。而且國外機械電子式軟起動裝置控制系統的總體結構設計先進，可靠性高，品種規格全，配套能力好，高新技術應用快速。這些都得益于 CAD/CAM/CAE 技術，特別是有限元技術和虛擬樣機技術在機械電子式軟起動裝置工業的廣泛應用。

目前，日本、德國、美國等國家的機械電子式軟起動裝置控制系統占據了全球大部分市場份額，其機械電子式軟起動裝置控制系統小巧、可靠、節能，這些都得益于虛擬樣機技術。虛擬樣機技術的應用大大提升了產品的核心競爭力，給制造商和企業創造了巨大的經濟效益。隨著全球經濟一體化的進一步加深，我國脆弱的機械電子式軟起動裝置產業面臨不小的挑戰，我國要抓住機遇，迎難而上，趕超先進，實現機械電子式軟起動裝置產業的振興。

我國虛擬樣機技術發展還很落后，運用到實際中的還比較少。在機械電子式軟起動裝置控制系統概念設計的同時，進行靜態、動態分析，隨著設計圖紙的一步完善，結構模型也進一步細化，使分析計算的結果更趨于準確。這樣，在最終圖紙完備后，就能使機械電子式軟起動裝置控制系統的強度、抗沖擊性能、疲勞壽命指標得到控制，大大地減少了樣件的制作和試驗時間。國內機械電子式軟起動裝置控制系統企業必須盡快走向自主開發創新，通過機械電子式軟起動裝置控制系統企業與高校、科研院所的緊密結合、掌握先進設計、制造、測試技術，建立多層次的產品開發體系和高水平的機械電子式軟起動裝置控制系統共性技術研究、實驗、開發平臺。這不僅是世界機械電子式軟起動裝置控制系統技術先進國家的成功經驗，也是我國機械電子式軟起動裝置控制系統工業走向自主創新開發的必由之路。

3 機械電子式軟起動控制系統的設計

軟起動裝置系統機構是由多個構件組成的，相互連接的構件間存在著一定的約束關系。要模擬軟起動裝置機構真實的運動情況，就需要根據實際情況把各構件之間的約束抽象出來，并在構件間定義運動副，其次還要添加驅動或載荷使裝置機構能夠運動起來。從本質上講，驅動也是一種約束，驅動是約束構件依照確定規律運動，而運動副相連的構件是相對靜止不動的，系統基于運動副建立的約束方程的自由度個數等于 0，而基于驅動建立的約束方程的自由度個數等于驅動個數。對導入的模型構件進行編輯，添加運動副約束，驅動及載荷。使得機械電子式軟起動控制系統的虛擬樣機模型的運動和受力情況與實際情況相符。

3.1 控制系統硬件設計

根據帶式輸送機對工作環境及控制過程的要求，該系統選用高可靠性、高性能的可編程控制器為控制核心，對由現場檢測到的參數進行分析處理，進而按用戶的要求進行相應的控制；微型計算機作為上位機，通過與可編程控制器的通迅實現對現場參數的動態跟蹤、動態分析與管理；傳感器作為現場參數檢測元件，實現對現場技術參數的采集；機械軟啟動裝置為具體的實現機構。

3.2 控制系統軟件設計

機械電子式軟啟動控制系統采用現代國際領先的控制技術，它以可靠性很強的可編程控制器為核心，以計算機為上位機，對整個系統進行控制。優化設計以數學、力學、計算機科學等為基礎，是多學科相互作用的結果，具有相當的難度和復雜性。以最低的設計成本換取最好的結果是優化設計的目標，這就必須考慮這兩個問題：（1）把工程實際問題理論化，從實際問題中提煉出數學模型。特別是設計變量、目標函數、約束條件的確定；（2）求得提煉數學模型的最優解，即最小值或最大值問題。這個要通過適當的算法來實現。隨著 CAE 技術與優化設計的深入融合，CAE優化已逐步取代傳統以手工計算的方式，極大提高了優化效率和精度。

1）參數化建模：利用 CAE 軟件將產品設計模型參數化，即浮動的設計值來代替模型的具體參數，這樣在可以尋求最優的設計參數。

2）求解：在參數化的模型上施加約束及載荷，選擇求解器里合適的算法求解。

3）后處理：取出狀態變量和目標函數并進行必要的數學處理，以供下一步利用。

4）優化參數評價：優化求解器判定目標函數是否達到理想值，如果達到理想值，就退出循環尋優的過程，否則，返回到開始并重新進行循環計算。

4 結束語

機械電子式軟啟動裝置控制系統的開發從用戶的需求出發，從不同的側面反映用戶對控制系統的要求。它不僅能很好的解決軟啟動問題，其投資小、維護簡單的特點也贏得廣大用的關注，所以必將達到越來越廣泛的應用。

[參考文獻]

[1] 劉混舉，李寶成，趙涓涓，李旭慶.機械電子式軟啟動裝置控制系統設計[J].太原理工大學學報，2002，33（1）.

[2] 何曉燕.機械電子式軟啟動裝置控制系統及軟件設計[J].機械工程與自動化，2005，（3）.

[3] 張維民，盧軍民，楊玉敏.機械電子結合軟啟動裝置設計[J].機械設計與制造，2009，（2）.

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[關鍵詞]計算機技術；機械電子技術；融合發展

中圖分類號：V586 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0029-01

計算機技術的發展，推動了我國很多領域的進步，對我國多方面的科學研究起到了促進的作用，同時也給人們的生產和生活帶來了很大的便利。隨著信息技術的改革，很多技術已經趨于智能化和自動化，這些先進的技術提升了生產的效率，實現了技術的優化，促進了我國國民經濟的發展。而當前技術的發展趨勢是多種科學技術的融合，其中計算機技術和機械電子技術的融合，就是很多研究者關注的一個重點項目。這兩種技術的融合，會擴大其應用的范圍，并促進經濟的發展。

1 計算機技術發展歷程研究

計算機的技術的發展首先經歷了計算機的控制理論階段，在該階段，計算機控制理論是在采樣理論、差分理論變換理論等理論的基礎上逐漸形成的，在控制理形成的基礎上，又產生了計算機控制系統，這是計算機的核心系統。在形成計算機控制系統之后，又將預測控制理論、模糊控制理論、魯棒控制理論等融入了計算機控制系統中，使計算機技術逐漸應用到工程生產的過程控制中，并取得了很好的效果。

20世紀60年代，計算機技術應用到化工生產中，對生產中的過程數據的參數進行處理，并逐漸由過程控制發展成為數字控制。之后經過多年的發展，計算機系統變成以CPU為核心的分層控制系統，逐漸實現了對生產過程的監控、管理、調節等，大大的提高了生產的效率，同時應用的范圍也更加廣闊。

2 機械電子技術發展歷程研究

傳統生產中主要采用手工制造的方式，這種生產方式效率比較低，在對過程參數控制時也不智能，只能借助老式的儀表工作，操作誤差較大。另外，在實際的生產過程中，還需要做好對生產壓力以及速度等機械操作的控制，傳統的生產方式無法滿足。因此，機械電子技術應運而生。機械電子技術是在機械原理的基礎上發展起來的，機械原理的產生，以及計算機控制系統的引入，就能夠實現對生產過程中各項參數的控制，也就產生了機械電子技術。當前，機械電子技術在制造業的應用范圍非常廣泛，也叫做機電一體化技術，該技術的應用，使得機械生產更加智能化和自動化，大大的提高了生產的效率。機械電子技術包含的內容比較多，如PID控制技術、模糊控制理論、變結構控制理論等，這些理論的融入，使機械電子技術在進行過程控制時，更加的精密、合理，滿足了當代大量生產的需求，同時也促進了經濟的進步。

3 機械電子技術與計算機技術融合發展研究

3.1 機械電子技術和計算機技術融合的概述

機械電子技術和計算機技術的融合就是采用一定的技術原理，將兩種技術結合在一起，形成一個有機的整體，也就是機電一體化。機電一體化的系統能夠充分的利用和發揮機械電子技術和計算機技術的優勢，不僅能夠增加電子技術的動力功能，同時也能實現過程的智能化控制，過程控制的數據可以通過計算機技術進行信息處理，更將處理的結果反饋到操控中心。另外，還可以利用相關的軟件，對機械裝置進行配置，形成機電一體化的系統，處理生產過程中的復雜內容，實現過程控制的自動化處理。機電一體化的系統可以實現過程控制的自動化和智能化，同時還能夠對過程控制進行優化，尋求最佳的控制方式。該技術的應用范圍也越來越廣，給人們的生產活動帶來了很大的便利。

3.2 機電一體化系統的應用

機電一體化系統的產生，給人們的生產、生活帶來了很大的便利。它應用的范圍十分廣闊，主要應用在柔性制造系統中。舉例來說，橡塑機械的生產就屬于柔性制造，它是最早使用機電一體化技術進行生產的通用機械行業，在大連首先研發成功，之后又在上海、四川等地不斷的完善。該制造系統中主要包括了計算機系統、傳輸系統、數控機床、自動化倉庫等，該系統能夠滿足不同的生產需求，根據具體情況，可以進行分批大量生產。計算機技術和機械電子技術的融合，并逐漸實現了技術的優化，通過編程操作實現柔性制造，大大的提高了生產的效率，同時也改善了原有生產系統中存在的很多問題。另外，機電一體化還在軋鋼生產中應用比較廣泛，生產過程中，采用交流傳動的系統，能夠實現平滑可逆調速，這樣生產過程就不會受到電動機容量大小的影響，大大的提高了生產的效率。除此以外，機電一體化系統的產生，還實現了可編程控制器的操作，該控制器改善了原有繼電接觸器的各種缺陷，能夠對不同的需求進行不同的編程操作，實現個性化的生產。可編程控制器還具有數據的采集、存儲、監控等功能，在實際的生產中應用范圍非常廣。

3.3 機械電子技術與計算機技術融合的未來發展趨勢

隨著技術的不斷改革和發展，機械電子技術和計算機技術之間的融合與聯系會更加緊密，充分的發揮兩種技術的優勢，并能夠應用到更廣闊的空間中。兩種技術的融合在未來的發展中，會實現更多的功能，同時引入原有的動力系統，使功能更加的智能化和自動化，提高生產的效率以及機電一體化的技術質量。在未來的發展中，會產生智能機器人，來幫助人們完成一些高難度的生產任務以及危險性極高的工作，有效的提高生產的效率，同時也降低人力成本，促進我國國民經濟的不斷發展。

4 總結

綜上所述，計算機技術和機械電子技術的融合已經趨于成熟，并在很多應用領域取得了很好的效果，對我國的工業生產起到了很大的促進作用。在未來的發展中，兩種技術的聯系會更加緊密，提高智能化和自動化生產的程度，從而提高生產的效率，以促進我國工業生產的健康發展。

參考文獻

[1] 丁志建.當前機械電子技術與計算機的融合探討[J].河北農機，2016，（12）：62.

篇6

1數控智能在機械制造中的具體應用

參考相關資料對基于數控智能的機械制造予以詳細分析，確定其具體表現在機械設計、機械制造、機械電子及機械系統故障診斷這4方面。1.1機械設計。相對來說，機械設計是一項復雜的、繁瑣的、難度大的工作，要想達到設計目標，在具體進行機械設計的過程中需要設計人員對機械的一個模型進行綜合與分析，包括大量高精確度的計算、分析、繪圖等，最終獲得完整的機械圖。但是，通過對以往機械設計工作落實情況的分析，確定實際機械設計之中設計人員難以有效利用精確數值計算的方法來構建關于機械的數據模型，更不能利用CAD制圖技術做到這一點。而數控智能有效應用于機械設計之中，能夠充分發揮其高精確度、高效率、柔性自動化等特點，有效地處理機械相關數值數據及非數值數據，如數值數據與實際操作經驗相集成，構建立體化的機械模型，進而優化設計機械，達到設計目標[2]。1.2機械制造。機械生產制造中，首先要確定機械生產計劃，而對于機械生產計劃的制定是從多種因素組合中選出最能滿足所有約束條件的最佳方案。而通過對以往機械制造情況的分析，確定因為沒有立體化的機械模型來呈現機械制造方案，致使機械制造中難以注意到某些細節，制造的機械存在一些缺陷或不足。而將數控智能有效地應用于機械制造之中，一方面能夠數字化的制造裝備，促使機械制造自動化、數字化水平得以提高；另一方面形成柔性制造單元、數字化車間及數字化工廠，如此能夠提高機械制造的柔性自動化和智能化水平，使機械制造高質高效地完成，如圖1所示。圖1智能化的機械制造1.3機械電子。機械電子系統具有結構比較簡單、元件和運動部件減少，性能高等特點，這使其應用越來越廣泛。而在科學技術蓬勃發展的影響下，機械電子系統不斷地優化與創新，使其內部結構越來越復雜，已經不能有效地應用數學解析法來優化機械電子系統內部結構了。盡管數字解析方法具有嚴密性、精確性高等特點，但其也只能處理比較簡單的機械電子系統，而不能給出復雜的機械電子系統的數學解析式，優化系統內部結構[3]。針對此種情況，可以將數控智能有效地應用于機械制造之中，以知識信息為基礎來對機械電子系統的結構予以推理和計算，進而優化機械電子系統結構，提高系統的有效性。1.4機械系統故障診斷。機械系統故障診斷，則是根據機械電子系統表現出的不正常的現象，按照一定的法則，推測出問題產生的原因，進而找到設備故障的所在位置。基于以往機械系統故障診斷實際情況，并且參考相關資料，確定機械系統故障診斷主要包括3個方面，即故障監測、故障分析及處理決策。要想使機械系統故障診斷能夠充分發揮作用，需要配備經驗豐富、專業知識扎實的維護保修人員，如此才能針對機械系統故障現象來推出故障原因，否則面對這一比較復雜的故障推理過程很容易出現差錯或考慮不周，進而無法準確診斷故障問題。而將數控智能有效的應用于機械系統故障診斷之中，則可以將人工智能等方法應用到機械系統故障問題中，通過智能化的機械系統故障診斷，可以在短時間內找到故障原因，并且提出故障問題處理方案[4]。所以，將數控智能有效地應用于機械系統故障診斷中是非常必要的，能夠提高機械系統故障診斷水平。

2機械制造中數控智能的應用方法

基于以上內容的分析，確定機械制造中數控智能的有效應用具有較高的現實意義，利于提高機械制造水平，促進機械制造領域更好更快地發展。當前，在此之前需要掌握機械制造中數控智能的應用方法。2.1專家系統。由知識庫、綜合數據庫、推理機、用戶接口及系統輸出5個部分組成的專家系統屬于計算機的一種智能程序。科學合理地應用專家系統，可以綜合運用知識庫和數據庫中的知識與數據，合理的推理和分析，從而解決只有專家才能解決的比較復雜的問題。2.2人工神經網絡。人工神經網絡是指智能控制系統模擬生物的激勵系統，將一系列輸入通過神經網絡產生輸出。這里所說的輸出與輸入都是標準化的量，并且輸出是輸入的非線性函數，在改變神經元權重的情況下，輸出值將會發生改變[5]。2.3模糊集理論。模糊集理論是指將經典的集合理論模糊化，并引入語言變量和近似推理的模糊邏輯，這使得此理論可以被看作一種具有完整的推理體系的智能技術，包含模糊知識庫、模糊推理機及人機界面等幾部分，能夠對問題的相關信息予以收集并且進行一定程度的模糊化處理，從而簡化問題，進而有效解決問題。

3數控智能在機械制造系統中的發展趨勢

基于以上內容的分析，確定數控智能在機械設計、機械制造、機械電子及機械系統故障診斷中有效應用，促使以上4個方面都有不同程度的進步與提升。但也不得不承認數控智能的應用還是具有一定局限性的，也可以確定的是數控智能在機械制造系統中有更多應用和發展空間。要想在未來能夠將數控智能更加有效地應用于機械制造系統中，應當大力發展數控智能組合，使之能夠立足于整個系統上，從提高機械制造系統整體水平的角度出發來優化處理各個部分[6]。所以，數控智能在機械制造系統中的發展趨勢是數控智能組合這一方向。

4結語

基于本文一系列的分析，可以證實一點，即數控技術在機械制造領域扮演重要的角色，隨著數字智能的逐漸滲透，能夠在機械制造、機械設計、機械電子系統、機械系統故障診斷等方面充分發揮作用，促使機械制造逐漸向智能化、自動化、數字化及網絡化的方向發展。為此，我國相關研究人員一定要持續致力于機械制造中數控智能的應用研究，為進一步提高數控智能的應用效果創造條件。

作者:韋建宇 單位:南京微創醫學科技股份有限公司轉化醫學部

[參考文獻]

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[4]梁志鋒，解翔.基于工業以太網的網絡數控系統設計及實現[J].現代制造工程，2014（16）：139-140.

篇7

【論文摘 要】機械電子工程是機械、電子、計算機和自動控制等技術有機結合的一門復合技術,常被稱為機電一體化技術,它代表著機械工程技術革命的前沿方向。其發展基礎是要有

1.創新人才培養模式的內涵和要求

所謂創新人才培養模式,是指在新的教育思想和新的教育理論指導下,以培養具有創新能力的全面發展復合型人才為基本取向的教育教學內容和方法體系的總稱。按照人才培養模式的內涵,創新人才培養模式在培養目標、專業設置、課程體系、教學方法等方面有其特有的要求。

1.1培養目標要求

培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的高級專門人才,重點突出培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。

1.2專業設置要求

按照“厚基礎、寬專業”的要求,厚實公共基礎、專業基礎、人文社會科學基礎,設置大學科、寬口徑的專業,從根本上改變傳統的專業面過窄的局面。

1.3課程體系要求

按照“拓寬基礎、淡化專業、增強實踐”的要求,辯證地處理好基礎課、專業課、實踐教學的關系,重視學生實踐能力和研究能力的提高。與此同時,要增開跨學科、跨專業的課程,拓寬學生知識面,開闊學生視野,培養學生的創新思維,提高創新能力。

1.4教學方法要求

著力體現教學方法的創新,確立學生在教學活動中的主體地位,充分調動學生的學習積極性和創造性,發展學生的個性。

2.機械電子工程創新教育的現狀分析

首先,從學生的角度看,參加創新活動常常出現這樣的現象,剛開始參與時一哄而上,人數眾多,且熱情高漲,但往往善始者繁,克終者寡,五分鐘熱血的情況屢見不鮮。也有很多機電類學生從事課外科技活動粗枝大葉的多,小打小鬧的多,起點較低。大多數學生參加課外科技活動僅是靠短時間的突擊來完成,追求短、平、快,缺少明確的學習目的和端正態度,達不到知識的積累和實踐 經驗總結的目的。這顯示了我國創新教育的差距。創新理念遠未能得到有效的貫徹,學生缺乏學習的目標和動力,說明高校在創新理念的貫徹與培養上還是欠缺力度,做得還是不夠。

其次,從參與創新活動的學生所具備的基礎知識與實踐能力上看,當前機械電子工程專業的學生的專業素養有下降的趨勢,主要體現在以下方面:一是設計與繪圖能力不足。學生基礎理論學習盲目,導致基本功底不扎實,同時對傳統機械方面的知識有排斥心理,一味地崇尚電子、控制、軟件等所謂的流行專業;二是新技術、新手段、新方法應用不夠。學生往往只知道那些教科書或老師講授過經典的設計方法與案例,相關領域新的思想與理念很淡薄;三是學生動手能力較弱,實驗能力較差。

還有,教師和學生是創新教育的兩個主體,而教育體制是創新教育的基礎。近些年老師壓力陡增,大都面臨著科研、教學雙重任務,面對教學評估、項目經費任務等已經焦頭爛額,而指導學生的工作量評價較低,這導致指導學生在一定程度上成為了老師的負擔;對學生而言,舊有的教學模式,重書本重理論,輕實踐輕動手,導致學生在專業學習上浮躁,基本功和實踐能力差;面臨越來越大的競爭和就業的壓力,也顯得無所適從。一個良好的體制環境是創新教育朝著健康方向發展的土壤。

3.機械電子工程人才培養模式的改革與創新

近年來,通過廣泛調研就業崗位群工作范圍和技術領域,分析人才知識、能力和素質結構,以社會人才市場現實與未來發展對人才的有效需求為導向、以職業崗位(群)能力需求為依據,從而確定畢業生綜合技術應用能力結構和應有的知識、能力、素質結構,形成了“四層兩段一貫穿”的課程結構體系,構建了“相互平行、融合交叉的理論和實踐教學體系”,創建了“核心技術一體化”的教學模式。

(1)“四層兩段一貫穿”的課程結構機械電子學科是基于機械、電子、計算機技術發展起來的新學科,所以加強理論體系和教學體系的研究具有重大的現實意義。課程結構體系分為基礎教學、專業教學、專長教學、畢業設計與專業實習四個層面;基礎學習和主體學習兩個階段。在整個三年教學時問內,專業技能實踐培訓模塊貫穿始終。以機電一體化專業為例,“四層兩段一貫穿”的課程結構的基礎學習階段為第一、二兩個學期,學生除進行公共課學習之外,主要學習專業基礎理論課程。專長學習是專業能力培養的深化,學生將學習到該專業中最新、最具特色的專業知識和技能。專業學習和專長學習中,學生將利用相關的實訓設備進行專門化技能實訓模塊的培訓,這些模塊包含了機電一體化領域內的最新應用技術,大量采用“實例”和“真實環境”方式培訓。學生動手、動腦相結合,專業能力培養和素質培養相結合,獨立思考、獨立探索能力培養同集體協作、共同交流能力培養相結合。

(2)相互平行、融合交叉的理論和實踐教學體系開展課外制作活動是培養大學生創新精神和實踐能力的最佳實踐活動之一,特別是對機電專業學生來說,是開展專業知識綜合應用 能力訓練的最佳平臺。"。將課程進行有機整合,形成了上下貫通的理論和實踐教學體系,兩個教學體系相互平行,融合交叉,把技術的綜合應用能力、實踐能力和創新能力培養作為交叉點和教學重點。相互平行,是指兩套體系的教學計劃相互平行,課程流程相互平行;相互融合,是指課程知識內容與技術、技能培養相互融合,理論和實踐教學場所相互融合;相互交叉,是指兩套體系的功能相互交叉,知識、技術和技能培養的落腳點相互交叉。

(3)“核心技術一體化”教學模式“是以技術應用能力培養為中心,以核心技術綜合應用能力培養為重點,將理論與實驗、實訓相結合,以課堂與實驗(實訓)室、實習車間、工廠車間四點為交叉網絡的一體化教學模式。在本專業的課程體系中,嘗試構建“可編程控制技術”、“驅動技術”、“傳感技術”等核心技術。為了突出對學生在這些反映工業自動化技術最具代表性和先進性的技術綜合應用能力培養,我們構建了針對這些核心技術的一體化教學模式。理論教學與學生上機編程、調試相結合,動腦與動手相結合,使學生能夠較完整地掌握PLC的基本原理、程序編制、程序操作和故障診斷技術。該課程設置使學生既掌握了PLC基本知識和程序操作,同時在相關專業課中又涉及到PLC在不同場合的應用,而在相關實訓模塊課中學生將PLC技術綜合應用到各種不同的生產環境中去。在每個實訓室都有一種主要技術單元,同時,還有其它技術單元出現,賓主相擁,多次重復,但角度不同,強調的應用領域和水平不同。

4.結語

機電一體化技術是國民經濟發展所急需的優勢學科方向。要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢,準確定位,嚴謹制定人才培養計劃,使教學緊跟機電一體化技術發展變化的趨勢,為培養出符合機電一體化技術崗位實際需要的、高素質、強能力的合格人才而不懈努力。

【參考文獻】

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[2]邱自學,姚興田,王君澤.機械電子工程專業人才培養模式及其課程群建設[J].機電工程,2005,22(12):60.

篇8

【關鍵詞】碩士研究生 電子創新實驗 TRIZ 矛盾沖突

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）03-0013-02

一 引言

隨著人類認識能力的發展和知識的積累，創新對經濟的繁榮和民族的富強有著越來越顯著的決定作用。在知識經濟時代，制造業企業的核心競爭力是產品創新設計能力。對研究生來說，今后的競爭力就是創新能力。

隨著碩士研究生招生規模的擴大，社會對碩士研究生的需求也在發生變化，相應的碩士研究生培養目標也在發生變化。如何培養具有高層次應用型、實踐型、創新型人才這是高校管理層和教學實施環節中的各個主體單位和部門所必須面對和必須認真加以考慮的問題。機械電子工程專業是機械專業中學科交叉的典型學科，對機、電、液等相關知識都有一定的要求，然而近幾年，社會上對機械電子工程專業的研究生存在一些看法，認為該專業碩士研究生機械方面的知識不扎實，有關電方面的知識更是短缺，其實這種現象是存在的，這是有悖于機械電子工程專業的培養方案，有悖于培養高層次應用型人才的目標的。產生這種現象的原因，主要是因為碩士研究生在本科期間和研究生期間對電的實踐較少，對電方面的實驗親自動手做的機會較少，更制約了其創新能力的發展。

二 TRIZ理論

TRIZ是俄文“發明問題解決理論”的縮寫，其英文翻譯為“Theory of Inventive Problem Solving（TIPS）”。任何領域的產品改進、技術變革、創新和生物系統一樣，都存在產生、生

長、成熟、衰老、滅亡的過程，有規律可循。人們如果掌握了這些規律，就可以能動地進行產品設計，并能預測產品的未來發展趨勢。TRIZ正是這些規律的綜合。運用這一理論，可大大加快人們創造發明的進程，而且能得到高質量的創新產品。同樣我們可利用這一理論來實現開發高質量的創新實驗。

三 現狀問題分析

碩士研究生的培養與本科生的培養是有所不同的，研究生的理論學習時間是一年，其余兩年時間主要是碩士課題研究，這就使得自己的專業水平局限于某個方面，因此，對機械電子工程專業的研究生來說，課堂學習和實驗環節是擴寬電知識結構的重要過程，為了在短短的一年時間內爭取掌握更多的有關電方面的知識，必須理論聯系實際，多做實驗，才能提高學習效果，提高實際動手能力從而加深電方面知識的理解。

機械電子工程專業開設的與電相關的課程一般包括《現代控制理論》《機電系統檢測與控制》《計算機控制及接口技術》《工程測試與信號處理》《數控技術》等，這些課程都涉及信號檢測、信號處理、信號辨別、算法處理、輸出控制等內容，通過傳統的實驗箱裝置實現這些內容的實驗是有難度的。主要存在以下問題：第一，目前關于電子開發的實驗箱數目有限，價格昂貴無法實現人手一套，并且各個模塊相互獨立，無法形成一個完整的閉環控制回路；第二，實驗所用技術雖然基礎但較落后，無法適應技術的發展趨勢，作為本科的基礎教學實驗可以滿足，作為碩士研究生的應用型教學實驗卻存在一定的差距；第三，實驗箱的實驗與實際應用開發還存在一定的差距，作為碩士研究生的研究學習，目的是為了今后更好地進行科研工作、開發產品等，所以，碩士研究生的實驗應更加的接近實際應用；第四，實驗內容單薄、僵化無法開發碩士研究生的創新思想。傳統實驗箱沒有留有擴展接口，只能做實驗箱上固有的實驗，不利于碩士研究生的創新培養。

因此，大部分課程實驗無法完成或部分實驗停留在演示階段上，使得碩士研究生無法深入了解更深層次的內容，與實際應用脫軌。如最基礎的接口應用、基本的通訊實現大多停留在理論階段，沒有進行實質性的編程操作，對于算法如經典的PID控制算法也沒有進行過實驗和深入的了解，從而在今后的課題中涉及到該內容的知識感到無從下手，市面上的產品非常昂貴，所以，開發一個既能滿足以上課程的基本實驗要求又能貼近實際應用的先進的電子實驗教學平臺很有必要。

開發什么樣的電子實驗，既可以滿足碩士研究生的學習，又能滿足其的科研，且不能與當前的技術脫離太大，成本較低，成為我們所要解決的主要問題。

四 利用TRIZ求解

利用TRIZ理論的矛盾沖突矩陣求解。首先找到矛盾問題，也就是先進的、良好擴展性的電子實驗平臺與可操作性、低成本構成了矛盾。

技術沖突與相應解決原理的確定

沖突確定 先進的技術、良好擴展 高成本、操作復雜

標準工程參數描述沖突 NO.36裝置復雜性 NO.34可修理性

（能夠創新）

用發明原理解決問題 NO.1：分割

NO.13：反置

如上表所示，選用先進的技術、良好擴展但這樣造成成本高、操作復雜。選用“No.36裝置復雜性”“No.34可修理性”來描述這一沖突。選擇“可修理性”是為了能夠讓碩士研究生在該實驗中充分發揮自己的創新思維，可以改變實驗平臺的原有實驗，達到創新的目的。選用發明原理“No.1：分割”來解決這一沖突，即把復雜功能模塊分割成簡單功能模塊。

五 根據分割遠離設計實驗平臺

根據分割原理設計實驗平臺，框架見下圖：

電子平臺組成結構

上述功能是一個相對完整的平臺，采用了模塊化設計，碩士研究生在學習各個功能模塊的同時，也可以根據自己的相關課題進行裁減，以滿足自己課題需要，相當于學習和科研并行。

MCU的選擇很重要，由于先技術的不斷更新，MCU的功能越來越強大，越來越完善。基于51內核的MCU仍然專有主導地位，因此在該開發平臺上仍然選擇51內核的MCU。該開發平臺選擇C8051F020，該型號單片機集成了AD、DA等功能，具有很強的代表性。

通訊是現代電子產品必不可少的功能，在該平臺上集成兩種通訊方式：RS485和RS232。這是在工業產品中應用較多的通訊方式。

儀器的網絡化將是今后的發展趨勢，因此在平臺上擴展了網絡接口，采用CP2200芯片，Silicon Laboratories公司推出CP2200，是業界體積最小和效能最高的單芯片以太網控制器可以提供目前應用最廣泛的局域網技術。CP2200最多能將所需的電路板面積減少90%，同時讓系統成本和復雜性減至最少，相對于RTL8019以太網控制芯片來說，更容易將嵌入式以太網功能導入各種產品。

因為該平臺除了提供碩士研究生學習外，另一個重要的任務就是幫助其進行課題研究，為了不同課題的開展，所用功能也不同，因此必須留有擴展的接口，方便其進行擴展以滿足課題的需要。

因此，通過該平臺，碩士研究生能實現電子產品的完整開發，從程序編寫到程序下載程序到程序調試等完整的步驟，因為對于電子產品來說，程序是靈魂，碩士研究生可以把更多的時間放在程序的編寫和算法的研究上面。

六 結論

第一，運用TRIZ理論的分析工具與知識庫工具，不僅可以幫助設計人員克服心理慣性、有限知識等因素對創新方案形成的限制，系統地進行產品創新設計，還能夠幫助老師進行實驗創新。第二，TRIZ理論已形成一套較為完整的理論體系，有很好的邏輯嚴密性和操作程序性，易于應用。

篇9

[關鍵詞] 農業機械化

一、機電一體化技術對農業及農業機械化發展的作用及影響

民以食為天。我國是農業大國，農業是國民經濟的基礎，而農業機械化是現代農業的重要組成部分。農業機械的廣泛應用，極大地解決了農業生產中重點作物和關鍵環節的農業工程技術，解決了困擾農民幾千年來的生產效率低、勞動強度大等問題，如機械耕作取代人畜犁耙；機械插秧解決人工插秧問題；聯合收割機解決人工收割水稻、拖拉機代替肩挑人扛運輸等問題。由此可見，大力發展農業機械化，提高農業生產力水平，拓寬農民增收渠道，是實現農業現代化的重要依托和牢固支撐。

時代在發展，社會在進步，現代高新科學技術開始輻射社會化生產的方方面面，并逐步應用于農業生產，農業機械化、農機設備自動化，最終達到農機設備控制人工智能化，這一發展趨勢不可逆轉是廣大科技工作者的共識。而機電一體化技術在其中的地位和作用尤其重要！應用了機電一體化技術的農業機械設備不僅能夠提高農業生產勞動效率，還使困擾農業生產中的農民“耕、種、收三彎腰”情況得到了極大的改善，減輕了農民的勞動強度。世界已經進入了“地球村”時代，我國加入WTO之后，貿易與關稅壁壘逐漸失去作用，大量國外質優價廉的農產品蜂涌而至，給我國農產品出口帶來極大壓力，我國農業想要生存和發展，只能修煉“內功”，即節省農業生產成本，提高農產品產量、質量，對產品進行精、深加工，提高農產品附加值！想要得到上述目的，農業向機械化、自動化、智能化方向發展是必然的選擇！

二、機電一體化技術產品的優勢

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。它最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著相關技術的蓬勃發展，機電一體化的概念逐漸被國人所接受，并得到了普遍應用。機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術科學。是在機械產品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術和計算機技術，并將機械裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統總稱。

隨著機電一體化技術的快速發展，其產品有逐步取代傳統機械電子產品的趨勢，而這一切將對我國的農業機械化發展產生深遠影響。機電一體化技術與傳統的機械電子產品相比，優勢明顯：

1.操作人員的人身安全得到保障，機械故障率降低

應用了機電一體化技術的農業機械設備通常具有電子監控、電子報警、機械故障自動診斷、出現意外時自動防護功等功能。在操作過程中，突發各種電力故障時，能根據具體情況自動采取防護機制，規避人身和機械安全風險，使操作人員人身安全得到有力保障。因為在生產工藝中廣泛采用電子元件，使其產品設備中傳統的傳動機構和易磨損部件大大減少，實現了機身各部位模塊化，從而使設備的靈敏度和可靠性得到極大提升，機械使用壽命得以延長，機械故障率得以降低。

2.工作效率和產能得以提高

應用了機電一體化技術的農業機械設備基本上都具有電子信息自動采集處理、系統自動控制等功能。這就使其控制機械作業、檢測電子信息的靈敏度、明確作業精度、規劃作業范圍等能力有了較大提高。通過機械本身的自控系統，可精準指揮機械的工作部完成預定的作業動作，這也使操作人員的主觀因素影響降到最低，實現最佳作業操作，繼而獲得最高工作效率。由于農機設備實現了作業的自動化，其產能也得以大幅提高。

3.操作性能得以改善

應用了機電一體化技術的農業機械設備由于采用了數字技術和程控技術，其操作部件得以減化，更符合人體學設計要求，作業操作變得更加便捷。其作業過程依據使用前預定的程序逐步由機械自身的自控系統指揮實現，可重復所有預設作業動作。更高級的設備還能通過預先存儲的作業對象數學模型和作業環境參數變化隨機處理，通過自控系統獲得最適合的工作程序，從而實現自動最佳作業。

4.設備功能多樣且適應性強

與傳統機電產品技術、功能單一不同，應用了機電一體化技術的農業機械設備功能強大，技術多樣，基本都具有系統自動控制、作業自動補償、電子信息自動校檢、設備自動調節、系統和操作員自動防護和控制終端人工智能化等多重功能，適應各種作業場合和工作領域，可按用戶需求隨時隨地進行調整。

5.設備便于安裝調試和維護

應用了機電一體化技術的農業機械設備在安裝調試時可通過改變系統控制程序來實現作業方式的轉變，以應對不同用戶的需求及作業現場參數的變化。這些程序由于可以用多種方式手動輸入到設備控制系統中，從而不必改變原設備的任何作業零部件；而具備信息存儲功能的設備，由于預先存儲了多種可供參考的預定作業程序，只需根據作業對象的不同而輸入不同的信息代碼，便可使設備按預設作業程序操作執行，完成作業。設備的電子信息自動校檢和電子監控功能可對作業過程中出現的故障采取自動糾錯措施，從而使作業正常進行。

三、國內外農機自動化領域應用機電一體化技術的實際情況

時至今日， 國外農業機械化技術已相當普及， 農業機械設計開始向提高作業速度、加大作業寬幅、加大農機功率、讓農機駕駛員操作時更加舒適的方向發展。機電一體化技術在農業機械上的應用也翻開了新的篇章： 一些著名農機廠商將信息數據自動采集控制、數據信息批量處理、GPS全球定位系統和激光掃描、信息遙感等現代尖端技術、裝備應用于農業機械上。如農用激光平地機就是利用激光調平傳感微機處理技術， 經一次地面平整作業， 即可成形， 且能達到寸水不露泥的精度。美國的約翰·迪爾公司所生產的水稻聯合收割機就安裝了專用的精密作業系統。該系統能提量或收獲量信息、濕度、待收獲作物總質量等讀數，能精確測量糧食升運器頂部的谷物流量及實時的產量數據， 能分別對分離裝置、滾筒轉速、割臺升降、割臺傾斜和停車制動安全等裝置進行快捷實時監測與控制。該機還裝備全球衛星定位系統和示差定位信號，可快速確定出機器所處位置。

由于眾所周知的原因，我國農機化發展狀況與國外相比有較大差距，遠不能適應現代農業的發展趨勢，國內農業機械自動化研究起步較晚，但隨著社會發展，機電一體化技術在農業機械生產領域的作用大放異彩。通過將微型計算機技術、電子微處理技術、電子傳感與檢測技術、電子信息處理技術有機整合，在傳統農業機械生產中進行廣泛應用，極大地提高了我國農機設備的性能。農業主管部門通過總結經濟發達地區的農機自動化經驗，吸取國外先進技術，因地制宜地發展出一系列適應我國農業生產特點的機電一體化控制技術，在拖拉機、施肥播種機、谷物干燥機等農業機械應用上均獲得了成功，此外還在提高已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能上取得可喜進展：遼寧省本溪市農機推廣站將機電一體化技術應用在農業整地作業機械上，成功研制出1DY-1型多功能遙控整地機，它使用密碼編程式多路遙控組件，機電一體，人車分離，遠程控制機組的動作，在整地作業過程中實現離合、油門大小、變速、前進或后退、轉向及機具升降。是機電一體化技術在農業整地作業機械領域的成功應用。

四、當代農業工程技術發展趨勢及應對措施

當今世界已經進入了電子信息時代，電子信息技術和微型計算機技術的迅猛發展使得農業機械生產逐步向機械自動化方向前進。由于計算機智能化技術的逐步完善， 農業機械人工智能化將成為未來農業工程技術發展的重中之重。在不久的將來，農業機械化控制技術發展的過程中將陸續涌現出各種農業機器人和相應的智能化控制系統， 如何促進和實現農業機械控制自動化并進一步向農業機械人工智能化技術方向衍進？是所有中國農業工程技術人員所面臨的長遠課題和挑戰。廣大工程技術人員應該及時更新知識結構，緊跟現代信息科學技術發展趨勢，在農業機械設計生產過程中，正確處理好質量與成本、市場需求和技術可能性、長期發展和短期利益之間的矛盾關系，在滿足市場需要的前提下，使產品既具有足夠的競爭力，又符合當前實際情況和技術可實現性，以保證產品獲得最大的技術經濟效益和社會效益。

參考文獻

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[4]《農業機械自動化的現狀與推進模式》中國農業大學學報 2000.

[5]《機電一體化技術》 中國農業大學出版社2001年11月第一版.

作者簡介：趙志強（1981年-），男，工程師，從事農機研究和農機推廣工作。

篇10

    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。

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