时间：2023-08-09 17:33:30
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化的缺点，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
因为要对植被进行处理，所以，园林设计机电一体化技术在实际应用中面临的问题，与农业生产类似。因此，园林设计机电一体化机械在很大程度上与农业机械相似。现在，园林设计机电一体化机械在实际应用中还存在许多缺陷，具体来说，包括以下几点。
1.1种类比较少
现在市场上常见的有各种修剪机、洒水机等，这些比较单一，还有许多机电一体化机械并不常见，如移植机等。在许多发达国家，其园林设计机电一体化设备更加多样化，在美国、欧洲等国家，其园林设计设备种类就更多，用途也更广泛。国内也有许多知名品牌的销售，如绿友、东方园林等，在国内还有许多生产园林机械的著名厂家，在淮安、扬州等地就有许多知名厂家。
1.2普及率低
与数十年前相比，园林设计中采用机电一体化机械的频率虽然有所升高，但就目前来讲，机械的使用率还是偏低，还不够普及。与发达地区相比，我国大部分地方还在用半自动化机械工作，距离全自动机械工作还有一定距离。
1.3利用率较低
部分园林机电设备会投入使用，但机电设备的使用效率不高，其原因有二，一是存在人为操作的问题，错误的操作规程对机电设备造成很严重的破坏，导致维修费用升高，使成本不降反增；二是没有将机电设备的利用效率最大化，导致资源浪费，增加了管理与维护的成本，阻碍了机电设备在园林设计方面的投入和使用。
1.4保管和维护不到位
机械是易损耗的，使用过程中难免会出现故障，但有些企业由于缺乏技术人员维修不到位，有的根本不进行定期维修，故障的机器多数被弃置仓库，却利用人力完成作业，这成为园林设计中机电一体化的缺点。不懂得机械结构和原理，不熟悉机械的操作，不知道如何保养机械，导致机械使用寿命降低。对上述问题，企业必须制定相关的操作规程，让员工认真学习操作规范以及正确的使用方法。另外，在大规模使用园林机电一体化机械时引起的噪音、环境污染等问题也有待解决。机电一体化的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，专业化是必不可少的。由于各类科技学科发展及相互渗透，促使了机电一体化技术和产品在各行业、部门的飞速发展。其中机电一体化在园林设计中也得到了应用。
2机电一体化在园林设计中的应用
随着现代化技术的广泛应用，机电一体化技术也逐渐渗透进了园林设计。经过两千多年的发展，中国古典传统园林所讲究的意境已经到了炉火纯青的地步，虽然可能会有更好的园林出现，但是机电化已经成了一个重要的发展趋势，这是大势所趋。园林设计中会融入更多的机电一体化等元素。沿着这个思路走，创造园林的科技文明和传统意境对园林现代化的普遍需求相结合，是成就上流园林的必要条件之一。
3结语
关键词：机电控制系统 自动控制技术 一体化设计
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0224-02
我国经济形式在不断改革的新局势下，国民生产力及其相应的生产技术也得到了发展，因此，生产制造领域的规模也随之不断地扩大，这样以来自动化控制技术就得到了广泛的应用，同时自动化控制技术也是当今人类科学技术发展的基础。从目前的发展现状来看，自动化技术的应用程度很高，有很广阔的市场前景，基于此自动化技术愈来愈受到人们的重视。
1 机电控制系统与自动控制系统的概述
1.1 机电控制系统
机电控制系统是指没有人为的因素，只是凭借一些设定好的程序代码，让各个部位的机器顺利运转。对于机电控制系统来讲，整个系统中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。从机电控制系统的技术层面来讲，机电控制系统的技术主要包括计算机、微电子等先进技术[1]。总而言之，在整个机电控制系统中涉及着许多先进技术，同时把这些技术有效地结合在一起，最后构成了一套完整的机电控制系统。当机电系统工作时，主要依靠远程遥控来进行操作，操作人员只是利用计算机，在互联网上对相应的控制系统进行远程遥控即可。
1.2 自动控制系统
自动控制系统主要是依靠操作远程控制器对整个系统进行控制，系统整个工作形式是按照事先设置好的程序来运行。自动控制的主要形式可以分为系统的速度控制、自我诊断、系统校正等，对于整个机电控制系统中的自动控制技术来讲，自动控制系统是一个比较完善的应用系统，目前在科学技术领域受到了人们的广泛关注。因为它可以有效地把各个子系统联合起来，完成设定的工作任务，这也是自动控制系统中的主要技术。自动控制系统这一理论主要是由传统控制理论和现代控制理论相互结合而产生的新理论。传统控制理论主要是利用数学工具，计算传递函数，利用相关数据分析研究变量的线性变化。这些也在控制系统中得以体现。而现代控制理论主要是以线性代数为数学工具，并在传统的线性代数基础上发生了一系列变化，首先线性代数主要是以矩阵及集合作为分析数据的依据，其次求解的状态方程会在矩阵中表示出来，再构建相关的数据模型即可。现代控制理论的主要优点是可以寻找出最优的控制系统、适应控制及随机控制，控制目的也比较明确。
2 机电一体化设计构想
我国机械制造业在世界机械市场占据着巨大的份额，基于此，我国机械制造效率将面临着严峻的考验。随着一体化制造理念的产生，机械制造业随之也发生了重大的变革，利用机电一体化可以提高机械制造效率。所谓的机电一体化，最早是由日本人提出的，随后日本人以机电一体化为理论基础，研究制造出了功能一体化的机械设备，最具有代表性的一体化设备就是把软件、电子和装卸有效地联合起来，这样以来将会使得机电设备的功能更加强大。随着科学技术的不断发展，这个新理念也逐渐被各国科学家所认可，同时在此基础上还对这一理念作出了合理的改进，随后就形成了现在的机电一体化系统。科技工作者对机电一体化系统进行的逻辑分析，他们表示目前机电一体化系统具有智能化板块、模块化等基本功能，以这些基本功能为根本，随后再融入一些机械技术和自动化控制技术，这样以来就可以优化机电一体化系统，使得整个自动化控制系统变得更科学、更人性化。在建立机电一体化系统时，工作人员先要对机电一体化系统有一个全面的认识，随后按照相关的技术分析得出其方案的优缺点，再通过各种方案之间的对比选取一个比较合理的方案，确定方案之后还需要经过一段时间的实际应用，不断完善所选的方案，最后才使用此方案。所建立的新系统能不能满足工作需求，这还要看这个系统是不是实现了具体的目标，如果没有完成设定的具体目标那么这个系统还需要完善[2]。
3 机电一体化的设计
3.1 设计构想
目前，我国的产生模式不断地进行改革，政府部门开始重视科技创新的发展，机电一体化的设计思想也被人们广泛应用到绿色化、网络化及智能化的新兴产业之中，从而代表着“中国创造”的机电一体化系统正在制造出高质量的产品。
3.2 设计方案
机电一体化的设计根本就是设计方案，制定一个科学的设计方案是一项非常困难的事情。其方案的制定人员需要过硬的基础知识储备，同时还需要丰富的工作经验并且还要对机电产品技术、计算机技术、电力电子技术都要有一定的了解。
3.3 机电一体化共性关键技术
（1）机械技术。由于机电一体化技术主要是以机械基础为根本点，主要是根据机械技术的发展而做改进，因此，机电一体化技术在机械工程领域受到了工作人员的青睐。机电产品的许多功能都是由机械技术所决定，并且与电子技术相结合，从而推动科学技术的发展[3]。在新的经济发展格局下，随着生产水平的不断提升，对机械技术的发展提出了更高的标准。通过机电一体化领域的专家学者进行不断地探索，我国现代机械发展水平得到了快速的提升。（2）对于计算机辅助技术来讲。计算机辅助技术主要是对机电一体化系统中的信息数据进行全面的分析。主要是使用计算机来完成信息的交换及其数据分析运算。
3.4 产品的设计方法
（1）取代法是一种常见的设计方法，设计者们经常把电子线路取代为机械式控制机构，这是一种机械电子化的产品设计。比如：机械式调速机构和凸轮机构就可以用编程控制器或者微型计算机来代替，还可以替代液压控制系统、气动，也可以大体插销板、拨码盘、步进开关、时间继电器等控制器。这样不但可以使得整个机械结构变得简单，同时还可以提升产品的质量。按照这种方法所设计出来的产品与传统方法设计出来的产品结构相似，这种设计方法简单，可是依旧摆脱不了原产品的缺点，不利于产品的创新。（2）整体法。整体法可以让生产出来的产品具有不错的性价比，以便工作人员开发出更新的产品。当设计者利用整体法设计产品时，首先要把机械部分和电气部结合在一起，随后从整体上对改产品进行设计。比如：在电液比例控制系统中，比例电磁铁和液压控制阀组成一体化比例阀；当对伺服电动机设计时，定子绕组放置在机床导轨中这些都是采用了整体设计法。（3）组合法。这种方法主要是把产品的标准功能组合成为机电一体系统。比如：当把车床改造为数控车床时，首先购买一套车床数据设备、一套伺服动力系统、一整套位移测量设备及其主轴电机相配合变频设备，利用这些设备就可以改造出一台具备自动调速、自动给进，同时还可以完成多种切削的数控机床。利用组合法建立机电一体化，不仅周期很短、质量安全可靠、成本也比较低，而且还便于维修、容易生产。
4 结语
机电控制系统自动化技术是由电子技术、计算机技术等多种科学手段相结合的一体化系统，这一系统的诞生有效的促进了我国生产力的发展。该文主要介绍了机电控制和自动控制系统，简要的叙述了机电一体化这个新概念，并以这些为基础简要分析了三种机电一体化的设计方法。传统的机械结构由电子系统代替，这样以来完全实现了机电一体化、功能及模块的相互结合，有效的提升了我国机电一体化的发展水平。
参考文献
关键词:“机电一体化技术”课程；体会；教学效果
高职教育“机电一体化技术”课程是一门涉及领域和范围较广的综合性课程。它不仅仅在传统的工业领域范围内应用广泛,而且在我国的农业工程领域范围内也得到了运用。很多的高职院校为了能够跟上课程改革的步伐,也相继开设了“机电一体化技术”课程,为地方经济的发展培养更多的人才,也为了适应当今社会科学技术发展的需要。如今,高职院校培养出来的优秀机电一体化技术人才,已经得到了企业和社会各界的认可。很多人的教育理念也得到了转变,过去那种“重理论、轻技能”的思想正在被慢慢扭转,一个国家或地区的机电一体化技术发展水平,在一定层面上可以反映出这个国家或地区的技术和经济实力。“机电一体化技术”这门课程作为机械工程及其自动化专业领域范围内的一门主干课程,在内容上十分丰富,以机械、电子等相关领域课程为基础,虽然在学习过程中会遇到抽象、复杂的问题,但是这门课程却具有实践性强、涉及方面广等优点。所以,为了让同学们更好地学习此门课程,笔者将自己在教学过程中提高教学效果的方法和体会总结如下,与大家分享,力求在日后的教学过程中,取得好的教学效果。
1课堂上采用理实一体化教学,教学效果提高明显
所谓的理实一体化教学,就是教师在教学的过程中要与实验、实训内容相结合。因为,目前多数的高职院校中,新生的学习兴趣并不是很高,有的学生甚至会随着课程的进行,慢慢失去对学习的兴趣,甚至会把学习当成是一种包袱。面对这样的问题,我们应该想办法,解决学生基础差,理解和掌握知识不牢的缺点。教师要让学生能够做到学以致用,保持学习的兴趣,所以一门好的课程,必须要有独特及创新之处。我们可以在“机电一体化”课程的教学中引入企业或科研的项目。通过在课程的教学过程中引入真实的项目,使学生对一些问题的理解由抽象变为直观,通过一些实物及样例,让学生更加熟悉掌握一些复杂器件的结构和工作原理。这种把抽象的内容变成实物的教学方式,可以让学生更加信服,也更容易提高课堂的教学效果。
2通过运用多媒体软件技术增强课堂的教学效果
根据“机电一体化技术”这门课程的特点,我们可以制作汇集动画、视频、声音等学生感兴趣元素在内的多媒体课件,这种课件不是传统意义上只具有文字、图形的简单教学方式,它更能激发学生的学习兴趣,通过增加图片、动画和视频等内容,增加学生的视觉效果,激发他们的学习兴趣,从而改变他们理解问题的方式,以更直观和生动的方式来弥补教学手段的单调,让学生在最优越的教学环境里学习,以获取更多的知识。总之,利用多媒体的方式进行教学,可以使“机电一体化技术”这门课程由原来的枯燥、单调转变为生动、有趣,而且学生也更容易学到知识,增强记忆和理解,让课堂的教学效果变得更好。
3安排启发性的课后作业,调动学生自己学习的主动性
学生学习的主动性在于培养,良好学习习惯的养成是很重要的。教师合理地给学生安排课后可自主选题的作业,虽然看起来给他们施加了一定的学习“压力”,实际上却让他们增加了学习的主动性,他们会在学习上多花一些时间。教师可以根据“机电一体化技术”这门课程的特点,灵活地安排课后作业,调动学生的学习兴趣。比如,在学习传感器的相关课程时,教师可以安排学生自己到图书馆或网站上查阅最新的传感器,弄懂其基本原理和技术要求,并把每名学生查阅到的新型传感器进行汇总,与大家分享,让学生在掌握了课程内容的同时又能开阔视野,同时也培养了协作能力。因此,在不同课程的学习过程中,教师要因材施教,采用不同的启发办法。通过实践证明,学生通过完成教师布置的课后作业,可以调动自己学习的积极性,并且在利用互联网和学校资源学习的过程中,还可以了解到大量的与该课程相关的知识,直接培养了自己独立分析和解决问题的能力。
4结语
通过“机电一体化技术”课程的教学,笔者深刻体会到:只有在教学过程中进行精心的构思,采用先进的信息教育手段,紧密结合实际,才能激发起学生的学习兴趣,在课堂教学的过程中取得好的效果。
参考文献
[1]卢倩,王福元,崔治.高等院校机电一体化类课程实践教学改革策略探讨[J].科教导刊,2011(25):156-157.
[2]熊小琴,谢丹,叶大萌,等.关于“机电一体化技术”课程教学改革的思考[J].中国电力教育,2013(8):33-34.
[3]李永满.机电一体化课程中科学有效教学方法探讨[J].河南科技,2014(10):282.
[4]陈克勤.机电一体化实训课程规范化教学的思考[J].学周刊,2016(8):36.
[5]赵丽梅,李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践[J].大学教育,2016(3):106-107.
关键词：机电一体化技术;支护用品;应用;发展趋势
概述
机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律，显示了强大的生命力。辽源矿业（集团）梅河煤矿支护修配厂采用机电一体化技术改进支护用品的加工工艺，实现了产品的高效、安全、机械化生产的目标。
1.机电一体化技术在矿用U型卡缆制作加工的应用
1.1 U型卡缆的作用
矿用U型卡缆与U型支架配合主要用于矿井巷道、矿井巷道二次支护、以及穿山隧道的支撑支护等用途。U型钢支架卡缆是U型钢支架提供的一种可靠的连接紧固件，作为U型钢支架的定位，要求高受力大，安全稳定，坚固耐久。U型钢支架连接安全可靠，能提高巷道使用寿命，降低巷道的维修率，减少安全事故的发生，确保煤矿安全生产。
1.2 U型卡缆的制作要求
1.2.1卡缆板材料为不低于U型支架型钢机械性能的Q345低碳钢;
1.2.2成形后的卡缆板厚度允许误差为±0.5mm，宽度允许误差为±0.2mm。螺栓孔距允许偏差为±1mm。
1.3 U型卡缆改进前加工工艺
卡缆的方法包括下料、热压成型、上钻床打孔、攻丝、组装工艺。其特征包括以下步骤：
1.3.1选料。板采用16M或20M 钢板，U型螺栓采用Q235圆钢;
1.3.2下料。板采用16厚板，用剪板机25U、29U、36U各型技术要求尺寸剪板下料;螺栓采用无齿锯切割。
1.3.3热轧成型。将钢板使用焦炭加热到1000―1200℃，100吨液压机热轧成型;
1.3.4钻孔攻丝。在板上两面分别打一个∮27的孔，螺栓用滚丝机滚丝，液压机冷压成型。
1.3.5组装。板与螺栓组装后配上M24螺母。
缺点：①职工劳动强度大，焦炭加热成本高，职工高温作业;
②整张16mm板，剪板材料浪费多;
③螺栓无齿锯切割，卡缆板两端钻孔，工作效率低，加工成本高。
1.4 采用机电一体化技术改进U型卡缆加工工艺
采用中频感应加热设备代替焦炭加热，中频加热设备其控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用动力载波技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。应用磁场感应涡流加热原理，电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过金属材质时，使锅炉体本身自行高速发热，然后再加热物质，并且能在短时间内达到卡缆制作的温度。采用回水控制大功率散热器进行散热，可将回收的热源充分利用提高热效率而且适应各种恶劣环境。设计制作热压成型胎具，100吨四柱液压机将卡缆板热轧钻孔一同成型，保证了产品的加工精度，实现了标准生产。
优点：①改善工作环境，免除职工劳动强度;
②板料厂家定尺加工，避免了材料浪费;
③螺栓无齿锯切割改为80吨冲床冲断，卡缆板压型和钻孔一式成型;
④生产效率提高两倍，降低加工成本。
2.机电一体化技术在树脂锚固剂加工工艺中的应用
2.1树脂锚固剂
树脂锚固剂是用作锚杆和柔性锚杆（锚索）的锚固介质，为煤矿和隧道的顶板和侧帮提供支护。我国树脂锚固剂的开发应用是从1975年开始的，现已形成了自己的技术特色和一定的工业性生产规模。树脂锚固剂的应用随着矿井开采深度的不断增加除采用普通药卷式树脂锚杆锚固，还同时采用高强树脂锚杆锚固和树脂注浆技术，使树脂锚固剂的应用范围进一步拓宽。
2.2树脂锚固剂原始加工工艺
支护修配厂所采用的锚固剂原始加工固化剂工艺，装入灌装机由空气压缩机加压至0.8Mpa，由管路式出料口出料装入子母袋的子袋里，树脂胶泥也是装入灌装机由空气压缩机加压至0.8Mpa，由管路式出料口出料装进子母袋的母袋里。装好的子母袋经过打扣包装，一支药卷装好，完全是手工作坊的生产方式。所有的生产环节全部靠人工来进行，所带来的是高能耗、污染大、人员多、产量低、质量不可靠等。这样就给现场的安全生产带来极大的隐患。
2.3树脂锚固剂利用机电一体化技术改进后的工艺
由于煤炭市场低迷，支护修配厂已经不能花费巨额资金为支护修配厂购买全自动化树脂锚固剂生产线。为了解决各矿井对锚固剂越来越多的需求，所以只能对现有的生产设备进行技术改造，解决原始工艺的存在的各种问题，解决生产难题。支护厂工程师及技术能手利用机电一体化技术对树脂胶泥（黑药）和固化剂（白药）出料环节进行工艺改进，根据灌装原理，出料口安装按重量定量定速出料设备，参照国外先进灌装机技术进行改造，加装定量灌装机，其结构简单合理，精确度高，操作简便，人性化设计符合生产的技术要求。空气压缩机加压至0.4-0.6MPa，灌装速度5-20次/分，灌装精度≤±1% 。
改进后的优点：
①灌装保证定量出料，保证产品的质量标准;
②生产效率提高3倍，争创1.5倍的经济效益;
③改善工作环境，避免污染，降低生产劳动强度;
④保证生产需求，节约百万巨额资金的投入。
3.结束语
Abstract: This paper introduces the basic overview of mechatronics technology and development background, and describes the mechatronics design approaches and key elements.
关键词:机电一体化;传感器;发展趋势
Key words: mechatronics;sensor;development trend
中图分类号:TH122 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)11-0084-03
0 引言
现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1机电一体化认识
日本在1971年提出一个新的英文集成名词“Mechatronics”词首Mecha取自Mechanics(机械学),词尾tronics取自Electronics(电子学)。我国经常译为机电一体化或机械电子学。在1981年德国工程师协会,德国电气工程技术人员协会共同组成的精密工程技术专家组提出的“关于大学精密工程技术专业的建议书”中,把精密工程技术定义为光-机-电一体化的综合技术。它包括机械(含液压,气动及微机械),电工与电子,光学等技术及其组合,其核心为精密工程技术。在当前“信息爆炸”的形式下,相对于专门型人才来说,市场对复合型人才的需求更加迫切。在中国,我们认为机械发展新阶段是机电一体化阶段。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。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,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。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。
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。
机电一体化系统和多学科系统之间的区别不在于它们的组成要素,而在于这些组成要素设计的次序。一直以来,多学科系统设计使用一种按学科顺序设计的方法。比如,机电系统的设计一般通过以机械设计开始的三个步骤完成。当机械设计完成后,设计电源和微电子系统,接着是控制算法的设计及其实施。按学科顺序设计的方法的最大缺点是对整个过程中各个点的固定设计导致新的限制,这种限制源于对这些点的设计,而且会传递到下一个学科点的设计。使用并行方法进行预先设计可以使产品更具协同性。它补充了信息系统以指导设计,这种指导贯穿于设计的各个阶段,而不只是预先设计阶段,从而使之更加综合。在将机械,电气及计算机系统和信息系统进行集成以设计制造产品和过程时,需要进行协同。最终产品的功能应大于其各部分功能之和。如果没有协同组合的话,机电一体化产品具有的性能特征是很难实现的,机电一体化的关键要素如图2。
机电一体化系统是在物理系统中使用信息系统的结果。物理系统包括机械系统,计算机系统,执行器,传感器和实时接口。机电一体化系统不只是机电系统,而且还是一个控制系统。传感器和执行器用来把能量从动力大的一边(通常是机械的一边),转换到动力小的一边(通常是电气和计算机的一边)。上图中的机械系统不仅包括机械零部件,还可能包括流体,气动,热,声,化学及其它学科。传感技术已经出现了新的发展以适应对特殊监测应用解决方案不断增长的需要。
2.1 机电一体化中的集成设计问题由于机电一体化方法内在的并行性,或同时性工程,所以样机试制阶段的建模与仿真很重要。因为模型来自于各学科的综合应用。所以应用一种可视化的编程软件是很重要的。这样就涉及到了框图,流程图,状态转换图和波特图。机电一体化是一种设计哲学,其产品或设备有一个重要的特点就是它们内部的智能,这是将执行器,传感器,控制系统和计算机组合设计实现的。系统的集成是通过硬件(部件)和软件(信息处理)的联合实现的。硬件集成是将机电一体化系统看成一个整体系统来设计的,将传感器,执行器和微处理器融入到机械系统中,软件集成主要基于高级控制功能在设计时应首先分析客户要求以及系统集成的技术环境。在制作时应考虑了解客户,市场分析,优化性能,生命周期性能,质量,可靠性和销售。
2.2 机电一体化关键要素①信息系统:信息系统包括信息传输的所有方面,从信号处理到控制系统到分析技术。信息系统结合了以下四种学科:通讯系统,信号处理,控制系统和数值计算方法。在机电一体化应用中,我们最关心的是建模,仿真,自动控制和用于优化的数字方法。②自动控制:控制系统工程学是在19世纪晚期产生的学科,认为在低阶系统(三阶或三阶以下)系统的稳定性依赖于特征方程的根和劳思(Routh)判据,这是一个很好的判断系统稳定性的分析工具。③最优化: 就是先确认最优轨迹,最优轨迹是根据系统的要求即约束条件确定的,然后设计控制系统,在设计控制系统的时候应使系统的各参数最终满足控制要求,使误差最小化,或者说使目标函数的扰动最小化,可用最优化过程反复迭代公式(Pk+1=Pk+τ・S k)这里k是迭代次数,S k是P空间内的探索方向,τ是该方向上的探索步长空间内的探索步长,当P值不能再改进时这个过程结束,此时为最优化。④机械系统:机械系统考虑力作用下物体的特性。这样的系统按其性质可分为刚性的,可变形的和可流动的。大多数机电一体化系统应用的刚体系统,都依赖于物理学中的基本定律。⑤电气系统:电气系统由两个分支组成:电源系统和通讯系统。通讯系统以低能量的电信号形式在各点之间传输信息。诸如信息存储,处理和交换是通信系统的常见组成部分。电气工程的这个领域也称电子学。另一方面,电源系统用来在各点之间有效的传递大量的电能,而不是信息,例如:发电机是把机械能转化为电能,而电动机是把电能转化为机械能。
3传感器和变换器
仪器仪表在现代科技领域中起着关键的作用。传感器是与仪器仪表紧密相关的机电一体化系统中一个非常重要的组件,其作用是为特定工业过程提供收集不同信息的机制。传感器广泛应用于过程检测以及工况评价方面,为用计算机系统对制造作业作较高级的监控提供便利,可应用于过程前,过程中及过程后。有时,传感器可以将一种物理现象转化为决策分析的可用信号。智能系统用传感器来监测由环境变化影响的特定场合,然后通过校正动作对其控制。
实际上在所有的应用中,传感器是将各种现实世界的数据转化为电信号,因此可定义为:传感器是一种把被测物理量转换成输出信号的装置。因此传感器也可以称为变换器,应用范围广泛,甚至可以用于分辨那些人类感官无法觉察到的环境变化。它们作为一次元件,连续的将变化着的信息转变成另一种形式,也就是说,传感装置检测被测量,并将其转换成系统可接受形式的信号,通常为电信号。整个系统的最大准确度由传感器的灵敏度和其内部噪声干扰所决定。在测控系统中,任何参数的变化,不论是在被测量中还是在信号修整中,都会直接影响系统的准确度。传感器和变换器是现代控制系统(电,光,机械或流体系统)的两个重要组成部分,传感器和变换器选用的程度取决于控制系统的自动化水平和复杂程度。要构成一个复杂控制系统,测量装置必须能够满足快速,灵敏和精确的要求。随着使用要求的不断提高,传感器的体积也不断的小型化,并通常将多个传感器和数据处理系统组合固定在一起。传感器的分类:根据传感器的输出信号形式,电源,工作模式以及被测变量可将传感器分为以下两大类。模拟传感器:模拟是指连续的,不中断的一系列事件。典型的模拟传感器的输出与被测变量是成正比例的,输出信号以连续方式变化,根据其幅值取得信息,通常其输出要经过A/D转换后输到计算机。数字传感器:数字是指一系列离散的事件,各个事件前后分开,如果传感器的逻辑电平输出是数字的,则称其为数字传感器。数字传感器有着准确度和精密度高的特点,与计算机监控系统相连时不需要任何转换器。
4A/D,D/A转换
在计算机控制系统中,主机输入数据或向外部命令,都是通过接口及输入输出通道进行的,完成信息传递和交换的装置称为过程输入输出通道。这些通道是联系主机与被控对象的纽带和桥梁。生产对象的各种模拟信号,不能直接输入计算机,而要经过模/数转换,转换成数字信号,才能输入计算机进行加工处理。同样,经过计算机加工处理得到的数字信号,也不可能直接作用与被控对象。而要经过数/模转变成模拟信号,才能输出到被控对象。
数据采集系统的基本任务是将模拟量即连续量转换为数字量以便于计算机进行存储,计算和处理。由于绝大多数物理量都是模拟量。因而数据采集系统不但本身就是一种独立系统,而且是计算机控制系统的极重要的组成部分。
一个典型的计算机控制系统如图3所示。其工作原理是作为系统输入的物理量(压力,温度,湿度,位置等),首先由传感器变成点信号,然后送到放大器和滤波器。传感器的输出信号一般比较微弱,放大器的作用是将传感器输出的电信号放大到适当的大小。以利于进一步处理。滤波器的作用是消除干扰信号。然后,信号送到模拟多路开关,它在计算机的控制作用下对各个模拟通道进行分时处理,将各通道信号接到后面的采样保持电路和A/D转换器。采样保持电路在规定的时刻对送来的模拟信号进行采样并在A/D转换期间保持被采样的电压不发生变化。A/D转换器在保持时间内完成模/数转换后将数字量送到计算机。采样保持电路及A/D转换的定时和控制信号均由计算机产生。计算机对A/D转换器送来的各路数字量进行各种处理计算,然后用分时方法将处理结果送到各路D/A转换器变成模拟信号去完成各种模拟控制。有时为了提高速度和精度,数据采集系统不用模拟多路转换开关,而是每条通道用一个A/D转换器。
4.1 传感器的作用传感器是工业控制计算机系统的重要环节。如没有传感器对生产过程的原始参数进行精确可靠的测量,那么无论是信号转换,信息处理,或数据的显示与控制,都将成为一句空话。可以说,没有精确可靠的传感器就没有精确可靠的测量系统。
4.2 A/D转换器的原理经过多路转换开关和采样/保持的模拟量必须被变成数字量才能送入计算机。完成这一转换任务的器件叫做模拟/数字转换器,简称A/D转换器。如图4是逐次逼近型A/D转换器原理图。由图4可以看出,由N位寄存器,N位D/A转换器、比较器以及控制逻辑四部分组成。其工作原理:当启动信号作用后,时钟信号在控制逻辑作用下,首先使寄存器的DN-1=1,N位寄存器的数字量一方面作为输出用,另一方面,经D/A转换器转换成模拟量Vx后,送到比较器,在比较器中与被转换的模拟量Vx进行比较,控制逻辑根据比较器的输出进行判断。若Vx≥Vc,则保留这一位;若Vx
4.3 D/A转换器的原理D/A转换器的作用是将数字量转换为模拟量。它实际上是一种由二进制译码控制的电流叠加电路。通常包括四个组成部分:精密的电压基准;模拟二进制数字电压(或电流)开关;产生二进制权电流或权电压的精密电阻网络;提供电压或电流输出相加的运算放大器。其原理如图5为倒T型电阻D/A转换器。其输出电压表达式很容易用基准电流和响应的倍数表示出来。与权电流型的D/A转换器相比,倒T型电阻D/A转换器具有电路简单、转换速度快的优点,但其转换误差较大。在实际的D/A转换器中,开关S是电子式的模拟开关。为了减小转换误差,开关必须具有导通电阻小,截止电阻大的特点。
5机电一体化综述
机电一体化系统开发过程的第一步就是分析客房需求以及系统集成的技术环境。解决问题的复杂技术系统往往是一个具有数字或模拟形式并由复杂软件支持其硬件的机械、电子、液压和热动力部件的结合体。典型机电一体化系统使用传感器从技术环境中收集数据和信息。接下来的一步就是使用建模和描述方法的完善形式,以一种集成的方式来涵盖这个系统的所有子任务。这包括在初始阶段对子系统间必要接口的有效描述。数据经过处理和解释转化为执行器的动作。机电一体化系统能够缩短开发周期,降低成本,提高质量。在机电一体化产品的设计中,有必要在不同的专家组之间协调知识和需要的信息。并行工程是产品的设计和制造以特殊方式融合的一种设计方法。传统设计和制造间的障碍得以排除。
6机电一体化的发展趋势
【关键词】机电控制；现状；发展方向
引文：
随着社会的发展，以及科学的进步，人类的追求也已经随着社会的的前进而变得越来越前卫了，有追求就有动力，所以，在广大人群的积极参与下我们又迎来了一个科技的里程碑-机电一体化的出现。这个机电一体化的出现就震惊了社会，人人都发出了前所未有的激情，在大家共同的努力下，机电控制技术出炉了。这是一项集机和电的工程，伴随着机电控制技术更加成熟的发展，我们有了更好的技术掌握，这将给我们带来更好的，更加便利的生活环境。
1机电控制技术的发展史
在这个机电一体化的时代，机电控制系统已经随处可见，它的使用已经很广泛了，人们都认识了它的好处，了解了它现在的作用，更加喜欢它带给人们的方便、快捷。但是，在这些背后，我们对它又了解多少呢？人们只是关注了现在它的好处，而忽略了以前它的背景。在电刚被发明出来的时候，那时的人们就认为那是最神奇的东西了，不会再有比电更神奇的东西了，这就造就了人们思路上的问题，在没有更好的东西的吸引时，人们就会处于一个安眠的状态，不会在去努力的追求别的东西了。这种状态维持了很长的一段时间，人们已经从电带来的新奇中走了出来，已经觉得电也就那样，没有啥特殊的，再没有了新奇东西的吸引，人们就开始从安眠的状态中清醒，进行新一步的研究，为了能有更新奇的东西出现，那些专家就开始进行更深层次的研究，并且有专业人员配合，在经过长期的试验、实践，专家们就想出了，机电结合这一项目。但是，这都是一种猜测，缺少实践经验，于是，他们就开始了行动，在经过外国的深入调查，了解了外国的高科技产品，并进行了一系列的试验后，最初期的机电结合体就诞生了。因为发现了机电结合体对人类具有很大的好处，并且它的潜力还很大，所以，人们对它进行了更加深入的研究，并投入了更大的人力、物力。时至今日，我们可以看到机电控制系统的强势出现并进行了很广泛的渗入，这就充分体现了机电结合的好处。我们终将会因为机电控制技术，使我们的这个国家发展的更快、更繁荣，使我们的生活变得更加丰富多彩，舒适、便捷。
2机电控制技术概况
2.1机电控制技术的概念
机电控制技术指的运用现代电子、机械相关知识将电子和机械有机相结合的综合技术。其中机电技术和控制技术是机电控制技术体系的核心组成部分。该两项技术涉及的领域较多，主要有精密机械、计算机、自动控制、伺服驱动、流体转动、检测传感、信息处理、网络传输等。机电一体化中之所以运用机电控制技术其主要目的是为了设计出更好的控制体系和控制零部件，进而通过功能性稳定的操控系统和科学的操控程序来完成对整个机电一体化系统的控制和管理，提升工作效率。机电系统程序繁多，整体性强，许多的子程序都难进行准确性操控。在系统运行过程中，一旦某个部件出现故障，将会对整个系统的运行造成影响，严重情况下可导致整个系统处于瘫痪状态，无法工作，对机电一体化应用企业造成严重的经济损失，因此，为了保证机电系统的安全稳定可持续运行，必须要对机电系统进行控制。
2.2机电控制系统的基本要求
机电控制系统种类繁多，各种系统差异性大。所以在控制机电系统中其要求也是不一样的。在众多的机电控制系统中，虽然各个系统的参数值不同、数据量变动值也无法确定，但是对各类系统运行过程中所提出被控量基本要求却是保持一致；其具体要求是稳定性、准确性和快速性；其中稳定性和准确性是整个系统有效运转最基本、最重要的要求，只有系统满足稳定性和准确性要求，才能及时对变更的信息和数据的增减情况进行查询，进而根据数据变化量对系统进行优化调整，提高系统的控制能力，保证系统高效稳定运行；然而，单一的靠系统的稳定性和准确性实现机电一体化的高效运行还不够，还需对系统的运行速度提出要求，既要保证系统运行的稳定性和准确性，还需提升系统运行速度，如何提高机电一体化控制系统运行的稳定性、准确性和速度，使其达到协调、统一，高效运行，是我们需要关注的技术问题。
3机电控制技术的现状及发展
早在上世纪三十年代，基于科技发展水平因素，有关机电控制技术方面的研发工作还未进行，机电控制技术在社会众多领域中还未涉足应用。比如机械领域、生产制造加工领域等。通常在机械领域、制造加工领域其对机械设备的操作都是通过人工操作的方式来完成，对于生产制造过程中操作难度比较大，精度要求高的，工艺环节仅靠人的能力是无法完成的。加之人员技术因素，往往完成整个操作了流程耗时较多，产品质量问题较大。到了上世纪四十年代，随着科技的发展和社会生产对现代机械的需求的进一步加深，有关致力从事机电控制技术研究的科学家经过长期的坚持不懈努力、钻研，诞生了经典控制理论，这一理论的提出为以后机电控制理论研究奠定了坚实的基础。经典控制理论经过众所科学家的研究分析逐步研发出定值控制系统，系统具有单输入和输出的特点，主要是利用大尺寸的基地仪表等操控方式来对系统数据进行分析和研究。到了上世纪中叶，机电控制技术得到了进一步的发展，突破传统机电控制系受面积以及范围的限制，实现了对机电控制由局部控制向集中监督控制的转化；该种机电控制功能的实现主要是利用气动、电动单元组合仪表和巡回检测装置的启用。到了六十年代，科技得到进一步的发展，机电控制技术研究也取得新的成果，研发出了以电动组合单元仪表解决复杂化系统的新控制技术；到了七十年代随着科技的发展，互联网技术的出现及应用，在很大程度上推动了机电控制系统逐渐向智能化、微型化方向发展，相信随着社会经济的发展，科技的不断进步，机电控制系统会向集成化、智能化及规模化方向发展。
4机电控制发展方向
4.1加强PID控制
PID指的是比例控制单元、积分控制单元和微分控制单元。主要功能是对被控制量的当前值、过去值以及将来值进行控制和修正。就当前的PID控制结构来看，其在应用过程中系统操作比较简单，但存在的问题是难以有效解决和处理系统稳定性和快速性间的制约关系，成为了PID控制系统发展的瓶颈，需要进一步的进行深化研究。
4.2自适应控制管理的改善
自适应控制理论包括自校正控制和模型参考自适应控制，虽然目前自适应系统在机电一体化领域应用比较广泛，系统在应用过程中基于系统比较简单，具有良好的操控性，但整套系统在运行过程中投入的资金比较多，耗资达。系统运行过程中一旦出现问题，将会造成严重的经济损失。此外，模型参考自适应控制系统在参考模型选择方面难度较大。所以，优化完善自适应控制系统时，加强对算法简单、鲁棒性强的自适应定律的研究是提高自适应控制所要重点研究对象。
4.3模糊控制系统的发展方向
模糊控制器主要由模糊化、模糊算法器和解模糊组成，模糊控制器通过被控对象，再经过传感器，最后实现管理控制。模糊控制同自适应控制相比，具有较强的适用性、强健性和容错性等优势特点。但模糊控制也有一定的缺点，基于该控制系统自身程序比较简单，对于难度高的工序难以达到良好控制效果。此外，模糊控制系统应用过程中受不确定因素影响较大，尤其是人为因素影响最大，需要加强对模糊控制系统操作人员的专业素质及能力的培养。
参考文献：
[1]梁治河.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].科技风，2011.
[2]葛付存.现代机电控制技术的应用[J].机电信息，2010.
第43届世界技能大赛机电一体化项目共有39个国家和地区代表队参加，是本届世赛参赛队最多的项目，传统强队德国、瑞典、巴西、挪威、英国、韩国、日本等悉数参加。最终笔者负责培养的选手夺得银牌，实现了中国在该项目奖牌零的突破。
我们的团队在2011年组建，首次参加了广东省可编程序控制系统设计师技能竞赛，取得团体第二名的好成绩；接着，在2012年第42届世界技能大赛机电一体化项目广东选拔赛中经过三轮比拼，夺得第一名；在全国选拔赛中也胜出，入选国家集训队。经过国家集训队三轮选拔，在2013年成为国家队备选，参加在德国莱比锡举行的第42届世界技能大赛。2014年，我再次带领团队征战第43届世界技能大赛机电一体化项目广东选拔赛、全国选拔赛，成为国家队正选，并夺得银牌。
一、重视技能，形成崇尚技能氛围
我们学院以赛促教、以赛促学，积极倡导“以技能竞赛为契机，实现教师教学能力的提高；以技能竞赛为主导，实现激发学生学习的兴趣；以掌握技能为本位，提升学生职业能力。”每年举办技能节，全校师生在近百个技能项目上竞技比武；同时大力表彰学生技能明星、教师技能明星，师生以当技能明星为荣，为培养优秀技能人才提供了土壤。
二、领导亲自挂帅，解决教练、选手训练中问题及后顾之忧
院长、系主任亲自负责世界技能大赛机电一体化项目竞赛，为我们提供全方位保障。当我们没相应的竞赛设备时，院长和系主任就想尽办法帮我们找设备、借设备，同时积极采购设备，及时保证正常训练。由于我们长期在省队、国家队集训，一年也难得回趟家，家庭和生活上遇到非常大困难，院长亲自跟相关部门沟通，解决教练和选手的实际困难，使得我们能安心训练。解决了后顾之忧，我们才能毫无负担地勇往直前，为国争光，为学院争光。
三、有专业技能技术强、甘于奉献、想成为大师的优秀教练
名师出高徒，指出了老师的重要性。一名优秀的教练要有丰富的技能、技术，扎实的理论，丰富的工作经历。我在国企、民企、外企从事技术及技术管理工作十几年，在教学中传授实际工作经验，以培养工程师的方式培养优秀学生，同时自己不断参加技能竞赛，掌握了丰富的技能竞赛方法和技巧，这些都为我培养出优秀的学生提供了保证。从教6年，我独立培养出了20多位世界、全国、全省技能竞赛获奖选手。我觉得优秀的教练要有广阔的胸怀、勇于奉献的精神、高超的专业技能，靠信仰成为大师。当教练要奉献出自己的休息时间，陪学生的时间多过陪家人的时间，要义务辅导、培训学生，还得出钱出力。没有奉献精神，没有不计较个人得失的品格，没有信仰，是很难走到最后的。
四、选拔尊师重道、理论扎实、学习强、反应快的优秀学生
竞赛选手要求心理素质高、专业技能高、学习能力强、理论基础扎实、反应速度快等特点，所以选拔选手的时候，要从这几方面进行考核，选拔出优秀学生进行培训。学生首先是提升自己的专业技能，为日后工作练好本领做好准备，其次才是参加竞赛。我培训学生一般不占用他们的学习时间，充分利用晚上、节假日时间进行培训。这样，他们在课堂上能学习到各种知识，在课后又能学习到专业技能，对学生能力的提升帮助很大。同时，也努力培养学生良好的人生观：乐于奉献、团结互助、积极向上等。
电类课程是机电一体化专业必修的理论性和实践性均非常强的专业课程,不仅要求学生充分掌握电工理论知识和技术,而且还要从培养学生的综合应用实践动手能力。实践操作是职业教育中的核心重点,要求学生能够将所学的知识与生产实际密接结合,通过不断的知识充实和实践操作能力的提高,使自己能够满足生产技术岗位人才的要求,从而在毕业后能够快速的融入工作团队,成为生产一线的技术核心力量。因此,合理的理论与实践相结合的教学模式就显得十分重要了。“双证”型教学模式在保证学生顺利毕业,获得毕业证的同时通过课程中的操作技能训练,培养学生在分析问题和实际动手解决问题等方面的综合技能和创新能力。“双证”型教学模式是在理论与实践教学相并重的办学理念的基础上形成的,在许多职业技能培训学校中得到广泛的推广[1]。
1 补充“双资型”师资力量
教师是教学过程中的核心。教师水平的高低及对“双证”型教学模式的理解,直接影响到理论与实践相结合的教学改革的成败,因此在对机电一体化专业进行电类课程教师配备时,应该充分考虑到教师理论与实践联系的水平。理论与实践教学相并重的“双证”型教学模式对教师的综合技能水平提出了相当高的要求,教师既要有在专业中有丰富的理论知识,同时还要有娴熟的实际问题分析和解决问题的实践操作技能。随着学生人数的增多,职业教育师资力量无论在数量方面,还是在综合技能素质方面都不能满足社会专业技能人才培养的需求,尤其是教师自身的实践工作经验方面,存在明显的一线生产及管理经验方面的欠缺,导致实际教学过程中,理论与实际“脱轨”严重,不仅不能保证教学质量,同时使学生在实践动作操作方面能力没有得到有效提高,很难快速的适应工作需求[2]。因此,为了保证实践教学的顺利展开,需要补充“双资型”师资力量,使职业教育中的机电一体化教师既是专业理论的“讲师”,又是工程实践的“工程师”,既能帮助学生理解技术理论知识,又能通过实践操作指导,提高学生的综合分析问题和解决问题的能力,培养出符合生产技术一线岗位要求的技术骨干力量。“双证”型教师的引进也可以拉动整个教学团队在实践工作方面的能力,通过教学和工程实践经验的相互交流,有效提高专业教师的综合技能水平。
2 提高实践教学硬件条件
现代企业规模的不断扩大,高素质、高技能人才的需求也越来越多,这就要求职业院校机电一体化专业毕业生在进入企业前,为了更快融入一线工作中发挥自我的实际工作能力,不仅要具有扎实的理论基础,还应有高超、娴熟的实践问题分析、实践操作动手能力。因此,在教学过程中,必须在保证理论教学的基础上,提高学生的实践操作能力。传统的以课堂理论教学为主模式已不适应现代人才的需求,需要加强机电一体化专业的实践教学,让学生从“双证”教学中,不断充实自我。
2.1 增加实验室授课内容
在传统教学过程中,最容易出现的是理论与实物不同步的情况,为了让学生对理论有充分的理解,通过实际问题的理论知识、实物联系、安装调试等步骤来充分理解和接受理论,不仅不容易忘记,而且还可以促进学生形成理论分析与实际应用的逻辑思维。同时在教学实践环节中,学生可以通过自我动手连线、参数设置、调试等环节,不仅牢固的掌握了课程理论知识,还锻炼了学生的实践动手能力,为“双证”的考试打好良好的基础。
2.2 充实实验内容
随着技术的不断发展,电机的控制方式也发生了较大的变化,有原来的继电控制变成了变频调速控制。因此,在实验内容设置时,应该充分结合现代控制技术水平,将实验内容进行相应的更换和充实,保证实验教学内容与社会需求相同步。同时对于实验内容应该采取由原来的一个点转换为一条线的教学方式,通过一个具体的应用工程的各部分内容的分解实验相结合,完成一项具体工程的实际操作,使学生从设备选型、设备布置、综合布线、程序调试等多个环节了解实践工程的具体工况特性,提高学生的综合思考能力,为其步入社会打下良好的基础[3]。
2.3 提供开放性实验室
可以在教学的同时,充分发挥实验工程应用资源,通过企业与学校间的技术配合,提供一些实际工程改造、设计内容,在“双资”型教师的理论和实践操作的指导下,充分发挥学生的自我创新能力,利用开放性实验室,完成某些项目内容的设计和改造工作,通过不同方案间评比,让学生自我分析和判断方案间的优缺点,让学生从实际生产角度出发,提高自我实际生产的分析、思考和动手动力,更加清晰的了解企业生产的系统流程及各部分的重点和难点。
3 改革课程考试方法
传统的职业教学测评考核过程中,通常采用标准化的闭卷考试方式,通过考卷成绩分数的高低“静态”来分析学生的综合能力。
这种考试方式存在明显的弊端:1)考试内容单一。2)动手能力测试不足。
为了适合企业人才需求的要求,对于机电一体化专业的课程考试时,应该采用“动态”的审核方式,考察学生的综合素质能力。通过分组完成实际的生产控制工程,以实际生产技术技能的考察作为评判标准,以职业“技能”为目的,培养学生的综合问题分析处理能力[4]。
4 职业资格从业证书培训
以国家职业教育技能达标为基准,结合 “双资”型教师引进,形成以“双证”为目的的职业教育模式,按照“能力本位”的教育思想,从实际工程应用角度入手,培养学生的理论及实践处理能力。在学院内部定期举行电工考试培训及模拟考试,并按照电工从业基本要求,让学生形成良好的操作规范和操作技能,从而快速的适应工作岗位,为企业提供一流的一线生产骨干[5]。
论文关键词：项目教学法，电火花线切割，加工实例
项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。学生完成的项目可大可小，主要通过项目完成的整个工作过程让学生学习一定的教学内容，并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来，使学生有独立制定计划并实施的机会。学生在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为，培养自主行为能力，最后有明确而具体的成果展示。在这一过程中尽量让学生自己克服困难、处理在项目工作中出现的问题，综合应用学习知识。
“电火花线切割实训”教学过程中，使用项目教学法，通过教学做一体化让学生完成零件的加工机电一体化论文，这样不仅提高学生的计算能力、绘图软件操作能力和机床操作技能，还培养了学生团结互助的团队意识和学生的综合素质、综合能力。
1 “电火花线切割实训”项目教学法的一般步骤
“电火花线切割实训”教学过程一般可分以下几个步骤，如图1所示。简单来说，项目教学可划分为三个阶段，即项目的准备、实施和评价。每个阶段所要完成的教学任务不同，教师在各个阶段所扮演的角色也有所不同，要集促进师、示范者、评论家于一身。在项目教学准备阶段，教师要向学生提供与完成教学项目相关的知识、信息与材料，指导学生寻求解决问题的方法，这时老师主要是学生学习的促进者、指导者。在项目教学实施阶段，教师主要是营造学习氛围、创设学习情境、组织和引导教学过程，当学生在完成任务的过程中碰到困难时，他就给予具体帮助，他更多的是学生学习的组织者和示范者中国期刊全文数据库。
图1 项目教学法的一般过程
2 任务的引入
“电火花线切割实训”是一门实践性很强的实践课程，而线切割加工的工艺分析是加工合格产品的关键，只有工艺合理，才能高效率地加工出质量好的零件，因此，必须让学生对线切割加工的各种工艺问题进行深入的探讨。
从操作层面上讲，在教学时，我们不仅要求学生掌握简单的切割零件方法机电一体化论文，还要求学生会穿丝、上丝。最后针对模具加工中经常用的跳步加工操作，我们要求每个学生都必须掌握。
在模具零件的加工中，尤其是级进模凹模型孔的加工，型孔与型孔的位置精度要求较高，如果用电火花线切割分别加工型孔很难保证精度要求，在这种情况下这就要使用电火花线切割跳步加工这种加工方法。
3 任务的分配
用电火花线切割机床加工如图所示的零件，图2为零件的二维图。机床为泰州三星机械有限责任公司生产的DK7732A型号机床。零件毛坯为60mm×80mm×δ3mm的45号钢。对学生的要求：
（1）每组学生在两天时间内完成三个零件；
（2）记录每个零件完成的时间；
（3）用游标卡尺测量零件尺寸，记录误差。
图2 加工的零件
3 教师讲解
在对零件进行线切割加工时，必须正确地确定工艺路线和切割程序，包括对图纸的审核及分析，加工前的工艺准备和工件的装夹，程序的编制，加工参数的设定和调整以及检验等。加工步骤一般如下:1.凹模加工工艺处理方法，2.工件的装夹与定位方法；3.钼丝垂直校准方法与定中心的方法；4.电参数的选择；5.跳步加工方法和操作要领。
对于本次教学，在电火花线切割机床操作方面，学生之前已经掌握线电火花线切割的加工原理、机床的基本结构，简单的工件装夹、找正，基本的机床加工操作以及软件绘图等方法。我们此次项目教学主要要求学生掌握线切割加工的跳步加工，这是教学重点、也是教学难点。
考虑到单纯在黑板上讲解跳步加工过程以及操作步骤，学生很难掌握，也很枯燥。所以在教师讲解时运用多媒体教学机电一体化论文，通过Flash软件的仿真运动，让学生充分了解机床加工工件时的跳步过程。这样不仅激发学生的学习兴趣，同时也节省了不必要的画图和写加工步骤的时间。图3是运用Flash软件钼丝走丝轨迹。具体跳步加工步骤如下：
图3 钼丝走丝轨迹路线
（1）第1步加工内孔，钼丝运行轨迹如图①所示。加工完钼丝将停止运动，关闭工作液和走丝机构，拆下钼丝，再按电脑屏幕上的“继续”键，机床工作台将沿虚红线方向移动到第2个传丝孔的位置（加工前穿丝孔已经用钻床加工）；
（2）将钼丝从第二个穿丝孔穿过，重新固定在储丝筒上，开走丝按钮和工作液按钮，再次按“继续”键，机床开始加工外轮廓；
（3）切割完成后，关闭走丝机构和工作液泵、关闭总电源、取下工件。
4 学生分组、练习
老师讲解演示完加工过程后，学生分组练习。机电工程系08模具-1班学生共有36人，实训地点机电工程系实训中心模具制造车间，共有快走丝电火花线切割机床6台，钻床1台，钳工工作台1台中国期刊全文数据库。学生分为6组，一组6人。
在学生的练习过程中，要以学生为主，这主要体现在每组学生的工艺计算、绘图、工件的装夹、电参数的选择等等。老师在巡视过程中发现的问题只需帮学生指出机电一体化论文，让组内其他同学思考错误的原因、怎么解决。这样提高组内同学之间团结互助、密切配合的团队意识。
5 点评和总结
在点评和总结环节，主要有组内自评、组间互评和老师点评组成。组内自评由每组组长对该组加工的工件、操作过程中出现的问题以及学生出勤等发表意见。组件互评主要是指6组之间相互指出工件的优缺点、测量尺寸并选出最佳的一组。最终由教师点评，跟踪学生的反馈情况和在巡视过程中发现的共性问题提出解决方法。
6 扩展与思考
最后，可以扩展知识和对学生提出问题思考，比如：
1.工件定位：以此工件为例，若工件定位不准，对加工的工件有何影响？
2.钼丝定位：开始加工前，若钼丝不在穿丝孔的中心，对加工工件有何影响？
3.钼丝引入处位置怎么最佳选择？
扩展可以帮助学生学到更多的操作技巧，全面吸收整个项目活动的精髓。思考可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法，找到自己理论上的不足，提高以后再遇到类似难题的解决能力。
参考文献
[1]]黄芸，模具数控加工实训教程，国防下业出版社，2006.
[2]杨晓伟.启发式教学在《电火花线切割》教学中的应用[J].职业教育研究，2008(1):146-147.
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[4]蒋建强.电火花线切割加工工艺分析及编程实例[J].职业圈，2007（10）129-130.
关键词：煤矿机电；综合机械化；电气自动化
中图分类号：X752文献标识码： A
我国目前大型煤矿采掘机械化程度达到95%以上，中型煤矿达到80%以上，小型煤矿机械化、半机械化程度达到40%，这是中国煤矿发展的一大目标。煤矿机械化程度的提高将大大带动煤机行业的机械化程度，煤机行业将迎来“黄金发展期”。现煤炭行业资深人士普遍认为，煤炭机械需求的三个驱动因素分别是：新开工煤矿的生产需求、已有设备的更新需求和机械化技改需求。
一、 矿井提升机电气传动技术发展现状
现有的矿井提升机约90%采用交流绕线式异步电动机转子串电阻系统；直流电动机传动的约占10%，其中多数为发电机电动机机组传动，采用晶闸管整流供电的只占一小部分；近年来引进了一些交变频交流传动系统。
交流绕线式异步电动机转子串电阻系统有 1/3 以上的早在80年代以前开始使用的。它存在的主要问题有:首先是调速性能较差，即在调速过程中实际的加减速度是一个波动值，所设计的加减速度指得是平均值，级数分得越少，上下振幅波动的范围就越大。 这也就是有些摩擦提升机为了满足防滑性能的要求采用直流传动的主要原因之一。并且它在调速时有大量的占 40.1-50.5%电能消耗在转子电阻上，以转差功率的消耗为代价来换取转速的降低，因而效率比较低；其次是从控制原理上讲，目前 TKD电控系统是以电流为主、 时间为辅的加速控制原则包括目前启用的 PLC 电控系统，设备一经安装调试完毕后，无论系统的工况如何，其工作参数基本保持不变。尽管在系统中设计了速度环控制，但是调节能力十分有限，因而系统的动态响应性较差。 尤其是大型矿井的副井提升系统，由于提升工况多，载荷变化范围大，这种控制原则无法自动适应系统的要求，只能依赖司机人为的调节；再就是安全可靠性和可维护性问题。
直流电动机传动系统是我国自主研发直流传动的矿井提升机，一般是当主提升电动机功率在1000KW以上或者调速性能要求较高的场合下选用。无论是发电机-电动机传动系统，还是晶闸管整流供电系统的静、动态特性和实现自动化方面均明显地优于交流电动机转子串电阻系统。 只是由于变流技术的发展，发电机-电动机系统已被晶闸管整流供电系统所取代，新上设备已不再采用。晶闸管供电系统除了工作过程中有冲击性无功功率，深调时功率因数低以及控制线路较为复杂的缺点之外，还存在电动机机械式换向器维护的麻烦。
二、综合机械化采煤技术的应用
在国外最先进的采煤工艺是综合机械化采煤，简称为“综采”，综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化，减少了中间人力参与的环节，大大的提高了采煤效率。
(一)装备特点
1、煤炭井下开采的发展方向是实现
矿井高产高效集中化生产而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。
2、采用大能力的新型综采装备来实现
长期综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是:设备能力大。大功率大于800KW电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200吨以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000吨以上；自动化程度高，实现了机电一体化；为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；设备性能好、可靠性高。
（二）综合机械化采煤工艺
长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼，通风系统完善。在一般情况下，提高综采工作面长度的增加，增加采煤机割一刀的煤量，因此可以降低工作面端部斜切进刀和操作过程的生产时间，从而能获得较高的产量。确定综采工作面合理长度，面日产量最高而成本降到最低，限制工作面长度的主要因素是在工作面长度的地质条件和刮板输送机增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。控制面巷道掘进与支护的地质结构，可伸缩带式输送机的长度和采场增加长短的主要因素。
短壁综合机械化采煤工艺的一般基于两个不同条件，首先是回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。
短长壁综采是在已掘巷道巷柱式开发区内布置长壁工作面，并用综采成套设备回采煤柱的新式采煤法。在我国西安某矿购置了中国综采成套设备，在63L短长壁综采工作面进行了试验。通过实验，65D采出煤炭102415吨，平均日产1300吨，最高日产达2000吨，工效和采出率均有大幅提高。实践证明，短长壁综采在我国有广阔的推广前景，对中国中小型煤矿由巷柱式开采改为长壁综采也具有借鉴价值。
三、电气自动化在矿井机械设备中的使用经验
（一）采煤机的发展
现代采煤机一般从中厚煤层起步，发展到薄煤层；大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式，逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。在薄煤层液压支架的高度，厚煤层，由主导的屏蔽型，逐渐发展到一四腿型低位放顶煤，高位放顶煤两个支柱，两柱掩护式低位放顶煤液压支架和其他支持的类型。液压支架电液控制系统在国外已经广泛应用，澳大利亚、德国等发达国家的煤炭生产，液压支架电液控制系统是实现高产高效综采工作面设备的关键技术，是发展和充分发挥机电一体化技术在煤矿中的作用的必然方向。国内煤矿的技术一般是在经济条件和效益出发，电液控制液压支架主要用于500万吨以上，一次采全高面年产量，高效的挖掘工作超过700万吨的放顶煤工作面和薄煤层工作面，将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。
（二）电气自动化的应用使采煤的过程更加
综采工作面设备远程监控和专家诊断系统的可靠性是国产采煤机的主要研究内容。远程监控系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程指挥，这样就可以使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速率，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的情况，自动调节支架推移输送机的拉移等。通过一系列的研究，选型工作，与科研单位进行广泛合作，重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题。使综合机械化水平上一个新的台阶。
结语:
建设高产高效矿井是煤炭企业生存发展必走之路，是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采能够给大多数企业带来巨大的经济效益，同时实现了高产高效的现代化煤矿。
参考文献：
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[2]刘加民.论煤矿机电技术中的一体化应用[J].技术探讨,2011年12月
电子电工技术继承了传统电工技术的模式优点，并做出了适应现代社会发展的一系列调整和改变。电子电工技术在电力系统中的重要作用，主要表现在以下几个方面：1）优化电能使用。在确保整个电力系统可以正常运行的前提下，通过对电能资源的整合和合理配置，电子电工技术实现了对电能的大幅度优化，并逐渐推广于电力系统的各个环节；2）实现机电一体化。随着高端电子科技的发展和新型产业对电子技术的研发应用，通过对传统产业进行全面的电子电工技术的处理和改造加工，在保障电力系统在计算机互联网络下的稳定和运行安全的同时，实现了其在新型机电一体化产业上的发展；3）促进电子技术智能化。要使电子电工技术达到智能化，首先要保障信息、功率的和谐发展，在此基础上促进电子电工技术和微电子技术的一体化进程，着力推动电力系统的二次革新；4）指出系统工频的发展方向。在电子电工技术的背景下，欲使机电设备在向小巧化发展的同时加快系统响应速度，就需要突破传统运作模式，并以之为基础进行系统变频化和高频化的技术研究，确保和支持电力系统的正常运行。
2电子电工技术的应用
电子电工技术在电力系统中的应用非常广泛，具体以其在以下几个方面的应用为主。
2.1发电环节
在发电环节，如何有效利用和改善发电系统的发电机组，涉及到电子电工技术的实际应用。1）静止励磁。静止励磁普遍运用于大型电厂的发电机组。电子技术替代传统励磁机，提高了电厂发电机组的运作效率；2）变速恒频励磁。在水力发电中，水流量和压力大小影响发电效率；在风力发电中，风速决定发电的多少。通过电子电工技术的调整，使机组自转速和电流频率保持一致，可以取得最大效率，如变频电源的具体应用；3）机泵的变频调速。高低压电进行互转时，用变频机代替风机水泵变频器，可以达到效率的最大化。但这方面的研究还有所不足，需要加大人才的培养力度；4）太阳能系统。作为本世纪核心清洁能源，太阳能发电的实际应用有着重要的战略意义。大功率电流转换器是太阳能发电的技术核心，目前，我国以单独系统运作占大多数，而美国加州电厂拥有着太阳能发电的核心技术。
2.2输电环节
在输电环节，高压直流电、柔流电输电技术和静止无功补偿器的应用涉及到电子电工技术的具体运用。1）柔流电输电技术。电子电工技术结合机械控制技术，可以确保输电水平和输电系统的稳定，有效减少不必要的电量损耗。而柔性输电设备的应用，大大增强了电流在输送中的安全性和稳定性；2）高压直流电输电技术。晶闸管和换流阀的出现减少了变压器的使用，增强了转换设备的移动能力，在加强设备市场竞争力的同时也节省了电厂运作成本；3）静止无功补偿器。以晶闸管为基础代替传统电气开关，可以迅速而准确的控制电器，但这种系统目前我国尚未研发成功。
2.3配电环节
在当前配电环节中，对于电能的质量控制是急需解决的问题。想要提高配电质量，对配电系统在电压、频率、谐波及非对称条件上都提出了更高的要求，而电子电工系统在用户电力技术上的应用，就很好的解决了配电过程中供电的安全性和稳定性问题，保证了供电质量。
2.4节能环节
在节能环节，需要改变电动机转动速度，改良电动机自身性能，才能充分发挥电动机的节能作用。运用电子电工技术，以调速控制代替传统挡风设备，优点是效率高、耗能小、适用范围广也相对准确；缺点是成本高，容易损伤电网，对于小型电厂并不适用。目前，这项技术在国外已经发展成熟，而我国正处在推广应用的阶段，可以从提高有效功率和减少能源耗损层面入手，在保证电力质量的同时节约能源。
3结论
关键词：数控机床 控制技术
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。
一、数控机床的优点与缺点
(一)数控机床的优点
对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。
加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。
生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。
良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。
自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
(二)数控机床的缺点
数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类
按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。
按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。
按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
四、数控机床控制技术的发展趋势
