机电一体化电工技术论文

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一、机电一体化的核心技术

机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。

1)机械技术。是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。

2)计算机与信息技术。信息交换、存取、运算、判断与决策，人工智能技术，专家系统技术，神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

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

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

5)传感检测技术。是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。

6)伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化技术的主要发展趋势

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化技术将朝着智能化、高性能化、网络化、微型化、模块化、绿色化等多方向发展。

2.1智能化

人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在智能化房屋建设上增加人机对话功能，设置智能I／O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.2高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU结构，以多总线连接，进行高速数据传递，采有精简指令集机，实时多任务操作系统并进行处理。设置多重缓冲器，故障诊断，自动检错、纠错，系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

2.3模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事情。例如，研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品，也可以扩大生产规模。这就需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。机电一体化是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。

2.4网络化

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。

2.5微型化

微型机电一体化产品向微米、纳米级发展，体积小、耗能小、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优越性。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.6人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性，更加注重产品与人的关系(人一机的协调)并与人共生(人一系统一一体化)，更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题。

2.7绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化，同时资源减少、生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生并成为时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品具有远大的发展前途。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色。

三、结束语

机电一体化不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。机电一体化是从系统的观点出发，综合应用机械技术、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合目标，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。所以，机电一体化已是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋向，也是我国机械工业发展的必由之路。其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，相关专业技术人才的培养势在必行。随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展具有广阔的天地。