发布时间：2023-09-25 17:40:06
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的机电一体化的基本概念样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：机电一体化；概念；核心技术；应用
Abstract: the development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution. In engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development. This article mainly for mechanical and electrical integration concept, core technology, mechanical and electrical integration advantages and application of a simple discusses, for we exchange.
Keywords: mechanical and electrical integration; Concepts; The core technology; application
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
一、机电一体化的基本概念 机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。
二、机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：
机械本体技术。
现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
传感技术。
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
信息处理技术。
为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
驱动技术。
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件- 传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
接口技术。
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。
（六）软件技术。
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
三、与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 （一）使用安全性和可靠性提高。
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。（二）生产能力和工作质量提高。
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。 （三）使用性能改善。
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作（四） 具有复合功能并且适用面广。
随着现代科学技术的不断发展和进步，我国的社会经济建设得到了很大的提高，其中机电一体化技术的逐步发展和成熟应用，为我国的经济发展提供了强有力的动力，成为我国经济发展中的重要技术支撑。本文从机电一体化的基本内涵入手，分析该技术在汽车制动系统中实际应用，以期为汽车的生产制造提供有意义的参考。
【关键词】汽车制动系统 机电一体化 应用
近些年来，随着我国科技的迅猛发展，以及计算机应用的全面普及，促进了机电一体化学科的产生。在机械制造业中，机电一体化以其独特的优势，不仅有效提高机械制造的生产效率，更可以为产品质量保驾护航，从而发挥着无可替代的作用。
1 机电一体化的基本概念
机电一体化又被称为机械电子学，是由计算机技术、信息技术、机械技术、电子技术、控制技术、光学技术等相融合构成的一门独立的交叉学科，具有较强的综合学科性质，内容丰富，涉及面广。目前，机电一体化发展方向主要指向智能化、模块化、网络化、微型化以及系统化等。
机电一体化因其高科技属性，具备了以下几项特点：
1.1 安全系数高
通过设置警报系统、安装检验以及保护程序，可以有效应对突发事件，通过开启安全防护模式的方式，避免安全事故发生和减少事故造成的损失。
1.2 精确性好
由于机电一体化的数字化特征相当明显，对于机械制造的精确性有着非常大的帮助，能够有效提升生产的性能。
1.3 简单高效
通过运用数字加工和程序编辑等计算机应用技术，机电一体化能够快速完成机械的制造与加工，使用性能相对较高。
1.4 功能多样
由于机电一体化本身就脱胎于多门学科的融合，应用范围相当广泛，而且具有较强的适应性，其市场前景值得期待与展望。
2 汽车制动系统中机电一体化的应用背景
自从一百多年前汽车发明以来，汽车制动系统历经数个发展重要阶段，逐渐由最初的一组简单的机械制动装置演变为传统油液制动系统与防抱制动系统（ABS）平分秋色的局面。随着人们对安全出行的要求越来越高，加之汽车生产行业竞争的日趋激烈，汽车质量和性能越来越成为人们购车、用车的重要参考依据。作楸U掀车行驶安全的汽车制动系统，其重要地位是不言而喻的，因此对于汽车制动系统的进一步优化发展的呼声也日益增长。在此情况下，机电一体化技术的成熟给汽车制动系统的改进和完善提供了全新的思路，通过在汽车制动系统中应用机电一体化技术，用电路控制替代油液控制的全新系统将随之出现，从而实现汽车制动系统的跨越式发展。这个系统，将电线作为能量的唯一传递媒介，通过数据传递电信号，从而有效缩短了汽车制动反应的时间间隔，该技术被称为BBW系统。
3 在汽车制动系统中机电一体化的应用技术
3.1 相关主要技术
机电一体化涉及的主要技术，包括以下几种类型：
3.1.1 基础技术
机电一体化的基础，仍然离不开机械技术，但BBW系统的机械技术，不同于传统的机械技术，其对于精密性的要求相对较高。由于运用了机电一体化的技术，电子技术逐渐取代了过去许多由机械来实现的操作，而电子技术的特殊性和自身局限性，决定了对数字及信号的控制的精密性要求更高。
3.1.2 信息技术
信息技术的主要内容，是对信息进行数字化管理，通过传输汽车零部件的各项数据，统一在信息处理器中进行集中处理，并经过系统控制技术，提高信息管理的质量和效率。
3.1.3 传感技术
在经过测量信号检测器后，由信息处理装置接收各项参数，从而保障设备的数据信息的快速全面处理。
3.1.4 自动控制技术
自动控制技术能够帮助对汽车进行精准定位，并且能够自动调节汽车的状态，提高汽车运行的稳定系数和安全性能。
3.1.5 驱动技术
在该技术中，机电一体化主要是根据控制系统发出的指令，由执行元件完成传达任务，一方面将指令传达给执行组织，另一方面将执行效果回馈控制系统。
3.2 BBW系统的核心技术
BBW系统的重要组成部分，由ECU中央电子控制单元、车轮制动模块以及电子踏板模块三部分共同组成。由于其传递的是电流而非压缩空气或者液压油，传递的媒介是电线而很少用到机械，因此可以减少传感设备以及管线通道。
BBW系统运作的主要原理，是踩下汽车的制动踏板，启动汽车制动装置，该踩踏的信号就通过脚踏板进行传输，信号传输的终端是电路控制板块，再经电子控制机械的功能单元启动电机部位。此时，经过皮带、齿轮等机械装置的相互作用，丝杆开始发生旋转，沿着其旋转的方向，止推螺母进行移动，并且在移动的过程中与制动品的活塞部位发生摩擦，进而压制制动的摩擦片，将其压制在制动盘当中。上述这一系列动作完成时，也就实现了对汽车的制动操作。
如果需要解除对汽车的制动，重新启动汽车开始行进，就要松下制动脚踏板，使止推螺母沿着丝杆旋转的反方向自动恢复原来的状态，从而使压制逐渐减轻直至消失，此时制动活塞器就会因压力的产生而使密封圈恢复初始状态，如此一来，制动盘由于平衡被打破，促使制动活塞器回归到原来的位置，制动盘与制动摩擦片也就相互脱离了。
3.3 完善BBW系统的相关技术
BBW虽然给汽车制动系统带来了相当大的变革，但同时也存在一些亟待解决的问题。一是控制系统的失效处理问题。由于不存在独立的主动备用制动系统，不论是ECU元件失去效用，还是传感器失灵，抑或者是制动器本身或线束出现故障，都需要一个备用系统以保障制动的基本性能，在电子控制单元发生故障时，自行启动且不会影响到现有系统的完整性。二是抗干扰处理问题。目前的抗干扰技术主要分为两种，即对称式和非对称式的抗干扰处理技术，能够为汽车在行驶过程中减少和避免其他信号的干扰提供充分的保障，但各有各的优点和缺点。三是控制系统的模块化处理。由于不同的车型对软件和硬件的需求不同，如何实际汽车制动系统的兼容性，以适应各种车型的需要，从而实现模块化处理，是一个重要的难题。
4 结语
BBW系统的应用，能够在最大限度范围内提高汽车制动的安全性，对汽车制动系统的未来发展具有十分重要的作用。BBW是未来制动控制系统的发展方向。尤其是近年来随着电子元件成本的一路下滑，机电一体化已经不再是难以企及的高昴技术与设备，不仅是汽车制造业，更会在各行业领域中得到广泛的运用，从而使人们的生活越来越便捷，越来越舒服，也越来越安全。
参考文献
一、本课程性质、地位和任务
性质：《机械工程控制基础》是机电一体化专业本科段计划规定必考的一门专业基础课。其目的在于使考生能以动态的观点而不是静态的观点去看待一个机械工程系统。
地位和任务：其从信息的传递、转换和反馈角度来分析系统的动态行为；为采用控制的观点和思想方法解决生产过程中存在的问题以及为了使系统按预定的规律运动，达到预定的技术指标，实现最佳控制打下基础；也为后续课程以及从事机电一体化系统设计打下理论基础。
二、课程教学的基本要求：
1、深刻理解并熟练掌握采用集中参数法建立机、电系统的数学模型；拉普拉斯变换在工程中的应用；传递函数与方块图的求得、简化和演算等。
2、深刻理解闻熟练掌握典型系统（特别是一阶系统）的时域和频域特性。
3、掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据的基本方法，并能判别系统的稳定性。
4、了解系统识别的基本原理及相应的方法。
5、掌握线性系统性能指标以及相应的系统综合校正的方法。
三、本课程与其他课程的关系
学习本课程之前考生应具有一定的数学、力学和电工学基础，同时应具有一定的机械工程基础知识，以便使考生顺利掌握机械工程教学模型的建立以信相应的运算。
四、教学实数分配表
适
用
专
业
章节
序号
章节名称
课堂
讲授
其它
（练习）
小计
机电一体化专业
一
绪论
1
22
二
拉普拉斯变换的数学方法
6
三
系统的数学模型
6
四
系统的瞬态响应与误差分析
6
五
系统的频率特性
6
六
系统的稳定性
5
七
机械工程控制系统的校正与设计
4
合计
34
22
56
五、大纲内容
第1章
绪论
一、教学目的：
通过本章学习了解机械控制工程的基本概念，它的研究对象及任务。了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类。本章中介绍的一些技术上的名词术语、定义等以后章节会经常用到需要熟记。
二、教学内容：
1、机械工程控制的基本含义
2、机械工程系统中信息传递、反馈以信反馈控制的概念
3、本课程特点及内容简介
三、教学重点：
1、机械工程控制的基本含义。
2、信息的传递、反馈及反馈控制的概念。
第2章
拉普拉斯变换的数学方法
一、教学目的：
通过本章的学习明确拉普拉斯（简称拉氏）变换是分析研究线性动态系统的有力工具，通过拉氏变换将时域的微分方程变换为复数域的代数方程，掌握拉氏变换的定义，并用定义求常用函数的拉氏变换，会查拉氏变换表，掌握拉氏变换的重要性质及其应用，掌握用部分分式法求拉氏变换的方法以及了解用拉氏变换求解线性微分方程的方法。
二、教学内容：
1、复数和复变函数
2、拉氏变换及拉氏反变换的定义
3、典型时间函数的拉氏变换
4、拉氏变换的性质
5、拉氏反变换的数学方法
6、用拉氏变换解常微分方程
三、教学重点：
拉氏变换的定义，用拉氏变换的定义求常用函数的拉氏变换，拉氏变换的性质及其应用部分分式法求拉氏反变换的方法，用拉氏变换法解常微分方程。
第3章
系统的数学模型
一、教学目的：
通过本章学习明确为了分析、研究机械工程系统（特别是机、电综合系统）的动态特性，或者对它们进行控制，最重要的一步首先是建立系统的数学模型，明确数学模型的含义，掌握采用解析方法建立一些简单机、电系统的数学模型，传递函数定义、特点及推导方法，方块图及其简化法则。了解信号流图及梅逊公式的应用，以及数学模型传递函数、方块图和信号流程图之间的关系。
二、教学内容：
1、概述
2、系统微分方程的建立
3、传递函数
4、方块图及动态系统的构成
5、机、电系统的传递函数
6、系统的状态空间描述
三、教学重点：
建立简单机电系统的微分方程，运用综合基础知识，对系统正确地取分离体并分析受力，注意力和方向，列写系统微分方程。建立系统传递函数概念，系统构成及其传递函数，方块图简化及其绘制。
第4章
系统的瞬态响应与误差分析
一、教学目的：
通过本章学习明确一个系统，在建立了系统的数学模型（包括微分方程和传递函数）之后就可以采用不同的方法来分析和研究系统的动态性能，时域分析是重要的方法之一，明确系统在外加作用激励下，根据所描述系统的数学模型，求出系统的输出量随时间变化的规律，并由此确定系统的性能，明确系统的时间响应及其组成，脉冲响应函数的概念，掌握一阶、二阶系统的典型时间响应和高阶系统的时间响应以及主导极点的概念，系统的误差与稳态误差的计算以及与系统型次的关系。
二、教学内容：
1、时间响应
2、一阶系统的时间响应
3、二阶系统的时间响应
4、高阶系统动态分析
5、瞬态响应的性能指标
6、系统误差分析
三、教学重点：
本章时间响应的基本概念，一阶系统的时间呼应，二阶系统阶跃响应及性能指标，误差分析，误差及稳态误差的定义，位置误差，速度误差的计算，干扰作用下的系统误差计算。
第5章系统的频率特性
一、教学目的：
通过本章学习明确频率特性的基本概念，频率特性与传递函数的关系，系统的动刚度与动柔度的概念，掌握频率特性的两种表示方法以及频率特性与时间响应之间的关系，各基本环节及系统的极坐标图和伯德衅的画法，闭环频率特性及相应的性能指标，为频域分析系统的稳定性以及综合校正打下基础。
二、教学内容：
1、频率特性
2、频率特性的对数坐标图（伯德图）
3、频率特性的极坐标图（乃奎斯特图）
4、最小相位系统的概念
5、闭环频率特性与频域性能指标
6、系统辨识
三、教学重点：
频率特性的基本概念及其两种表示方法、画法及特点，闭环频率特性的性能指标及其计算方法。
第6章系统的稳定性
一、教学目的：
通过本章学习明确稳定性的概念，掌握判别系统稳定性的基本准则，掌握劳斯一胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定判据以及系统相对稳定性的概念。
二、教学内容：
1、稳定性
2、劳斯一胡尔维茨稳定性判据
3、乃奎斯特稳定性判据
4、系统的相对稳定性
三、教学重点：
系统稳定性的基本概念，劳斯一胡尔维茨判稳的方法，乃奎斯特判稳的方法，相位裕量和幅值程度的概念及计算方法和表示。
第7张机械一程控制系统的技术与设计
一、教学目的：
通过本章学习明确在预先规定了系统的性能指标情况下，如何选择适当的校正环节和参数使系统满足这些要求，因此应掌握系统的时域性能指标、频域性能指标以及它们之间
的相互关系，各种校正方法的实现。
二、教学内容：
1、控制系统的性能指标及校正方式
2、控制系统的串联校正
3、反馈和顺馈校正
4、PID校正器的设计
三、本章重点：
各种性能指标的含义及算法，校正的概念，各种校正环节的传递函数及其特点。
六、教材与主要参考书
1.教材
机械工程控制基础，陈康宁主编，西安交通大学出版社，1999年。
2.主要参考书
[1]机械工程控制基础，王馨、陈康宁主编，西安交通大学出版社，1992年。
关键词：数控 机床 系统 设计
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0217-01
一、数控机床机电一体化技术简介
数控机床机电一体化技术的基本概念是指将机械学、电子学、信息处理和控制及专用软件等当代各种新技术进行综合集成的一种群体技术。机电一体化系统主要有五个组成部分：动力、机构、执行器、计算机和传感器，组成一个功能完善的柔性自动化系统，其中计算机、传感器和计算机软件是机电一体化技术的重要组成要素。机电一体化系统具有结构简单、功能多、效率高、精度高、能耗低的特点，与传统的机械产品比较，机电一体化产品至少有以下三个优点：
1、原有的机构产品中增加信息处理装置及相应软件，来替代原有产品的部分机械控制机构，不仅提高了自动化程度，而且能大大提高产品质量，同时也降低了生产成本，提高经济效益。
2以机电一体化技术为主的新型产品，与原机械产品相比，不仅结构简单，而且功能更加丰富，精度也得到提高。
3、将电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，形成综合性优势，可开发出具有多种功能、智能化的高新技术产品。
二、数控机床总体设计原则概述
一个较完善的机电一体化系统，包括以下几个要素：机械本体、能源部分、测试传感部分、驱动装置、控制及信息处理单元，各要素之间通过接口相联系。下面我们进行具体论述：
1、机械部分：机械部分设计与分析将根据机械设计原理提出几种机械设计方案，并对这些方案进行比较选择，阐明设计方案选择的理由以及所采用方案的特点；同时，就设计过程阐述，本人对有关设计进行表述：
本设计是一个主要用于教学实验用的数控铣床系统，是要对零件进行铣削加工的。我们要论证教学实验用的数控铣床系统的总体方案，就需要对该系统有一个整体的了解。要进行总体方案论证，先要熟悉设计参数，我们才能以此为依据进行取舍。下面就是我这次设计的参数：实验用的数控铣床系统，其工作参数如下：机床尺寸（宽×长×高）：760×1475×1400（××）；最大加工范围（X×Y×Z）：400×300×150（××）；主轴电机功率：60（W）；主轴转速：3000（r/min）平；工作台尺寸160×160（×）；空间加工范围170×160（×）；工作台最大承重s50（）；工作速度：0～5（m/min）快速移动速度8m/min；数控机床的结构形式有很多，通过对其主要的结构形式的分析，大体上最常见的可分为如下两类：
首先是工件沿X坐标方向移动的类型，这类机床主要采用的是龙门式结构，其工作的原理为：工作台沿X方向移动。而Y坐标则为打印头在由双立柱及横梁构成的龙门上的运动，既可用于二、三坐标作平面铣削，又可以扩展为四坐标机床用于切割管件和型材，还能构成五坐标机床加工空间曲面。这类机床的规格尺寸较大。另外工件沿X坐标方向移动式结构还有两种悬臂式的结构，一者是为工作台沿X坐标方向移动，另一者为工件及夹具同时沿X坐标方向移动，其规格尺寸都比龙门式的要小。
其次是工件沿X、Y二坐标方向移动的类型这类机床多为单纯用于切割的二、三坐标机床，其切割头悬臂伸出，在水平面内并无移动；而工件则可以沿X、Y两个方向运动，这类机床的结构比较简单，规格尺寸也较小，最大2000x1500（mm×mm）。工件沿二坐标方向移动的类型又可分为十字工作台式和工件与夹具移动式两种；前者工件与工作台连动，规格更小些；后者规格尺寸稍大，工作台固定不动，而工件则由夹具夹持着移动，大多是与自动冲裁技术结合在一起成为可完成切割铣削，冲裁等多种加工功能的多功能机床。
2、电气控制系统方案：要实现对机电一体化的数控机床的有效控制，这样的电气控制系统有多种方案可以选择。其中最主要的是采用：采用单片机的控制系统；采用集成DSP芯片的控制板与PC机相联系的控制系统；采用PLC与PC机相联系的控制系统。各控制系统方案的特点与比较：
采用单片机的控制系统所谓的单片机即是一块集成了CPU、RAM＼ROM（EPROM或EEPROM）、定时/计数器、时钟、多种功能的串行和并行I/O口的芯片。如 Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的单片机还集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起来说，单片机具有如下特点：可靠性好：芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用CPU；程序指令，常数，表格固化在ROM中不易破坏；许多信号通道 都在一个芯片内部，故可靠性高。易于扩展：片内具有计算机正常运行所必须的部件，芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行I/O管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。控制功能强：为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中均有丰富的条件分支、I/O口的逻辑操作以及位处理指令。
而采用PC与PLC相联系的控制系统可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC），则是以微处理器为核心的工业控制装置。它是计算机家族中的一员，是为了工业控制应用而设计的，主要用于代替继电器实现逻辑控制。这种控制装置将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性，灵活通用，易于编程，使用方便等特点，而且随着技术的发展，它的功能早已大大超出了逻辑控制的范围，因此近年来在工业自动控制，机电一体化，改造传统产业方面得到广泛地应用。虽然各种PLC的组成各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU，存储器，输入输出设备（I/O）和其他的可选部件组成。CPU是PLC的核心，它用于输入各种指令，完成预定的任务。自整定，预测控制和模糊控制等先进的控制算法也已经在CPU中得到了应用存储器包括随机存储器RAM和只读存储器 ROM，通常将程序以及所有的固定参数固化在ROM中，RAM则为程序运行提供了存储实时数据与计算中间变量的空间；输入输出系统I/O使过程状态和参数输入到PLC的通道以及实时控制信号输出的通道，这些通道可以有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入等，使PLC的应用十分广泛。
参考文献：
关键词:机电一体化;泵站;应用分析
近些年来,在高速发展的科技以及经济的带动下,各行各业都发生了翻天覆地的变化,微电子技术以及计算机技术、机械技术的发展,最大程度地提高了现代工业化生产水平,其中机电一体化技术是促使工业领域发生全面改革的重要技术之一,而近些年来,由于城市化建设的步伐逐渐增快,作为城市建设的基础设施的泵站的建设以及运营管理方面正在逐渐成熟,但是不可否认,目前的泵站的应用仍然存在一定的问题,影响城市的发展,因此需要研究机电一体化技术在泵站的应用情况,从而提高泵站的使用质量。
1机电一体化技术以及泵站的综述
随着现代科技的快速发展以及人们日益增长的物质需求的带动,很多新兴的技术逐渐成为了社会生产力的支柱,其中作为新时展的必然产物的机电一体化技术的应用范围越来越广,而作为社会基础设施的泵站中,机电一体化技术同样具有着不可取代的重要作用,而为了了解机电一体化机在泵站中的具体应用,就必须对机电一体化技术以及泵站有一定的了解。1.1机电一体化技术的综述。随着计算机技术以及网络技术的发展,社会逐渐向智能化、现代化、信息化的时代转变,因此,不仅是机械技术、微电子技术、传感器技术等多种微小、精准的技术逐渐在日益增长的社会需求的带动下发展起来,同时也衍生了综合性的技术,例如机电一体化技术。换句话说,机电一体化技术就是将目前社会相对先进的一些技术综合起来,并合理的结合,进而使得设备拥有智能化、现代化、信息化的功能,同时提高工作的效率,并解放劳动力,从而促进社会生产力的进一步发展,也正是由于机电一体化技术设备所具有的特性,使得目前社会所使用的绝大多数的大型设备均采取了机电一体化技术。1.2泵站的综述。随着城市化建设的步伐逐渐加快,很多城市的基础设施的建设以及研发已经逐渐迈入了正轨,其中作为城市发展中以及日常生活中不可或缺的重要基础设施之一的泵站,在新的时代下的功能也越来越完善,所谓的泵站是指能提供一定的压力和流量的液压动力以及气压动力的装置和工程,简而言之,泵站就是处理水资源的一种装置,而根据日常工作的处理对象的不同,泵站可分为供水泵站、雨水泵站以及污水泵站3种,由于泵站的功能不同,泵站的辅助设备也各有不同,但是基础设备是一样的,即油箱、电机和泵。泵站的日常工作是保证城市内部水循环的关键。
2机电一体化技术在泵站中的应用
2.1机械技术。自能源危机爆发以来,环保的理念便已经逐渐地融入了时展的主题,人类社会以及自然社会的和谐成为了社会发展的先决条件,而城市化的建设虽然在一定程度上促使国家更快地进入现代化生活,但是城市生活中有很多不便之处,其中水与人们的生活息息相关,为了保证人们日常用水的需求,泵站在飞速发展的现代化科技的带动下逐渐向更为智能化、机械化的角度发展。而其机械化最主要的体现便是电机以及轴承的配件的精确度正在逐渐提高。泵站本身由于体积大、承担的社会责任较多,其启动功率很大,导致大量的能源被消耗,而提高泵站内部各零件的精准度不仅能提高泵站的使用质量以及工作效率,还能降低能源的消耗。2.2信息以及传感技术。信息技术以及传感技术也是泵站机电一体化技术的体现之一。泵站的各个系统的运行质量是关乎泵站日常工作质量的重要屏障,为了能保证泵站的系统参数以及指令能及时、准确的送达,必须提高信息处理设备的可靠性,从而提高泵站的工作质量。传感技术可以实时探测和反映泵站系统的工作情况,已被广泛采用,在泵站的使用中主要体现有电机内部温度的探测、冷却系统的流量测量和监控、实时技术供水池和进水池的水位测量等。这些的应用使得泵站运行性能参数及时反映出来并及时的处理,大大提高了泵站的操作和使用性能。2.3计算机接口以及软件技术。系统所发出的命令能否及时的被处理以及执行取决于泵站机电一体化的软件系统以及计算机接口的统一性,在泵站中,所采用的计算机接口均为统一标准规格,保证了信息传输的稳定性,而标准化的软件也促使系统的命令能够被严格的执行,进而提高泵站的使用质量。而为了使得泵站机电一体化能大范围应用,就必须加强研发,降低研发成本,使得计算机接口以及软件质量有一个质的飞跃。
泵站(电排站)作为城市的防洪和排涝系统的重要组成部分,担负着保护城市防止洪水侵害和避免城市内涝的重要使命,因此泵站实用性和稳定性都非常重要。老式的泵站一直以人手操控为主,性能单一,不但在操作上比较不方便,而且不能及时反映出存在的问题。新式的泵站随着机电一体化技术方面的发展,加入了很多智能化的元素,比如全自动操控系统性,使得操控更加简单和人性化,而且更加安全可靠,比如新式传感器反馈系统的加入,可以全程监控整个设备的运行情况。羚山泵站采用开放式分层分布结构的全计算机监控方式,提高了控制的效率,且设有两个等级的运行控制方式,使得控制效率以及控制精度得到了提高,系统软件采用的是力控监控组态软件,对泵站现场运行情况进行监控及数据采集。因此羚山泵站的监控、控制系统非常合理,进而提高了泵站的工作效率以及使用质量。
3泵站的系统功能
泵站之所以能够成为城市发展中不可或缺的重要基础设施之一,最主要的就是其在处理水资源上的高效性,而为了保证泵站的正常运行,在当今社会泵站必须具备的系统功能包括远程监控功能、自动控制功能、传输网络功能、水质安防功能、报警功能以及分析功能等,其中泵站自动化控制通过处理所采集的数据,控制并调节信息的传输;而运行监视和事故报警能够让工作人员及时知道机组运行状态,特别是通过事故报警系统让工作人员及时知道机组运行存在的问题,以便立即采取紧急操作,以避免产生更大的损失。此外,工作人员可以通过报警系统翻查历史报警记录,更易找到问题所在,以便更快捷的维护;控制以及调节通过计算机监控电脑进行。除此之外,泵站还需具备的必要功能包括统计和制表、人机接口和画面显示等。如对采集的数据与检测事件进行在线计算,打印输出各种运行日志,通过人机接口可以让工作人员利用中控室计算机实现调出画面、显示运行参数和控制调整等操作,画面显示功能让工作人员了解机组运行状况的实时图形,更方便于掌握泵组运行情况。
4结语
综上所述,作为城市的基础设施之一的泵站在满足社会的需求上有着不可或缺的重要作用,特别是在城市化建设步伐加快的今天,而为了提高泵站在供水、处理污水以及雨水方面的能力,对其建设的质量有了更高的要求,因此为了推进泵站向自动化、无人化、智能化的方向发展,就必须将机电一体化技术完美地融合进去。
作者:张寓朝 单位:肇庆市景福围工程管理处
参考文献
[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.
关键词: 高职高专《机电控制系统》课程改革
一、引言
《机电控制系统》是机电一体化专业的一门主要专业课,在该专业的教学过程中占有十分重要的地位。该课程的特点是:内容丰富、理论性强、涉及知识面广、信息量大、比较抽象,综合性和实践性都很强。该课程以常见机电控制系统的分析和工程应用能力的培养为课程主线,有机融合相关多门课程内容。课程总课时定为一学期60学时,主要教学内容分为:自动控制系统的典型环节、机电控制系统的分析方法、自动控制的基本规律与调节器、单回路控制系统、交直流调速系统、微型计算机工业控制等,并且配套开设了相关实验。通过学习,学生既能掌握常见机电控制系统的组成、工作原理、工程应用等知识,又能培养和训练一定的实践动手能力。
但是在教学的过程中,多数学生反映本门课程内容枯燥且学习起来十分吃力、难学,学后不知用在哪里,如何运用;在课堂上忙于做笔记,课后忙于根据公式作大量的习题,考完试后,公式忘掉了,脑子里一片空白。这样的学习效果为学生后续专业课程的学习、毕业设计与就业工作等带来许多问题,不但会挫伤学生学习的积极性和主动性,形成不良的学习风气,产生厌学情绪,而且不利于教师教学,因此,对该课程进行合理的改革很有必要。
二、课程改革的措施
1.教师的改革。
教改的问题,主要是教师的问题。《机电控制系统》的任课老师必须有一个明确的认识,那就是设置本课程的教学目的并不在于使学生仅仅多学一些知识,而是通过该课程的学习,在学生头脑中形成一种稳固的思想,并使他们自己学会找出与本专业的实践结合点,培养一种对知识应用和创造的能力。因此教师在教学过程中一定要重点讲述基本概念、基本原理和基本方法,注重控制思想和工程背景,并将工程的分析、设计实现方法渗入课程的教学中,如PID参数的整定及工程整定等,使学生学会寻找各行业与控制理论的结合点,并去开创新的结合点,从而培养学生应用知识的能力和创新的能力。
2.强化实践教学,实施项目教学法。
《机电控制系统》是一门综合性实践性都很强的课程,但是因客观存在的诸多因素,本课程现有的课堂教学还是以理论教学为主,实验教学为辅,枯燥无味,因此学生的兴趣不高,如果能在教学中引入理论+实践的项目化教学方式,充分利用学校一些现有的教学资源(当然最好是添置一些与生产现场完全一致的微型教具),相信不但可以为学生营造出一种较为轻松活跃的教学氛围,提高学习兴趣与质量,而且通过模拟实际的生产现场,教学效果也会得到较大的提高。
当然,如果有可能与企业合作,学校根据企业的实际要求,适时调整教学计划,将企业的生产任务融入到教学过程中,使学生通过课程学习具备完成企业真实生产任务的能力,通过所获得的成果激发学生的学习动机,提高学习的主动性、积极性,提高学生的合作意识、创新意识与职业素质,那么教学效果更会大大提高。
3.采用现代化教学手段,提高教学效率。
《机电控制系统》课程作为一门主干课程,与很多专业基础课和专业课都有着密不可分的关系,限于课时的原因,再加上板书的内容过多,这门课的很多内容教师难以跟学生交待得更清晰,如果我们能够充分利用多媒体教学和网络资源,不仅可以使有些在教学过程中难以描述的内容通过声音、动画等多媒体课件的方式表现出来,从而增加授课的生动性,提高学生的学习兴趣,而且可以改变教与学的关系,使学生真正成为主体,掌握教学的进度与难度,不懂的地方可以反复地演示,如此必将会大大节省教学时间,提高教学效率。
4.编写教材,使教学内容与时俱进。
《机电控制系统》课程目前所选用的教材与现有课程标准之间有些脱节,因此,教师最好与企业技术人员联合编写适用于企业生产现状的教材及实验指导书,将企业新技术、新工艺融入教材中,实现教学内容与时俱进,与企业生产实际紧密结合,为学生毕业后胜任工作岗位要求,适应职业变化和继续学习打下坚实的基础。适量的习题有利于加强学生对基本概念的理解,加深对被控对象物理结构及其数学模型的理解。教师在选题时要有针对性和目的性,即选那些既能使学生加深对基本概念的理解,又有明确的工程背景的习题,不要过于强调计算,通过解习题,得出一些有工程意义和实用价值的结论,把做习题变成获取知识的一个新途径。
三、结语
总之,针对高职高专职业教育的要求和机电控制系统课程理论性强、知识体系要求高等特点,结合时代背景,教师在教学过程中应改变以往较为陈旧的教学方法,采用多种教学手段相结合的方法,培养学生的学习兴趣,提高课程教学的质量。
参考文献:
[1]刘兰明.高等职业技术教育办学特色研究[M].武汉:华中科技大学出版社,2004.
[2]钟波等.高职机电一体化专业实践教学体系构建的探索与实践[J].北京工业职业技术学院学报,2005.
[关键词]机械电子工程；应用；实践；平台建设
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0110-02
近年来，国务院、教育部等主管部门在政策导向上，引导600余所地方本科高校向 “ 应用技术型高校 ”转型 ，推动建设“应用技术大学”， 我校也以“建设特色鲜明的现代应用技术大学”作为自己的奋斗目标。机械电子工程作为典型的工科专业，对学生的技术应用能力和实践能力的培养尤为重要。
一、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的提出
我校机械电子工程专业2011年开始招生，作为一个实践性很强的工科专业，机械电子工程专业教研室在培养学生的应用能力和创新能力方面做了一些探索和尝试。但是，目前机械电子工程专业还是以传统教学为主，实践教学环节主要以参观、验证性演示为主，学生动手的机会不多，自主设计实验则更少，导致动手能力培养不足。围绕“建设特色鲜明的现代应用技术大学”，培养应用型人才的目标，结合我校工程训练中心和实验室建设，机械电子工程专业教研室通过一系列调研，在现有条件的基础上，提出了“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方案，它为技术技能应用型人才培养提供有力的支撑条件。
该方案与机械电子工程专业建设相结合，通过项目化教学和管理方法，拟解决以下方面问题。
1.通过组装及创新组合出各种典型机构和结构部件，加深对机械原理课程中所学知识的理解与运用，培养学生机构认知、选型、组合及创新的能力；2.培养学生综合运用机、电、液（气）一体化技术进行机械系统创新设计的能力；3.培养学生对各类传感器、单片机、PLC控制器的综合运用，加深对机电控制类课程中所学知识的理解与运用；4.培养学生的综合应用能力、创新思维能力和团队合作精神，提高学生的创造和动手能力。
二、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的实施方法
具体实施方法如下。
1.建立面向课程体系的创新实验支撑条件及关联实验系列。首先打通机械电子工程相关课程的实践环节，包括机械原理与机械设计、机电传动、机电控制工程、机电一体化设计等，完善创新实验条件，以一个机电产品为例开设贯穿课程体系的关联实践系列，如机械本体装配、传动机构分析、单片机与接口技术、等实验系列，使学生更主动地学习、更有效地掌握机电一体化技术的系统知识。
2.以“从做中学”为指导思想，围绕学生的创新设计项目来完成整个课程体系的教学和实验。从专业基础知识学习开始，给学生提出一个具体的机电产品设计项目，使学生能够带着问题来学习和实践，并从中初步掌握科学研究的基本过程和基本方法，养成良好的学习自主性和能动性，培养学生动手和自学能力、发现与解决问题能力、交流协作能力等，达到创新能力培养的目标。
3.结合毕业设计与学科赛事，利用此平台设计制作机电产品实物。利用此平台中提出的一些新颖且可实现的项目，可以逐步从设计到实物制作，参加高层次学科赛事。另外以这些项目为题材设计毕业设计课题，培养优秀毕业设计。利用CAD软件完成所有零件图、部件图和总装图设计，使学生对机电产品的结构和组成等获得较为丰富的感性认识，对机电产品的设计过程和设计要点有基本概念。在设计过程中，通过产品装配、控制编程运行，全面了解机电装备的控制、驱动、传动、测试等技术，并可以综合运用机械制造工艺和工装等知识。
三、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”教学成果
为了检验该教学平台建设的教学效果，机械电子工程专业的老师们在教学中组织学生进行了小范围的试验，取得了比较理想的成果，下面展示其中的一些成果。
1.大学生优秀科技作品――基于STM32单片机的三轴实验平台。图1所示为基于STM32单片机的三轴实验平台。根据实践教学需求，确定了该实验平台由机械本体、STM32控制系统和VB上位机操作软件组成，搭建了该实验平台的机械本体结构，完成了实验平台控制系统的硬件设计和软件设计，制作了三轴实验平台样机，并进行了运动功能试验。通过试验证明，所设计的三轴试验平台能够在有效工作范围内实现圆弧和直线插补，实现了设计要求。
2.江苏省大学生创新创业训练优秀项目――基于MCGS的PLC仿真实训系统。图2所示为基于MCGS的PLC仿真实训系统。该系统为提升 PLC课程实践教学效果，提出并实现了基于组态软件 MCGS的PLC仿真实训系统设计。仿真系统内嵌三个PLC经典控制子系统，各子系统均采用 MCGS 监控系统与西门子 200PLC 控制相结合的控制方案，由 PLC 实现子系统控制功能，由组态软件 MCGS 实现子系统工作过程的动态实时监控。
3.江苏省机器人大赛一等奖――可原地转向横向进出车位的新型机构。图3所示为可原地转向横向进出车位的新型机构。该新型机构针对目前私家车保有量大，道路狭窄，新手驾驶水平不高，机动车掉头和进出车位难度大等问题，设计了一种可原地转向、横向进出车位的传动机构，可以更加高效的利用有限的停车场资源，缓解停车位紧缺和驾驶人员技术不足的问题。通过实验，证明该机构可以实现原地掉头、横向进出车位，具有较高的创新性和实用价值。
4.南京理工大学泰州科技学院优秀毕业设计――剪式升降台液压系统智能测试平台。图4所示为剪式升降台液压系统智能测试平台。该课题针对剪式液压升降台，对升降成了机械分析，设计了实验油路并完成了仿真，设计出了基于PLC触摸屏一体机的控制系统，针对升降台油路中的液压缸建立了基于LabVIEW的检测平台，最后经过半实物实验系统仿真，能够实时反映出油路中的问题所在，降低了出错的几率。
四、结束语
通过对“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方法的探索实践，证明该方法在培养机电专业学生的应用和实践能力方面较传统教学方法更具有优势。通过该方案的实施，能有效的培养和锻炼学生的应用和实践能力，学生能够更好的理解机械电子工程专业的课程体系，对专业知识的掌握和应用也有了质的提升，提高了机械电子工程专业学生的培养质量。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李永祥，雷辉.构建机械创新设计开放平台培养学生创新能力[J]. 中国大学教育，2009（8）：33-35.
关键词：电子技术 学习兴趣 教学方法
连续这几年，笔者一直负责教授电工专业电子技术这门课。机电专业的学生在校期间既要学习强电方面的知识，又要学习弱电方面的知识。学生在第一学期已经学习了电工基础课程，对基本的电路计算已经有了一定的了解，通过学习电子技术，可以进一步熟悉基本电子器件的特征和应用，掌握常见放大电路的工作原理和电路图。由于所教授的学生既有秋季生，也有春季生，并且每年学生的情况也都不太一样，笔者结合这几年的教学经验，对这门课的教学方法谈几点心得。
一、要深入引导，培养学生兴趣
俗话说，兴趣是最好的老师。在兴趣这位老师的吸引和指导下，可以加快学生获得丰富知识的进程。现在的技校学生有相当一部分人认识不到学习理论课的重要性，认为学习理论就是为了完成作业，还有一部分学生认为来到技校只要将实习课学好就行，理论学得好坏无所谓。老师可以试着激励学生去动手和尝试，培养他们的兴趣。比如在学校组织的创意工件大赛上，电工组王老师指导学生做的是旋转LED灯和智能小机器人。在制作初期，学生开始看到一大堆的电子元件和板子的时候，根本提不起任何兴趣，但伴随着一个个的元件焊接到板子上，电路完成，最后看到作品旋转的同时显示出字的时候，学生发出了感叹，感受到了电子的神奇，并且对电子技术这门课的兴趣大涨。现在上理论课，很明显的是听课的人数又多了几个。这种兴趣的延续，是学生学好电子技术这门课的重要保障。
二、确立有针对性的教学方法
1.针对现有的新教材改善教学方法
如在电子技术中，在学习三极管电流分配关系时，书上花了大量篇幅介绍了各极电流的形成过程，又从实验上验证了IE=IB+IC，即发射极电流等于基极电流和集电极电流之和，学生还是将信将疑。如果老师以电工基础中节点电流定律来分析，我们学生就比较容易接受。再如在计算放大电路静态工作点时，对于一般共发射极放大电路，UCE=UCCICRC，学起来很难理解。老师可以换个方式进行分析，应用电工基础中回路电压定律来解释和学习，学生就容易理解了。
2.针对目前的学科体系和学生现状改善教学方法
电子技术目前的学科既呈现多元化，同时又呈现出综合化，而目前学生的基础普遍较差，学习自觉性不强和学习积极性不高，很难在较短的时间内达到学好的目的。这就要求老师要有针对性地对教材进行选学，适当增减、调整学习内容，改变学习方法和进行总结。
如在介绍三极管的放大原理时，尽量避免介绍三极管内部的载流子运动方向，而直接通过实验得出：由于基极电流IB的微小变化，使集电极电流IC发生很大的变化，即利用基极电流IC的很小变化控制了集电极电流IC较大变化，这就是三极管的电流放大原理，很自然地得出了结论。再比如在学习三极管基本放大电路前，适当地复习电学和电工电路方面的知识，学生便能很好地进行分析计算了。技校生学习的内容不应太抽象，否则会挫伤他们的学习积极性。
3.立足教材，采用不拘泥于形式的教学方法
抓基础，弄清基本概念，特别是在今后的学习或生活中常用的概念。弄清基本概念是分析计算的前提，是学好电子技术的关键之一。电子技术内容繁杂，总结归纳十分重要，要注意：重要的不是具体的、个别的知识点，不是各种单一电路的简单罗列，而是要掌握解决问题的一般方法和彼此的内在必然联系。只有这样，才能举一反三，触类旁通，才能在不同的条件下灵活运用所学知识。因此在学习中不断进行总结，学生的成绩才会得到提高。
4.理论教学和实习课题相结合是最好的教学方法
学生一边学习理论课，一边进行电子方面的实习课题，理论和实践相结合，这是加深学生记忆和理解的最好方式。然而，现在的实际情况是理论课在第二学期学习，电子方面的实习教学则安排在第三学期，中间间隔时间过长，学生遗忘的会比较多，不利于知识的掌握。这个问题将在和实习老师进行讨论后，对实习课题的顺序进行调整。
