機電一體化技術定義

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機電一體化技術定義范文第1篇

關鍵詞：繼電保護；整定計算；數(shù)據(jù)拼接； 發(fā)展

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

整定計算是保證電網(wǎng)正常運行最為基本的工作，能夠使得故障出現(xiàn)之后繼電保護裝置可以在短時間之內(nèi)做出相應的反應，保護電路并盡快的排除故障。數(shù)據(jù)模型拼接技術是整定計算之中一個很重要的方法，而現(xiàn)在的技術等等方面也面臨著不少的難題。本文通過研究現(xiàn)狀的方式對數(shù)據(jù)拼接的發(fā)展方向做出簡要的分析。

一、整定計算的基本結(jié)構(gòu)

整定計算是針對于數(shù)據(jù)的維修保護，通常都是將所有的數(shù)據(jù)集中起來一同維護管理。我們可以知道數(shù)據(jù)的集中無疑就是數(shù)據(jù)庫的職能了，因而整定計算的基礎就是數(shù)據(jù)庫，其中包括了許多基礎數(shù)據(jù)的內(nèi)容：如接線圖、設備臺賬、基本運行方式、后備保護運行定值、整定計算模板、整定計算原則等多方面的基礎數(shù)據(jù)。其中接線圖主要使用了分層管理的方式，將電壓等級從南方最高的電壓到省內(nèi)最低的電壓分成幾個等級的電壓。基本運行方式有全網(wǎng)運行、各省運行、省間運行等幾種基礎的運行方式。其中全網(wǎng)運行方式的基礎就是各省與省間運行方式兩種。后備保護運行定值由在各省之間的后備保護定值一同組成。而整定計算原則既可以使用全國統(tǒng)一的整定計算原則，同樣可以使用各省自己單獨制定的整定計算原則。

基礎數(shù)據(jù)庫將管理由管理方交給的所有建立的數(shù)據(jù)庫，包括維修、保護等等多個方面的管轄措施。各省電網(wǎng)用戶都會有屬于自己的數(shù)據(jù)庫，自己的數(shù)據(jù)庫也僅對用戶本人所開放，并且所有數(shù)據(jù)的使用登陸等等情況都會有所記錄，保證用戶數(shù)據(jù)的絕對安全。

二、數(shù)據(jù)模型的拼接

1 數(shù)據(jù)模型拼接的基本原理

上文中闡述了如何實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)庫的建立與管理，而數(shù)據(jù)的拼接正是把用戶的數(shù)據(jù)上傳到上級數(shù)據(jù)庫，然后進行拼接，從而形成完整的數(shù)據(jù)庫。拼接的過程大致是下屬電網(wǎng)整定計算系統(tǒng)導出圖形與參數(shù)到XML交換文件，之后經(jīng)過第一次導入完整導入到空區(qū)域。后續(xù)導入即是匹配導入，僅導入修改的部分。其中目標區(qū)域是接受導入源工程數(shù)據(jù)的區(qū)域，這些區(qū)域都存在于目標工程之中。而目標工程指的是某種計算工程并且接受導入的數(shù)據(jù)進行整定計算。

2數(shù)據(jù)交換的原則

數(shù)據(jù)交換的過程中，所交換的文件對數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)參數(shù)進行詳盡的描述，導出時選擇相應的區(qū)域或者選擇部分區(qū)域以及之間的線路進行傳輸。而相對應的，導入的操作之中，文件的交換成為了數(shù)據(jù)交換過程之中最為關鍵的一個部分，要注意到以下幾個方面：（1）導入的過程中，文件的導入必須伴隨著相應的設置以及用戶的確認才能完整的進行，最終保存至數(shù)據(jù)庫之中。（2）交換文件與元件的名稱進行匹配。匹配主要是由兩個方面來進行的，自動匹配以及手動匹配，當然大多數(shù)的系統(tǒng)之中都是優(yōu)先采用自動匹配，而當不能自動匹配成功的時候，只有采用手動匹配的方式來進行匹配。兩種匹配方式都是為了迎合數(shù)據(jù)的分級方式從而進行的，均是逐層匹配。（3）在數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫的過程之中，數(shù)據(jù)庫將會記錄每一次所導入的數(shù)據(jù)所屬的區(qū)域，當下一次相同區(qū)域數(shù)據(jù)導入時，數(shù)據(jù)庫將會將兩次導入數(shù)據(jù)的區(qū)域相互比較，如有缺失的區(qū)域，系統(tǒng)將缺失的區(qū)域提取出來，詢問是否已經(jīng)刪除。而相對應的一次性設備，將不會保存這類的信息。若上述中記錄信息的區(qū)域之中存在有一次性設備，系統(tǒng)將直接進行提示是否刪除。

3 整定計算數(shù)據(jù)拼接的技術難點

整定計算數(shù)據(jù)拼接的主要技術難點主要表現(xiàn)在將下級導出的交換文件與上級網(wǎng)絡進行拼接的過程之中，需要考慮許許多多這兩個方面的差距并做出最為合適的處理方案。其中包括了廠站、線路和其他元件的增加與刪減、名稱的更改、參數(shù)的改動、位置的改動、運行方式的不統(tǒng)一等等。這些不統(tǒng)一在修改的過程中存在的很多必須要注意的方面使得整個修改方案變得更加的困難。首先要確保在拼接之后的數(shù)據(jù)不會有任何的偏差。其次拼接過程中數(shù)據(jù)的修改不能從單獨的一方面進行，并且修改的過程最好能夠完整的展示給每一個用戶，能夠方便用戶的操作，從而提高整個系統(tǒng)修改的實用性。還有另外一點就是基于用戶操作的習慣不相一致，計算機的系統(tǒng)也會有所差異，所以之后整個數(shù)據(jù)拼接過程的優(yōu)化，將會從新程序的開發(fā)以及更新管理方案進行更加進一步的調(diào)整。

三、數(shù)據(jù)拼接發(fā)展方向

基于上述對于現(xiàn)階段繼電保護數(shù)據(jù)拼接的分析，可以看出現(xiàn)在數(shù)據(jù)拼接仍然有不少的難點需要我們進一步解決，其中技術難點與管理上的難題都有所存在，造成現(xiàn)在的數(shù)據(jù)拼接并不是十分科學高效的。故下文之中將對數(shù)據(jù)拼接的發(fā)展方向進行分析研究。

1智能化的開發(fā)將會成為數(shù)據(jù)拼接的主要發(fā)展方向。近些年來，智能化的發(fā)展越發(fā)的迅速，包含了眾多的領域，以至于神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳信息等方面都出現(xiàn)了重大的突破。這些領域因為智能化的介入從而有了飛速的發(fā)展，完全都是因為這些領域之中，復雜的問題計算與研究占據(jù)了十分大的一部分，而繼電保護的一體化整定計算數(shù)據(jù)的拼接無疑也是屬于這一方面的。在數(shù)據(jù)拼接的過程之中會出現(xiàn)很多上下級信息不完全相同進而需要雙方面進行信息檢查的時候，智能化的優(yōu)勢將會體現(xiàn)出來，智能化將會把所有的信息進行比較分析，從而以最快的速度將整個數(shù)據(jù)拼接過程之中出現(xiàn)的差異給予正確的修復，智能化同時也可以更加方便用戶的操作，使得信息的拼接變得更加方便簡潔，而相對于現(xiàn)在的數(shù)據(jù)拼接系統(tǒng)而言，智能化更高強度的加大了數(shù)據(jù)拼接的速率，同時也將錯誤率降至最低的水平之下。

2計算機的網(wǎng)絡化使得整個世界有了新一次的革命，對于數(shù)據(jù)的拼接同樣如此。網(wǎng)絡化同樣應該進入數(shù)據(jù)拼接的處理之中，繼電保護能保護整個電力系統(tǒng)，在故障發(fā)生的同時可以最為有效的排除、切斷故障元件，而數(shù)據(jù)的拼接在整個整定計算過程中顯得格外重要。故障點的探尋等信息的交換，在網(wǎng)絡化的環(huán)境之中，可以將信息更加快速安全的進行拼接整合，使每一個保護單元都可以共享信息以及更加穩(wěn)定協(xié)調(diào)的工作。網(wǎng)絡化使得數(shù)據(jù)信息管理更加方便簡潔，將信息有序的進行排列，在數(shù)據(jù)拼接的過程之中，大大減少了雙方信息不一致而導致的更加復雜的整理修改數(shù)據(jù)。

結(jié)語

本文通過對現(xiàn)在繼電保護一體化整定計算數(shù)據(jù)模型拼接的難點與缺失進行概述分析，對之后數(shù)據(jù)拼接的發(fā)展方向進行了預測，從而發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡化與智能化將會在數(shù)據(jù)拼接的方面占據(jù)更加重要的份額。這兩個方面的發(fā)展將會大大減少數(shù)據(jù)拼接過程之中出現(xiàn)的各種問題，提供更加先進的科學技術以及管理機制，能夠使得整個數(shù)據(jù)拼接過程錯誤率大大下降，也為每一個用戶提供了更加便捷的服務方式。

機電一體化技術定義范文第2篇

關鍵詞：機電一體化；計算機控制；傳感器

1 機電一體化的概念

人類從使用簡單工具到現(xiàn)代的機器發(fā)生了巨大的變化。特別是計算機控制技術出現(xiàn)以后，傳統(tǒng)機械又有了一個飛躍。

機器應該是機械和電器的合成。傳統(tǒng)的機械工程和自動控制工程從專業(yè)學習到工程設計應該一體化。目前，關于機電一體化的定義與概念，許多書籍都是根據(jù)國外書籍的定義和概念而引用。對于國外的概念基本強調(diào)機器人跟數(shù)控機床的概念。雖然，機器人和數(shù)控機床是機電一體化中具有一定代表性的產(chǎn)品，但絕非是機電一體化的全部內(nèi)容，機械的內(nèi)容很多：化工機械、輕工機械、重工機械、紡織機械等。機電一體化強調(diào)的是機械產(chǎn)品的自動化和智能化的問題。

2 機電一體化的基礎知識

機電一體化涉及的知識還是比較廣泛的。在機電一體化設計中常常會涉及到機械做功，液體壓力做功等理論力學和材料力學的相關知識。對于機械零件還涉及到機械零件的加工方法一些工藝性問題。尤為重要的是數(shù)控加工技術。零件的加工精度、材料的選擇都是需要學習的。一些機械零件例如：軸和軸承、齒輪、凸輪、鏈條、鏈輪等可以說是機電一體化設備中應用極廣泛的一類機械零件。對于零件的學習使是我們應具備的基礎。還有自動控制和人工控制的內(nèi)容，電路電器的基本知識。

3 傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息按一定的規(guī)律變換成為電信號或其他所需的形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

傳感器大致可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類。在機電一體化中起著至關重要的作用。常見的傳感器有：壓力傳感器、位移傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器等等。

4 絳兇爸

所謂執(zhí)行裝，就是把從電源、液壓、氣壓等動力源獲得的能量變換成旋轉(zhuǎn)運動或者直線運動的一種裝置。執(zhí)行裝置主要由執(zhí)行元件、傳動原件等構(gòu)成。主要的執(zhí)行裝置有如下幾種：步進電機裝置、伺服電機裝置、普通電機裝置、液壓油缸裝置、液壓馬達裝置、氣壓裝置、氣動馬達裝置。這些機械裝置是控制系統(tǒng)的控制對象，也叫控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置。普通電機裝置也是控制系統(tǒng)的控制對象，如采用變頻器可以控制轉(zhuǎn)速，PLC也可以控制轉(zhuǎn)速和角位移。普通電機采用控制器的控制精度和效率沒有步進電機和伺服電機高，但是在一些控制要求不太高的機電一體化設備中，目前應用還是比較廣泛的，畢竟普通電機價格比步進電機和伺服電機低得多。

5 計算機控

機械設備的控制系統(tǒng)從最初的的強電控制到現(xiàn)在的計算機控制，經(jīng)歷了如下過程：簡單的開關控制――繼電器控制――單片機控制――單板機控制――PLC控制――PC控制。事實上，到現(xiàn)在為止機械設備的控制系統(tǒng)無論從簡單的開關控制，繼電器控制到復雜的單片機控制、單板機控制、PLC控制、PC控制都有它們的使用價值。隨著時間的發(fā)展，使用的比例肯定會按上述順序，前面的越來越少，后面的越來越多。目前來看單片機控制、PLC控制系統(tǒng)在機電一體化應用領域的數(shù)量上應該是最多的。

數(shù)控技術是指用數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是為止、角度、速度、等機械量和開關量，以及溫度、流量、壓力等物理量。數(shù)控技術和計算機控制技術是相互關聯(lián)的。數(shù)控技術的特點：精度高、速度快、可靠性高。

6 機電一體化的設計方法

機電一體化設計類型可分為：

根據(jù)受控對象的不同，進行機電一體化設計；

改進型機電一體化設計；

創(chuàng)造發(fā)明性機電一體化設計；

不同的機電一體化設計類型，也有不同的設計方法。所謂根據(jù)受控對象的不同進行機電一體化設計，也就是不同行業(yè)有不同的受控對象。比如數(shù)控機床、包裝機械一類的受控對象基本上是機械動作；在化工機械中，處理機械動作外還有對溫度、流量、壓力、配比等物理量的控制；也有將化學量作為受控對象的，如土壤分析儀對土壤酸堿度、鈣、鎂、磷的分析等。當然受控對象最多的還是機械動作問題。

改進型機電一體化設計是應用非常廣泛的一類設計。比如，我國數(shù)控機場普及度不高的現(xiàn)狀的主要原因一方面是數(shù)控機床的售價太貴，對于許多企業(yè)來說很難承擔這筆開支的。所以對現(xiàn)有機床進行數(shù)控化改造，提高現(xiàn)有機床的生產(chǎn)效率和質(zhì)量、節(jié)約成本等起到很好的效果。

在機電一體化設計中，我們主要考慮3部分的設計：機械部分、控制部分、傳感器部分。事實上，為了簡化問題，機電一體化的設計思路完全可以從兩部分來考慮。即機械部分和控制部分，因為傳感器完全可以在控制部分中一起考慮。機電一體化設計發(fā)展到今天，機械部分的設計仍然是這三部分中最重要的部分。過去在機電一體化設計的學習和實際工作中存在一種錯誤的認識和看法：認為機械設計直觀簡單，技術含量沒有控制部分高。這是一種本末倒置的認識。

參考文獻

機電一體化技術定義范文第3篇

關鍵詞：機電一體化；建模；仿真；虛擬原型

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914x（2014）26-01-01

引言

機電一體化技術一般指的是電子、機械和信息技術結(jié)合的一種新型技術，最早在上世紀70年代在西方被提出來，其本質(zhì)是機械技術通過運用信息化技術不和電子技術而達到效能最優(yōu)的狀態(tài)。而目目前機電一體化的建模與方式技術是最新的研究熱點，本文針對這個熱點展開探究。

一、機電一體化技術概述

第一，我國機電一體化技術的發(fā)展與現(xiàn)狀。我國機電一體化技術大體經(jīng)歷了自發(fā)初級階段、蓬勃發(fā)展階段和智能化發(fā)展新階段等三個階段。初級階段機械產(chǎn)品只是通過簡單的電子技術進行了產(chǎn)品優(yōu)化，到了發(fā)展階段則利用了當時興起的計算機、通信和控制技術，機電結(jié)合更為靈活，到了智能發(fā)展階段，機電一體化技術更多地吸收了激光、模糊、信息和神經(jīng)網(wǎng)絡技術等其他學科成果，逐漸形成獨立的技術體系。第二，機電一體化的相關技術。機電一體化主要涉及機械技術、檢測與傳感器技術、信息處理技術、伺服驅(qū)動技術、接口技術、監(jiān)控與診斷技術、柔性制造系統(tǒng)技術等技術。第三，機電一體化技術的發(fā)展趨勢。目前機電一體化主要朝著智能化、集成模塊化、光機電一體化、信息網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化技術方向發(fā)展，朝著技術產(chǎn)品能功能多樣、效率優(yōu)化、智能運行、穩(wěn)定性強的理念發(fā)展，力求讓技術產(chǎn)品向輕盈、超薄、細微、小巧等時尚化方向發(fā)展。

二、虛擬原型技術與機電一體化

（一）虛擬原型技術

該技術是在CAX技術、DFX技術、物理樣機設計技術的基礎上發(fā)展起來的，并且在發(fā)展過程中吸收了信息技術、仿真技術和先進制造技術，讓機電產(chǎn)品的設計智能化和靈巧化，生產(chǎn)效率高效而穩(wěn)定，最終讓產(chǎn)品開發(fā)形成一套從設計到仿真，從分析到復雜的系統(tǒng)化開發(fā)體系。1，基本原理。該技術以CAX技術為基本技術基礎，和以前的串行設計技術比起來，該技術實現(xiàn)了多功能系統(tǒng)的集成化結(jié)合。人們可以通過該虛擬模型技術建立機械模型，通過仿真環(huán)境得到真實實驗參數(shù)，并依據(jù)實驗參數(shù)對產(chǎn)品進一步優(yōu)化，降低開發(fā)成本，縮短周期，提升競爭力。2，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該技術通常以某種可以輸入多種產(chǎn)品參數(shù)的三維實體數(shù)字化模型結(jié)構(gòu)的形式出現(xiàn)，該模型是可變的，動態(tài)的，人們可以依據(jù)開發(fā)和設計需要不斷輸入新的參數(shù)，并得到新的模型結(jié)構(gòu)，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)來優(yōu)化產(chǎn)品設計。3，技術優(yōu)勢。該技術具有能全面反映實驗產(chǎn)品的初始信息、為整個產(chǎn)品的開發(fā)過程提供模型支撐等優(yōu)勢，該技術的運用為制造業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。4，關鍵技術及發(fā)展應用。虛擬原型技術的關鍵技術主要有系統(tǒng)總體技術、支撐環(huán)境技術、虛擬現(xiàn)實技術、協(xié)同仿真技術、一體化建模、過程管理技術、模型技術等多方面的技術，作為一門融合了多個學科技術的新型綜合技術體系，其發(fā)展前景十分廣闊。

（二）虛擬原型技術與機電一體化

虛擬原型技術是一種新型的以多領域仿真技術、先進建模技術、信息管理技術以及交互式用戶界面技術為基礎的綜合性技術體系，與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品開發(fā)設計和生產(chǎn)技術相比起來，其原理和實際運行效率都有很大的幾部。因此，如果能將虛擬原型技術有機地融入到機電產(chǎn)品的設計和開發(fā)中，將會有效促進機電產(chǎn)品開發(fā)效率的提高，并且進一步發(fā)展機電一體化技術。虛擬原型技術與機電一體化技術是相互促進的關系，虛擬原型技術最終將會促進機電一體化產(chǎn)品設計的高效和智能化發(fā)展，而機電產(chǎn)品技術的發(fā)展在解決生產(chǎn)難題的過程中，客觀上又會帶動虛擬原型技術的發(fā)展。下面本文將進一步闡釋這種相輔相成的關系。

三、基于虛擬原型機電一體化的控制仿真設計

第一，概述。以虛擬原型是機電一體化產(chǎn)品的基礎，虛擬原型技術對機電產(chǎn)品開發(fā)設計、電氣、控制等各方面的的數(shù)據(jù)模擬和測試都起到縮短周期、提高研發(fā)效率和節(jié)約開發(fā)成本的作用。聯(lián)合仿真設計主要由三個部分組成：首先是機械模型的建構(gòu)，其次是LabVIEW軟件同機械模型與有機融合；最后是協(xié)同仿真的過程，機電產(chǎn)品實現(xiàn)綜合評定和性能測試。第二，機械特性的仿真設計。機械特性仿真設計主要包括對機械的零部件特性、機械結(jié)構(gòu)、機械動力狀態(tài)、機械運行狀態(tài)等仿真設計的分析。對機械零部件和結(jié)構(gòu)的特性分析主要采用有限元分析。有效元分析主要通過Solidworks Simulation網(wǎng)絡軟件機械零件和機構(gòu)力學的模擬分析，一般要分析機械材料的強度、應力和安全性能，為機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的尺寸、材料搭配以及傳動系型號選擇提供模擬參數(shù)的參考；SolidWorks 與LabVIEW軟件的結(jié)合為機械動力學提供仿真設計環(huán)境，該軟件對力的運動各種元素進行分析研究，提供準確的機械性能和動力分析參數(shù)；機械運動的仿真設計為機電產(chǎn)品的運動參數(shù)、碰撞偵測參數(shù)和運動軌設計參數(shù)等提供科學的參數(shù)分析，為機電產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)和零部件的幾何數(shù)據(jù)確定等提供支持。

第三，機械動力學仿真設計。機械動力學仿真設計一般指的是指在運動條件下給機電產(chǎn)品的部分零件，在不同的引力、壓力和力矩條件下得出機械運動的性能參數(shù)，該仿真設計一般需要SolidWorks軟件的支持。仿真設計所提供的模型能夠?qū)Ξa(chǎn)品在運動條件下進行各部分參數(shù)的測試，并最后通過仿真參數(shù)進行控制變量分析，最后得出機電產(chǎn)品的在現(xiàn)實運行狀態(tài)各部分零件和機構(gòu)性能的表現(xiàn)；并且依據(jù)系能表現(xiàn)，對機電產(chǎn)品中機械結(jié)構(gòu)和零部件幾何參數(shù)進一步進行優(yōu)化設計，直至模擬的運動條件下機電產(chǎn)品各部分指標能達到預期。

第四，機械運動仿真設計。一般來機械運動仿真設計主要是逼真模擬機電產(chǎn)品在運動狀態(tài)下的各部分性能的表現(xiàn)狀況。高度仿真模擬可借助于SolidWorks提供的動畫仿真環(huán)境實現(xiàn)。在動畫仿真模擬環(huán)境中，工程師可以依據(jù)其動畫表現(xiàn)進行性能參數(shù)測試，另一方面也便于生產(chǎn)方向客戶展示其良好的運行性能。SolidWorks軟件可以提供動畫模擬仿真、基本運動模擬仿真、Motion模擬仿真。動畫模擬仿真主要是展現(xiàn)機電裝配體的運動性能，操作人員可以通過添加馬達插件，然后定義軟件驅(qū)動裝配體的各個零部件運動。基本運動模擬仿真與動畫模擬仿真略有區(qū)別，它是通過對機電裝配體上增添馬達插件并定義運動，定義其中的引力和彈簧等基本物理參數(shù)來測試裝配體運動性能。Motio運動仿真主要通過SolidWorks Motion 插件來實現(xiàn)，該仿真形式主要對裝配的零件和結(jié)構(gòu)進行在力、阻力以及摩擦力等力的作用下所表現(xiàn)的性能狀況測試，測試相對更為精確。

四、結(jié)語

機電一體化技術是機械、電子和信息技術的有機結(jié)合，是一門不斷在融合新興的計算機技術、智能技術、生物技術和網(wǎng)絡技術的獨立的綜合性技術體系，而虛擬原型技術有利于降低機電產(chǎn)品開發(fā)的周期和成本，提高機電產(chǎn)品設計和生產(chǎn)的效益，虛擬原型技術的建模與仿真技術能通過虛擬數(shù)字模型的建立來代替真實的產(chǎn)品測試工作，提高產(chǎn)品開發(fā)的效率，縮短周期并節(jié)約成本，機電一體化技術在不斷利用現(xiàn)代技術的基礎上將進一步發(fā)展。

參考文獻

[1] 陳海霞，劉霞. 虛擬樣機技術在數(shù)控機床設計中的應用[J]. 機械制造與自動化. 2011（03）

機電一體化技術定義范文第4篇

【關鍵詞】機電一體化；智能控制；應用

隨著科學技術的高速發(fā)展，電子技術也在迅猛發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)逐漸完善，并且在工業(yè)生產(chǎn)和機械制造中得到了廣泛應用，能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)和機械制造質(zhì)量，已經(jīng)引起了我國工業(yè)生產(chǎn)人員的充分重視。而智能控制在機電一體化系統(tǒng)的背景下應運而生，促進了機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展。智能控制在沒有人操控的情況下可以自動控制目標，實現(xiàn)生產(chǎn)制造，智能控制的功能主要體現(xiàn)在控制程序和控制主體上。目前，工業(yè)行業(yè)對于工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量要求越來越高，而工業(yè)生產(chǎn)受到許多不確定性因素的影響，這就導致數(shù)控管理非常困難，無法控制工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。通過智能控制來代替人工操作，能夠充分發(fā)揮智能控制的優(yōu)勢，有效解決機電一體化系統(tǒng)中的問題，取長補短，使工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量更高、效率更快。因此，如何在機電一體化系統(tǒng)中應用智能控制技術值得廣大工業(yè)人員深思。

1機電一體化系統(tǒng)的概述

1．1機電一體化的定義機電一體化又被稱作為機械電子學，主要指的是把電子電工技術、微電子技術、機械技術、信息技術、信號變換技術、接口技術和傳感器技術等多項機械和電子技術結(jié)合起來，并應用在實際工業(yè)生產(chǎn)中的綜合性技術。1．2機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由硬件和軟件來部分組成，其中硬件組成部分主要包括了電子裝置、計算機裝置和機械裝置，而軟件組成部分主要包括了計算機技術、信息技術、電子技術、機械技術、自動控制技術、系統(tǒng)技術、檢測技術、傳感技術以及伺服傳動技術。其職能組成部分主要包括信息處理部分、動力組成、感知部分、控制部分、執(zhí)行部分和機械運動部分。

2智能控制的概述

2．1智能控制的定義智能控制主要指的是在無人干預的情況下智能機器能夠模擬人類的行為自動進行操作，其主要是通過計算機來完成相關智能操作，提前下達指令或程序，才能模擬人類智能。智能控制相對于傳統(tǒng)人力控制來說更加復雜，但是能夠更好地完成控制任務，達到控制目的。隨著科學技術和社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，智能控制將會面臨更加廣闊的發(fā)展空間，而且運用智能控制能夠很好地解決傳統(tǒng)控制無法完成的復雜控制任務，智能控制更加安全、可靠，對于一些高危操作，只需要設定一段程序，機器就能夠自動代替人力完成操作。傳統(tǒng)控制屬于智能控制的最初階段，在智能控制中包含了許多學科，這些學科相互結(jié)合，能夠起到良好的輔助作用。智能控制理論體系主要基于信息學、自動控制學和人工智能學等多種學科建立起來的。2．2智能控制和傳統(tǒng)控制之間的關系以及對比優(yōu)勢智能控制是在傳統(tǒng)控制基礎上的延伸和發(fā)展，自二十世紀六七十年代以來，計算機信息技術與人工智能技術發(fā)展的速度越來越快，人們?yōu)榱俗尶刂葡到y(tǒng)的控制效果更好，逐漸在控制系統(tǒng)中應用人工智能技術，而人工智能技術的應用，也使控制系統(tǒng)走向了智能控制階段。和傳統(tǒng)控制相比，智能控制系統(tǒng)主要具有這樣幾點優(yōu)勢:(1)智能控制比傳統(tǒng)控制更加高級，是傳統(tǒng)控制基礎上的延伸和發(fā)展，智能控制的結(jié)構(gòu)比較開放，分為各個等級，能夠?qū)Ψ植嫉男畔⑦M行綜合處理，提高了信息的處理效率，同時，利用智能控制來處理信息，更加精確，能夠全面優(yōu)化控制系統(tǒng)的功能。(2)智能控制系統(tǒng)中包含了眾多學科，智能控制理論體系主要基于信息學、自動控制學和人工智能學等多種學科建立起來的，所以智能控制理論體系非常完善，同時對于傳統(tǒng)控制而言更加成熟。(3)和傳統(tǒng)控制相比較，智能控制能夠適用于更加廣泛的范圍，智能控制能夠解決機電一體化中對于控制對象不確定性的問題，安全、可靠地達成控制任務，提高了機電一體化控制效果。(4)智能控制和傳統(tǒng)控制在使用方法上存在差異性，只能控制主要通過數(shù)控模型來進行混合控制，而傳統(tǒng)控制主要通過運動學模型來進行控制，智能控制能夠模擬出多種控制方式，適應各種控制環(huán)境，對于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)起到了重要的輔助作用。除此之外，智能控制中還包含了傳統(tǒng)控制理論，對于一些簡單的問題可以通過傳統(tǒng)控制來完成，而對于一些復雜的問題，就可以結(jié)合二者的優(yōu)勢，來發(fā)揮最好的控制效果。2．3智能控制的特點和類型綜合而言，智能控制主要具有這幾種特點:第一，智能控制的組織性明顯;第二，智能控制的結(jié)構(gòu)變化顯著;第三，只能控制具有非線性特點;第四，只能控制能夠滿足目標的高質(zhì)量、多元化需求;第五，智能控制能夠從總體的基礎上進行優(yōu)化;第六，智能控制包含的學科種類非常齊全;第七，智能控制比較先進。智能控制主要分為這樣幾種類型:第一，分級遞進智能控制系統(tǒng);第二;復合式智能控制系統(tǒng);第三，人工智能型控制系統(tǒng);第四，進化型智能控制系統(tǒng);第五，自主學習型智能控制系統(tǒng);第六，專家型智能控制系統(tǒng);第七，組合結(jié)構(gòu)型智能控制系統(tǒng)。2．4智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢由于智能控制系統(tǒng)的組織功能和適應非常強大，這也是當前機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。在機電一體化系統(tǒng)中應用最廣泛的就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳計算系統(tǒng)。在機電一體化系統(tǒng)中，各個部分相互依存，起到了良好的輔助作用。近幾年以來，我國的智能控制技術已經(jīng)逐漸走向成熟階段，逐漸在機電一體化系統(tǒng)中得到應用，智能控制技術作為一種先進的新興技術，隨著計算機信息時代的來臨，智能控制系統(tǒng)一定能得到高速發(fā)展。

3機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用

近幾年來，智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用得到了廣泛應用，其主要運用于數(shù)控領域、機械制造領域、機器人領域和建筑工程領域，下面就機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用進行深入分析。3．1智能控制在數(shù)控領域中的應用隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，數(shù)控領域是近年來逐漸興起的新型產(chǎn)物，數(shù)控技術的發(fā)展促進了我國工業(yè)的發(fā)展進步。目前，工業(yè)生產(chǎn)對于精確度的要求越來越高，而數(shù)控系統(tǒng)的要求也相應提高。在數(shù)控系統(tǒng)中應用智能控制，能夠提高數(shù)控系統(tǒng)的精確度和可靠性。為了達到智能控制的目的，必須建立數(shù)控模型，結(jié)合應用傳統(tǒng)控制理論，但是對于數(shù)控模型信息模糊的位置，必須運用智能控制才能精確控制目標。在數(shù)控系統(tǒng)中設置安全診斷系統(tǒng)，可以充分利用專家系統(tǒng)和遺傳算法，來對數(shù)控系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進行檢測、預算，從而全面提升數(shù)控系統(tǒng)的預測和控制功能，進一步完善數(shù)控系統(tǒng)。3．2智能控制在機械制造中的應用在工業(yè)生產(chǎn)中機械制造是主要目的，而機械制造的前提就是應用智能控制。在機電一體化系統(tǒng)中機械制造是主要組成部分。目前，我國的機械制造主要通過運用計算機技術和智能控制技術，這也是智能控制在機械制造中的主要應用方式。面對更加先進的機電一體化系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制技術已經(jīng)無法發(fā)揮其作用，在現(xiàn)代化機械制造中，有許多復雜難以預測的數(shù)據(jù)，無法通過腦力運動來計算，必須合理運用智能控制技術，對人類的行為進行模擬，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡來建立數(shù)據(jù)模型，通過傳感器來傳達信息，進而通過智能控制技術來預測處理動態(tài)模擬信息。在機械制造中智能控制的應用主要體現(xiàn)在這些方面:對機械的故障風險進行智能診斷，智能監(jiān)控機械制造的動態(tài)過程，利用智能傳感器來采集信息數(shù)據(jù)。3．3智能控制在機器人領域中的應用模糊控制是機器人控制系統(tǒng)的核心，其操作功能多種多樣，目前，工業(yè)機器人已經(jīng)完全實現(xiàn)了智能化和自動化。為了提高工業(yè)機器人的智能化功能，必須充分運用智能控制系統(tǒng)，使機器人的智能傳感器和視覺系統(tǒng)連接起來，這樣在行走和搬運物品的過程中，才能自動規(guī)避障礙物，并由機器人自行設計合理的路徑規(guī)劃，完全模擬人體行為，來進行各種工業(yè)操作。同時，智能控制能夠豐富機器人的知識儲備系統(tǒng)，讓機器人具備人工神經(jīng)網(wǎng)絡，具備邏輯思維，適應各種工業(yè)操作，把智能控制和工業(yè)機器人結(jié)合在一起，能夠節(jié)省人力，提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。3．4智能控制在建筑工程領域中的應用隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，在建筑工程中越來越多地運用到機電一體化系統(tǒng)，而智能控制是其中的重要組成部分。通過運用智能控制，能夠?qū)ㄖこ踢M行智能化管理。在建筑物內(nèi)部的照明系統(tǒng)中應用智能控制，能夠?qū)φ彰鲿r間和光照強度進行智能化調(diào)配，不僅可以節(jié)約能源，而且能夠讓人們生活更加方便。在建筑物的火警裝置中采用智能控制，通過計算機聯(lián)網(wǎng)通信，攝像頭和智能傳感器來進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)火災險情，可以及時傳達給主機系統(tǒng)，進行智能化處理，智能化預警機制能夠提醒居民撤離，并把信息傳輸?shù)交鹁块T的監(jiān)控電腦中，火警人員能夠及時趕到現(xiàn)場，救援火災。

4結(jié)語

綜上所述，智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用，能夠起到優(yōu)勢互補的作用，有效提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和人們生活質(zhì)量。智能控制和傳統(tǒng)控制相比具有更加顯著的優(yōu)勢，為了充分發(fā)揮智能控制的作用，必須加快智能控制和機電一體化系統(tǒng)的融合應用。

參考文獻:

［1］曲百峰．探討機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用［J］．黑龍江科技信息，2013(20):33．

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［3］王睛睛．基于機電一體化系統(tǒng)對智能控制的有效應用的幾點思考［J］．科學與財富，2015(8):261．

［4］顧子旭．機電一體化系統(tǒng)對智能控制的有效應用的幾點思考［J］．數(shù)字通信世界，2015(6):183．

機電一體化技術定義范文第5篇

關鍵詞：機電一體化；發(fā)展背景；趨勢

【分類號】：TU855

前言：近些年來，隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，推動了不同學科的相互交叉與滲透，并引發(fā)了幾乎所有工程領域的技術革命與改造。再加之微電子技術的飛速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透，機械工業(yè)的技術結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)方式及其管理體系均發(fā)生了巨大變化，目前，關于“機電一體化”含義尚未取得統(tǒng)一的定義，較為普遍的提法是“日本機械振興協(xié)會”經(jīng)濟研究所對機電一體化概念所做的解釋：“機電一體化是在機械主功能、功力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。”隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，“機電一體化”還被不斷地賦予新的內(nèi)容。但其基本概念的含義可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術、微電子技術、信息技術、控制技術、計算機技術、傳感器技術、接口技術等在系統(tǒng)工程的基礎上有機地加以綜合，實現(xiàn)整個系統(tǒng)最優(yōu)化而建立起來的一種新的科學技術。它使生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化，機電產(chǎn)品智能化，極大地提高了生產(chǎn)效率。一場“機電一體化”革命蓄勢待發(fā)。

一。機電一體化的發(fā)展背景

隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，這完全取決于機電一體化技術所存在的優(yōu)越性和潛在的應用性能。

（一） 使用安全性和可靠性提高

機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。機電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機械產(chǎn)品中的可動構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。

（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

（三）使用性能改善

機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作

二.形勢。

我國用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度我國用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

三.機電一體化的發(fā)展趨勢

（一） 智能系統(tǒng)化

所謂智能系統(tǒng)化，是指機電產(chǎn)品系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用模式化和開放式的總線結(jié)構(gòu)，機電系統(tǒng)各部分可以靈活組態(tài)，進行任意組合，這是機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一。另外，機電產(chǎn)品的通信功能大大加強，局部網(wǎng)絡開始被大范圍地使用。總之，未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系，機電產(chǎn)品開始往著生物系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

（二） 微型化

未來的機電一體化將會高度融合微機械技術、軟件技術和微電子技術，所以未來的機電產(chǎn)品系統(tǒng)能進行精細操作，在航空航天、生物醫(yī)學和信息技術等領域都將有廣闊的應用前景。

（三） 規(guī)范化

由于機電一體化產(chǎn)品種類繁多，研制和開發(fā)工作相當復雜，所以需要制定一系列標準來規(guī)范生產(chǎn)過程。在這種形勢背景下，機電一體化開始向著規(guī)范化的方向發(fā)展，如此一來，不僅可以迅速開發(fā)新產(chǎn)品，而且還可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。

（四）網(wǎng)絡化趨勢

計算機技術等的突出成就是網(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)等領域都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。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)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡將各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)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展是為大勢所趨。

（五）綠色化趨勢

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。物質(zhì)豐富，生活舒適；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。

（六） 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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)，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。

（七） 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。 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。