机电一体化的主要特征范文

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一、煤矿电一体化技术的主要特征

煤矿机电一体化技术的特征主要表现为：（1）具有在线监控、自动报警及故障自诊的特征。即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低应用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的应用寿命。（2）具有提高生产效率的特征。例如井下应用的胶带输送机、通风机、提升机等，应用变频起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右，同时生产效率也可以大大的提高（3）适用范围大的特征。机电一体化产品具有复合技术和功能，不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电一体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

二、我国煤矿机电一体化的现状问题

随着现代科学技术的不断发展，各种智能技术的开发与利用，全方位的提高了机电一体化的水准，并且有效地结合了计算机技术的利用。目前我国煤矿机电一体化还存在着很明显的不足，也与西方国家存在明显的差距，但仍然取得了显著进步，这在很多方面都得到了体现：先进采煤机的应用是最明显标志，其不仅大大的提高了产量，还增加了安全性；综合液压支架的应用不仅仅大量减轻了重力的压力，也提高了人身设备的安全；钢丝绳损耗定量检测系统，这一系统就充分利用了计算机的作用，精确的计算了钢丝绳的损耗程度，使安全隐患消失于无形；此外，还有很多其他技术的利用也充分体现了我国煤矿机电一体化的进程，例如：提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC30/30煤V用斜巷防跑车挡车装置等等。

虽然我国在机电一体化的进程方面和西方发达国家差不多，但在具体的技术和应用上却还是存在着很大的差距，不仅仅在整体的技术水平和利用范围上存在着明显差距，就算在具体的机械设备上也存在着明显的落后趋势，举例来说：国外现在最流行的一种SL500系列采煤机的各种数据在我国暂时研制不出来，并且在交流变频开采技术等方面也存在着明显的差距，最大的差距是存在于自动化技术方面。

三、机电一体化技术在煤矿生产中的应用分析

1、机电一体化技术在采煤机中的应用分析。电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，其具有以下特征：（1）具有良好牵引特性的特征。可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。（2）可用于大倾角煤层的特征。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。（3）运行可靠且应用寿命长的特征。电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。（4）反应灵敏且动态特性好的特征。电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。（5）结构简单、效率高的特征。电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。

2、机电一体化技术在带式输送机中的应用分析。煤矿带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特征，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。

3、机电一体化技术在提升机中的应用分析。矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备，全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，机械结构大大简化，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，大大简化了电器安装，此外，硬件配置简单，互相兼容。

4、矿井安全生产监控系统的应用分析。多数煤矿的监控系统应用还存在一些问题，主要问题是传感器的不足，并且应用过程中，其稳定性相对较差，应用寿命不足，一些研究所和应用单位在这方面进行了大量的研究，对一些关键技术也实施多次再设计改进措施，但仍然没有得到预期的效果，因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外，由于计算机网络软硬件技术发展很快，运行速度和质量也在不断提高，传输介质由同轴电缆发展到光缆，信息媒体由字符发展到声像，煤矿的安全监控系统有了很大的发展，他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。

四.结语

综上所述，机电一体化技术的应用发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。并且随着微电子技术以及计算机技术的不断发展，机电一体化技术在工程机械领域占据的优势，受到了越来越多企业的重视，其在煤矿开采中具有重要的作用，因此必须加强对煤矿机电一体化技术的现状问题及其应用进行了分析。

参考文献：

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①数控机床的问世是机电一体化发展的开始;

②微电子技术为机电一体化带来勃勃生机;

③可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础;

④激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。机电一体化技术的发展初期,人们的目的是利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,那时研制和开发还处于萌芽状态,而且由于当时电子技术水平不高,机械技术与电子技术的结合还不广泛和深入。其后计算机技术、控制技术、通信技术、大规模集成电路的发展,为机电一体化的发展奠定了技术和物质基础。

二、机电一体化的发展趋势

1、个性化。在知识经济时代,求新、求异、追求个性是消费需求的一个特征,而柔性化为产品个性化创造了技术条件。所以,在信息时代,机电一体化产品将呈现个性化趋势。与此相适应,机电一体化产品的生产模式及观念也在发生改变。因此精益生产、敏捷制造、智能制造、虚拟制造等得以相继出现。

2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代cnc系统就是以此“四高”为满足生产而诞生的。它采用多cpu结构,以多总线连接,进行高速数据传递;采用精简指令集机,实时多任务操作系统并行处理;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。

3、智能化。人工智能可使机器具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,虽然机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能,但依赖高性能、高速的微处理器可使其具有低级智能或人的部分智能,从而达到更精确的控制目标。机电一体化的发展和进步体现在其产品的智能上,智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一。它是在控制理论的基础上,吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想、新方法,模拟人类智能,对诊断过程、人-机接口、自动编程和加工过程等问题进行分析、判断、推理、构思和决策,以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展,以求得到更高的控制目标。

4、微型化。微型机电一体化系统是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物,是机电一体化的一个新发展方向,微型机电一体化产品,泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展,其体积小、耗能小、运动灵活,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,目前已可运用蚀刻技术在实验室制造出亚微米级的机械元件,当将这一成果真正应用到实际产品时,其机械部分和电子元件即可完全集成在一起,组成一种体积很小的自律元件。在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性,是近年和将来十大关键技术之一。

5、绿色化。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。工业的发展,使得资源减少,生态环境受到严重污染。因此绿色化成了时代的趋势,产品的绿色化成了适应未来发展的一大特色。

6、系统化。系统化要求系统体系结构采用开放式和模式化的总线结构,系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。其中,仿生物系统化就是根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,引导机电一体化产品向着生物系统化方向发展。

7、网络化。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的应用使家用电器网络化已形成优势,利用家庭网络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,能使人们待在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,其产品无疑将朝着网络化方向发展。

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中图分类号：TU85 文献标识码：A

引言

在现代化的科学技术的发展过程中，最大程度的推进各个学科之间的交叉和渗透，致使工程领域中技术革命和改造。在机械工程这个领域中，微电子技术与计算机技术不断的向前发展，以及其机械工业中逐渐渗透出来的“机电一体化”，将机械工业的产品机构、技术结构、构成和功能、生产加工方式，以及这一列流程的答理体系都在发生着巨大的变化，是机械工业从传统的机械电气化迈向机电一体化为主要特征的新台阶。

一、机电技术概述

(一)机电技术发展历程

自从经济数控机床走进我们的视线开始，就证明了机电技术的历史开始书写；电子技术注入机电技术新的发展活力和空间；PLC等机械技术的快速发展，其为机电技术的成热提供了坚实的基础；模糊技术、激光技术和智能化的而技术等高新技术促使机电技术跨上新的台阶。

(二)机电技术发展的主要特征

机电技术其实是一门新兴的发展中的边缘学科，其代表机械工业的技术革命的发展方向。自从进入1960年以来，大量刚刚形成的高新技术群体逐渐的走向经济、军事与社会生活中的各个领域，并且深入的渗透，以大规模的的形式向现实的生产化变革。对于高新技术产业转移，其有效的推动了机械生产革命的发展，同时也促进了人类的进步。在机械工程方面，微电子技术与计算机技术应用发展，以及二者向机械工业中渗透而逐渐形成的机电技术，促使机械工业技术结构、功能与构成、产品机构、生产方式和答理发生变化，使工业化的生产从机械电器跨入到机电技术为主要特征的阶段。机电发展到现在，仍然是自身体系所形成的新型学科，但是伴随现代化的科学技术的发展，被注入了新的内容。其最基木的特征我们可以概括为：综合运用微电子技术、机械技术、计算机技术、自动控制技术、信息技术、电力电子技术、传感测控技术、信息变换技术接口技术和软件的编程技术等群体性的技术。依据机电系统的功能目标与优化的组合型的目标，对各个功能单元的合理配置和布局，会在功能上体现数量多、质量高、可靠性高以及低消耗的价值意义，并且导致整个工程技术的系统的优化。

二、机电技术未来发展

(一)光机电技术的发展应用

光学技术的引用，对于光学技术先人的优势的发展实现来说，可以有效的改进机电技术中传感系统、动力系统(能源系统)与信息的处理系统，光电技术的推广对于机电产品是一个重要的发展趋势。

(二)柔性化的自律的分配系统化

在机电技术产品的未来前景里，执行和有效的控制系统是有充足的冗余度，并且有很强的柔性，对于处理突发事件，其能进行较好的解决设计，所以，被设计成为自律分配系统。在自律分配系统的运作环节中，各个相关子系统是完全可以独立工作的，子系统之间又是为同一个总系统进行服务的，并且有自身独立的自律性，可以依据周围环境的改变而作出相应的对策反应。

(三)智能化的全息系统化

在机电技术产品的发展全息性的特点表现的越来越明显，智能化水平也在逐渐的提高。这种趋势的发生主要归功于模糊技术和信息技术的快速发展，其别重要的是信息技术中的软件和芯片技术。不但如此，机电技术系统中的层次化结构也有原有的简单模式转变为复杂的、比较多的冗余度双向联系。智能化的发展对于二十一世纪机电技术发展来说是一个方向性的改变。

(四)仿生物系统化的生物软件化

在日后机电技术的装置对于信息依赖性会逐渐增强，并且在结构上也是处于静态时的，但是又有其不稳定性，相反的是其动态工作环境中却属于相对稳定的。这种现象类似于活生物，机电技术的相关产品走向涵盖生物系统化，但是想走好这条道路还需要一段漫长的时间。

(五)微型化的微型机电化

在半导体的器件制造的利用过程当中的蚀刻技术的应用，已经成功的在实验室中制造出来了亚微米级机械元件。在实际产品中体现这一技术，就可以将机械部分与控制器进行区分了。这时候机械与电子就可以相互融合，传感器、机体、CPU、执行机构等集成为一个整体，体积也会有所减小，并且组成了一种自律元件，这种微型的机械学也是机电技术的发展新方向。

(六)系统化

机电技术的系统化主要体现在系统体系的结构采用开放式与模式化为主的总线结构，机电技术系统的组态可以灵活的掌握。

(七)机电一体化技术的可能性分析

计算机的出现首先为进行人机对话提供厂可能性，人工智能的进展又使机器能对人的各种要求和干顶做出反应并加以适应。机电一体化系统的诞生则使机器与人友好从理想逐渐成为现实。众所周知，机电一体化系统追求机器与电子技术、计算机技术等的有机融合。由于有计算机，它能与人进行各种层次的对话。它具有不同程度的智能，有必要的传感器和灵活的执行机构，因此机电一体化系统有可能适应人的要求，做到与人友好。

三、机电技术发展性策略

可以根据实际的需要进行剪裁与任意组合，与此同时实现多个子系统之间的协调控制与综合性的答理。第二个表现就是通信功能增强，不但使用了R S737，还包括其他通信功能，例如：R S485和DCS人格化。在未来几点技术的发展道路上，将更加注重对机电产品和人之间的人性化的关系，机电技术人格化具有两方面的含义：第一，机电技术产品的推广销售方向面向的对象就是人，在机电技术产品人性化中的职能、人性和情感方面也得到高度的重视，特别是家用的机器人，其智能化的、高层境界就是机电技术的人机一体化；第二，模仿生物的机理而进行的各种类型的机电一体化的研究和制造。但是事实却是大多数的机电技术产品是根据生物的生理活动的启发，根据思路的延伸而研发制造出来的。

所以，机电技术中的技术与产品这两个方面。仅仅是机电技术在上文所提及的群体性的技术有机的融合在一起的一种综合性的技术，而不单单是机械技术，微电子技术和其他的相关技术之间的简单组合或者是拼凑，这就是机电技术和机械加上电气所形成的组合机械电气化之间的在概念上的根木区别。

四、机电产品发展性策略

第一，加强机电技术统筹的安排，进行协调性的发展计划；第二，强化机电行业的行政答理，发挥协调的作用力；第三，对发展环境和支持力度的增大等进行的优化措施；第四，重点发展对象的突出培养，兼顾两个层次：第一个层次，表面上的工作，也就是电子信息技术针对传统的产业所进行的改造工作，这是在传统机电设备基础上植入或者是嫁接微电子(即计算机)装置，促使电子技术与机械在浅层次上相结合。第二个层次，工作方面的提高，也就是在机电技术产品的初始设计阶段，就将电子技术和机械二者相结合考虑，所生产出来的新产品就是

真正意义上的机电技术。

结语

对机电技术了解到机电一体化不是孤立存在和发展的，而是伴随着很多学科技术的研究结晶，这是社会生产力在一定的历史阶段下的必然要求的体现。机电一体化不但包含着科学技术，还融合着技术交叉和渗透，是机电技术得到光明的发展前景。

参考文献：

[1]曹强. 论机电技术发展[J]. 科技与企业,2013,17:304.

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关键词：嵌入式;光机电一体化;工业控制;分布控制

1 前言

机电一体化是计算机技术、微电子技术、光电技术和机械工业技术融合成的一种新兴的综合技术，光机电一体化技术不仅极大推动了社会、经济的发展，还改变了人们对工业控制技术的传统观念。现代化的光机电一体化技术正在朝着微型化、网络化、智能化方向发展，因此，在光机电一体化设备中引入嵌入式技术正迎合了这种需求。将嵌入式控制技术引入光机电一体化设备中，将更能促进光机电一体化技术的快速发展，这是满足机械对象网络化、智能化和复杂化控制要求的需求，机器人技术、办公自动化、智能玩具和数控机床都是嵌入式光机电一体化技术的代表。本文主要对嵌入式控制技术在光机电一体化设备中的应用进行了探讨和研究。

2 传统光机电一体化技术融入嵌入式技术的必要性

传统的光机电一体化技术主要以机械工业技术和电子技术的结合为主要特征，随着经济的发展和人们对自动化控制技术要求的提高，这种技术已经无法适应现代工业对设备可靠性和性能的要求：

（1）设备结构的复杂和控制精密性逐渐提高。计算机技术、网络技术的发展以及产品性能要求的提高，光机电一体化设备的输入输出通道快速增加，使得设备结构更加复杂，进而带来很多不可测的干扰因素，因此要求控制系统进一步提高其抗干扰能力。另外，传统机电一体化设备的实时性要求较高，在一定程度上降低了产品的精密型，而现代机电设备则要求时间和空间上控制系统都能做到精确、快速的控制。这些方面只有依靠嵌入式技术才能找到很好的解决方案;（2）机电一体化设备对网络化的需求不断上升。现代化的控制设备要求控制系统具有网络化特点，即能够通过远程控制、状态报告等对控制系统进行远程监控，这样能够显著提高系统控制的实时性、安全性、智能性和便利性要求，而这一需求是无法通过传统的机电一体化系统实现的;（3）市场的竞争要求降低产品的开发周期，因此对光机电一体化设备提出了新要求。传统的光机电一体化系统中，产品的设计开发周期能够满足当时社会的需求，但是，随着经济的发展和技术的进步，现代化市场的竞争需求要求光机电一体化系统不断改进产品设计和研发方式，以适应现代化产品的要求。另外，机械系统的寿命要比软、硬件系统长，而后期维护工作都是由软件升级完成的。这就需要系统在设计初期就对系统的软件可维护性和可移植性进行考虑。

为了解决上述问题，人们将嵌入式技术融入到机电一体化技术中。具体来说，就是将嵌入式数据的设计和开发理念、相关技术和基础理论融入到机电一体化系统的设计和开发过程中，建立一个以微处理器为核心的具有高可靠性、高性能的嵌入式控制系统，这样不仅满足了被控对象的复杂性控制要求，还具有网络化、智能化的控制特点。

3 嵌入式控制技术在光机电一体化设备中的应用

和其它领域相比，机电一体化设备是嵌入式技术应用最广泛、最典型的领域，在未来的光机电一体化设备发展中具有巨大的发展前景和应用市场。

3.1 工业化机器人技术

工业化机器人的发展从一开始就和嵌入式技术密不可分。机器人技术其实是上世纪50年代提出来的一种数控技术。由于当时的控制方法比较落后，没有达到要求的芯片水平，只是一种简单的逻辑电路系统。之后很长一段时间内，由于智能控制理论和处理器技术的限制，机器人技术没有得到足够的发展。从上世纪70年代开始，智能理论的发展促进了机器人技术的研究。而最近几年来嵌入式技术的高度发展，使得以光机电一体化设备为基础的机器人技术得到前所未有的发展趋势。其中，火星探测车就是一个非常典型的例子。火星探测车价值近10亿美元，是一种高新技术密集型的先进机器人系统，能够不依靠地球的控制进行自主工作。这种机器人由于加入了嵌入式系统，可靠性较高，对完成地面的工作要求起到了非常重要的作用。

3.2 工业控制设备技术

工业控制设备是嵌入式技术应用最为广泛的一类。现在的工业控制设备中，工控机的应用最为广泛，这些工控机通常使用工业级处理器和处理设备，工控要求较高，除了需要对设备进行实时控制以外，还要将设备的状态信息显示到显示器上，这些都对工控机的硬件和软件提出了更高的要求。传统的PCI04总线系统稳定性较强，体积小，因此得到了广泛的推广，但是由于这些系统大多使用Windows系统，因此不属于纯粹的嵌入式系统。另外，工控机和设备控制器是嵌入式处理器应用最为广泛的领域，这些控制处理器占据控制器的核心位置，为控制器提供了丰富的总线接口，因而能够实现数据收集、数据处理、数据通信和数据显示的功能。

3.3 分布式控制技术

分布式控制技术是嵌入式系统应用最早，范围最为广泛的领域之一。目前，世界上已经有数十家公司涉及到分布式控制领域。在工业领域普遍使用分布式控制技术的主要原因包括如下几个方面：

（1）被控对象的种类较多，数量较大，且分布范围较广，因此需要分布式的控制技术;（2）除了生产过程控制外，还希望在管理方面实现控制的自动化。

由于嵌入式系统的小型化、专用化和嵌入式特点，使其非常适合分布式系统的应用，随着近年来分布式系统的发展，嵌入式技术在光机电一体化设备中的应用也越来越广。

4 结论

本文首先对嵌入式技术在光机电一体化技术中的相关应用和理论知识进行了分析，并对嵌入式技术在光机电一体化技术中的应用现状进行了介绍。可以预见，嵌入式技术与光机电一体化技术的融合是未来工业自动化控制领域的发展方向，因此，需要加强嵌入式技术与光机电技术的研究，为光机电一体化系统的发展和完善奠定良好的理论基础和实践基础。

参考文献：

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中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：

引言：机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学,英语称为Mcchatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。一般来说，现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术，同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此，根据整个行业的未来发展来看，整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。

1.机电一体化概要

机电一体化技术的形成机电一体化技术是指在机构得主功能、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。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用计算机技术、机械技术、自动控制技术、传感测控技术、微电子技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、接口技术、及软件编程技术等群体技术，按优化组织目标与系统功能目标，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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。所以，“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面诉述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术和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。机械工程技术有着纯技术发展到机械电气化，属传统机械，它主要功能依旧是代替和放大的体力。但发展到机电一体化之后，其中的微电子装置除可以代替某些机械部件的原有功能之外，还可以赋予许多新的功能，比如自动处理信息、自动检测、自动调节、自动显示记录和控制自动诊断与保护等等。所以机电一体化产品不仅仅是人的手和肢体的延伸，并且人的感官和头脑的眼神，而具有智能化的特点是机电一体化和机械电气化在功能上的本质区别。

2.机电一体化的核心技术

2.1机械本体技术

机电一体化的基础是机械技术，在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应，是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念，对结构、材料和性能实现有力的变更，能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中，借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺，同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等，把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。

机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑，性能需进行总体的一个改善使之更加的有力，重要需进一步的给予有效减轻，精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品，一般都是把钢材当作主要材料，那在重量方面就需进行有效的控制，想要有效的减轻钢材的质量，不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻，对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现，从而在控制方面可有效的改善快速响应特性，有效的将能量消耗进行相应的减少，有效的提升了实际功效。

2.2信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。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。

2.3传感技术

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。功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说，现在主要发展非接触型检测技术。

2.4驱动技术

电机作为驱动结构在社会当中已广泛的被接受并且采用，但在快速响应及效率等诸多方面，仍然存在许多需要继续有效的解决的问题。当前，我国针对内部装有编译器的电机及控制专用组件和传感器，三位于一体的伺服驱动单元正在积极的发展当中。

3.机电一体化在工程机械中的应用

机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起．推动了工程机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用，不但提高了施工工艺，还节约了大量的人力、物力和资源，使工程机械的性能得到了前所未有的提高，无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善，充分满足了现代社会与经济发展的需求。从根本上改变了工程机械的面貌，极大促进了产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏：而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

4..现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势

4.1 高性能化的应用发展

这里面主要包含：高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接，就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机，可同时实时多任务操作系统并行处理，从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。

4.2 微型化的应用发展

微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向，同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品，泛指几何尺寸向微米、纳米级发展，其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，并且其耗能小、体积小、运动灵活，是近年和将来十大关键技术之一。

4.3 机电一体化智能化的应用发展

一般来说，现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上，也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术，而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想，模拟人类智能，这样的技术目前任然在探索和应用中，相信将来是有非常广阔的应用前景。

5.结语

随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

［1］孙永利.机电一体化在工程机械中的应用［J］.农机使用与维修，2009，（1）.

［2］冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011，（7）.

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引言

在工程机械领域，随着电工电子技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多项技术的发展，工程机械的模式从传统单一的机械电气化逐步进化为现代的机电一体化。

1机电一体化技术

机电一体化技术（机械电子工程技术）属于机械工程与自动化。机电一体化技术包含多种类别技术，包含微电子技术、传感器技术、信号变换技术等。机电一体化技术是一种将上述多种技术进行有机融合并加以实际应用的综合性技术，现工程机械领域中，现代化的自动生产设备几乎都应用了机电一体化技术[1-5]。机电一体化技术有以下三大主要特征：（1）与其他学科互相交叉，应用范围广泛；机电一体化技术本身包含了多种其他技术，是一门交叉性特别广泛的学科，融合了其他各个领域的知识，因此机电一体化技术在现实生活中的应用范围广泛、使用频率高。（2）整体最优化；由于应用机电一体化技术进行机械生产效率高超，节能环保，能量消耗率更低，因此将机电一体化技术应用于工程机械领域，可以满足整体最优化的双赢局面。（3）具有丰富的理论及数据支撑；经过长时间的发展与探索，机电一体化技术已经逐步形成了一套丰富的、适用于现代社会的理论体系，为机电一体化技术的科研带来了真实可靠的理论、数据支持。机电一体化技术最早是日本企业界在1970年代左右提出的概念，随着第三次信息技术革命的到来，机电一体化技术也得到了超前发展，应用到的领域及范围也越来越广泛。中国投入机电一体化技术的研究起步略晚，我国在这一领域内面临着更严峻的挑战。为弥补时间上起步晚的劣势，我国不断持续扩大在机电一体化技术方面的科研经费投入。

2技术特点

随着机电一体化技术的大力发展，机电一体化技术的优势也越来越显著，具体体现在以下几方面：（1）安全性更高。现代的机电一体化设备本身装有检测系统，确保可以全程追踪设备的工作状态，遇到故障便会启动机器设备保护机制，因此现代的机电一体化设备具有很强的安全性、可靠性。解放劳动力的同时，极大提高了生产效率。（2）提高生产效率。生产工作中，机电一体化技术能实现智能化、自动化处理，极大提高了生产效能，节约人力成本，实现产品量化生产，提高企业的市场竞争力。数字化显示的应用，降低了操作的难度，避免了工作人员的重复性操作，节约了人力成本，使得工作更加精准定位。（3）环保和节约能源。由于机电一体化技术的智能化，机电一体化技术做出大量的贡献，减少了不必要的能源浪费现象，提高产量的同时也最大化实现了能源环保。

3在工程机械领域的应用

机电一体化技术对工程机械领域来说，拥有着举足轻重的地位。工程机械领域对于准确度、灵敏度都有着极高的要求，这些机电一体化技术恰恰都可以满足。机电一体化设备本身具有的自我检测系统，相较于普通的监测系统来说，监督效果更强。机电一体化技术和现代智能化技术相结合，应用于工程机械领域，极大提高了机械的生产量，使量化生产成为可能，产品的品质也得到了保证，同时还节约了人力成本，降低了劳动量和劳动强度。机电一体化技术降低了施工难度，增强了施工的安全性，促进了工程机械领域的发展。从功能应用、性能应用从可靠性、操控性来说，机电一体化技术在工程机械领域都发挥着不可取代的作用。

3.1在改造机床方面的应用

在工程机械领域，数控机床是最为重要的机械设备之一，使用频率高，数控机床在加工产品上对准确度、精确度有着高标准，模具若产生偏差，会直接影响产品的质量。机电一体化技术本身对精确度有着高要求且拥有自我检测系统，若把机电一体化技术应用于工程机械领域，则可以有效解决这一问题，提高精准度，使机床朝智能化迈进。

3.2在包装机械方面的应用

在工程机械领域，包装机械设备结构复杂，尤其是在控制连杆方面。一旦这些部分出现损毁或问题，都会给工作人员带来巨大的工作量及维修的难度。将机电一体化技术应用在包装机械方面，则可以化繁为简，使整个工作流程自动化。不但提升了工作效率，也降低了设备的维修费用。

3.3在工程监督方面的应用

机电一体化技术自带检测系统，应用于工程机械上，可以实时监督管理机械的运作状态。与液压系统、制动系统、执行装置联合使用，可以及时发现各种问题并自动报警，方便工作人员精准定位，解决问题，提高生产力，改善机械的使用效率。

3.4对机械作业精确度控制的应用

工程机械领域的工程机械运行有着极高的精确度要求，需符合有关的标准。传统技术很难达到符合相关标准的质量及精确度，将机电一体化技术应用到这一方面，可以取得良好的控制效果，生产出保质保量的产品，实现精确化的机械作业。

3.5在节能环保方面的应用

传统工程机械领域中，设备自身存在影响设备机械功能应用的问题，设备效率低、浪费能源的现象频频出现。将机电一体化技术与电子节能控制器等联合起来，极大提高了能源的利用率，使节能成为可能。

4发展趋势

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中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0080-02

随着我国计算机技术、网络技术和微电子技术的快速发展，其应用越来越广泛，尤其是在机械工业中，机电一体化技术得到了大规模使用，该技术的诞生、普及应用为机械工业的生产方式、技术架构和管理方式都带来了重大的改变，目前，机械工业生产应用已经从原来的“机械电气化”发展到了“机电一体化”。

1 机电一体化的核心技术

机电一体化又被称为机械电子学，是把计算机技术、微电子技机械技术、信息技术、传感器技术、电工电子技术等融合在一起的一种新兴科学技术。通过几十年的发展，机电一体化已经具备自身体系，并且随着科技的不断发展，其内容还在不断的更新和丰富。从系统观点出发，机电一体技术有机集成了计算机技术、信息化技术、自动化技术、微电子技术和嵌入式编程技术等诸多技术学科，其针对机械工业各个功能单元进行合理配置，以优化系统功能为基本目标，实现了高质量、低能耗和可靠性较高的机电一体化产品。

1.1 机械本体技术

对于机电一体化技术来讲，其本体技术是机械技术，其核心是采用高新技术对机械技术进行概念更新，实现机电一体化技术的有机统一。机械本体技术从减轻质量、改善性能、提高精度等方面入手，有效实现材料、性能的变更，从而真正实现体积缩小、重量减轻、刚精度提高和性能完善等要求。机械本体的重量减轻是驱动系统实现小型化的基础，为改进控制功能提供保障，不仅有效提高功率，而且帮助减少能量的消耗。

1.2 信息处理技术

机电一体化和信息处理设备的应用普及以及微电子学的发展进步密不可分。只有提高信息处理设备的可靠性、分时处理的输出入可靠性和模/数转换设备的可靠性，妥善解决标准化和抗干扰问题，提升处理速度，才能促进机电一体化的快速发展。

1.3 传感技术

传感器存在有待提高精确度、可靠性和灵敏度等方面的问题，由于提高可靠性与防干扰有着密切联系，因此多采用光纤电缆传感器的方法。而就外部信息感应器而言，大多使用非接触型的检测技术。

1.4 驱动技术

作为驱动机构，电机得到了广泛使用，但是它在效率等方面存在一些问题，为了有效避免其缺点，控制专用组件—传感器—电机三位一体的伺服驱动单元和内部装有编码器的电机正在被研发和推广中。

1.5 软件技术

软硬件的协调发展，才能更好的带动机电一体化的发展。大力推行软件标准化、陈旭模块化、程序标准化、软件工程等，可以有效提高生产维修效率，减少投入成本，提升市场竞争力。

1.6 接口技术

数据传输格式的规范化和标准化是实现和计算机通信的基础。接口规格的统一为信息的传输和维修提供了极大便利。为了有效解决光耦器信号、电缆非接触化和光导纤维的标准化、大容量化、小型化等问题，科研人员正在努力研发高速串行、成本较低的接口。

2 机电一体化技术的发展前景

2.1 智能化

智能化是机电一体化技术发展的重要方向之一，该方向也是机电一体化和传统机械自动化技术之间的本质区别。机电一体化技术向智能化方向发展，这样就可以使得机械工业产品模拟人类的思维，实现逻辑判断、推理和自主决策的系统功能。智能化是指以自动控制理论为基础，集成计算机科学技术、人工智能理论、心理学、运筹学和模糊数学以及混沌动力学等多学科知识，能够实现高效的机械工业控制。随着诸多学科技术的快速发展，机械工业的大脑——自动控制微机的性能大幅度提高，处理速度高速提升，传感器系统也更加集成化和智能化，因此，其已经为机械工业的嵌入智能控制算法编程创造力更加有力的条件，使机电一体化产品的智能化发展方向更加突出和明显。

2.2 微型化

微型化也是机电一体化技术发展的主要方向之一。作为机电一体化的一个发展方向，微机电一体化系统有效结合了微电子技术、软件技术和微机械技术等高新技术。微机电一体化系统具有很多优势，比如能耗低，体积小，移动方便灵活，其可以在微型空间内进行精细化操作，目前，微机电一体化产品已经广泛的应用于国防、航空航天、医疗器械等诸多领域，具有非常好的发展前景。随着科学技术的不断发展，微电子机械系统向着微米、纳米的方向发展。

2.3 系统化

系统化的主要特征表现在两个方面：一是其系统结构采用模块化和开放式的总线结构，因此可以实现系统的各个组件之间灵活组装，同时可以实现多个子系统之间的综合管理和协调控制。二是系统的通信功能大幅度提高，可以实现远程系统通信。机电一体化在未来的发展过程中，更加注重人们的使用感知度，结合人体自身需要，向智能化、情感化和人性等多元角度发展，注重生物系统化发展。

2.4 网络化

随着计算机技术、通信技术的高速发展，网络技术随之兴起，目前，网络技术已经广泛的应用于人们的生产生活中，为人们的生产生活方式带来了极大的变革。随着网络技术的发展，其已经成为机电一体化产品发展的重要方向，在各种远程自动化控制和视频监控系统中，可以基于网络技术控制各种终端设备。局域网技术和现场总线技术的发展为家用电器网络化提供了技术支持，以计算机为中心的计算机集成家电系统的实现为人们的生活带来快乐和便利。而与此同时，质量可靠，功能齐全、独特的机电一体化产品一经研发和销售，便大受欢迎。由此可以看出，机电一体化产品必将向着网络化方向发展。

2.5 模块化

机电一体化产品的又一发展方向是模块化，它非常复杂、重要，它有利于企业新产品的开发和生产规模的扩大。目前，机电一体化生产制造商非常多，生产的产品应用不同的标准，无法使机电一体化技术具有统一的机械电器等接口。为了保证各个单元和部件的匹配，需要制定一整套的标准，加之企业间的利益冲突，近期内很难完成标准的制定，但是可以通过组建大型企业逐渐实现机电一体化的模块化。毫无疑问的是，机电一体化产品的模块化、标准化、系列化所带来的益处是显而易见的，必将非常有利于机电一体化企业的发展。

2.6 绿色化

工业的发展给人们的生产生活带来便利的同时，也带来了环境污染，受此影响，绿色产品呼之欲出。产品绿色化是科学技术发展的必然趋势，其目标是在产品的整个生命周期中，做到资源利用最大化，把对生态环境的破坏降到最低。机电一体化产品的绿色化是指生产使用时不破坏生态环境，报废后可以回收利用。

3 结 语

总而言之，随着我国科学技术的发展，机电一体化技术的出现并不是孤立的，而是与其他技术相互促进的。机电一体化技术是多学科发展的结晶，是人类社会科技力量高速发展的产物。在使用过程中，机电一体化技术促进了机械工业快速实现战略性的变革，使得传统的机械工业设计理念和方法发生了革命性的转变，因此，大力发展机电一体化技术，促进机电一体化产品的生产，不仅可以改造传统机械设备的需求，而且可以快速推动机械产品向新领域迈进。未来发展过程中，随着机电一体化相关核心技术快速发展，机电一体化的发展前景必将越来越光明。

参考文献：

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科学技术的高度创新带来技术的不断发展，在不同程度上促进了各个学科的前进，包括工程领域的技术改造。在机械工程这个领域中，微电子技术与计算机技术不断的向前发展，以及其机械工业中逐渐渗透出来的“机电一体化”，将机械工业的产品机构、技术结构、构成和功能、生产加工方式，以及这一列流程的管理体系都在发生着巨大的变化，是机械工业从传统的机械电气化迈向机电一体化为主要特征的新台阶。

1机电一体化技术的特征分析

1.1广而强的应用性

机电一体化技术是以机械为母体，以实践机电产品开发和机电过程控制为基础的技术，是可以渗透到机械系统和产品的普遍应用性技术，几乎不受行业限制。机电一体化技术应用计算机技术，以信息化为内涵智能化为核心，开发和生产了性能更好的功能更强的机电一体化系统和产品。

1.2多层次的系统化

机电一体化是将工业产品和过程利用各种技术综合成一个完整的系统，强调各种技术（特别是微电子技术与精密机械技术）的协同和集成，强调层次化和系统化。无论从单参数、单级控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线，直到整个系统工程设计，机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。

1.3整体的最优化

从系统工程观点出发，充分利用新技术及其相互交叉融合的优势，实现机电一体化系统（或产品）的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低损耗、低污染、省时省力等等。如采用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高科技机电一体化技术和系统后，各企业就可以根据社会需求及时调整产品结构和生产过程，几乎不需要重新设计制造工艺设备，大大缩短了整个生产周期。

2机电一体化技术的应用分析

2.1在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

2.2在饮料行业中的应用

机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备，可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。

2.3在钢铁企业中的应用

计算机集成制造系统（（CIMS）企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备间的数字式、双向、多站通信链路，采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。

交流传动技术随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速，由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。开放式控制系统意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享，开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。分布式控制系统（DCS）分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

3机电技术的未来发展趋势

3.1光机电技术的发展应用

光学技术的引用，对于光学技术先人的优势的发展实现来说，可以有效的改进机电技术中传感系统、动力系统（能源系统）与信息的处理系统，光电技术的推广对于机电产品是一个重要的发展趋势。

3.2柔性化的自律的分配系统化

在机电技术产品的未来前景里，执行和有效的控制系统是有充足的冗余度，并且有很强的柔性，对于处理突发事件，其能进行较好的解决设计，所以，被设计成为自律分配系统。在自律分配系统的运作环节中，各个相关子系统是完全可以独立工作的，子系统之间又是为同一个总系统进行服务的，并且有自身独立的自律性，可以依据周围环境的改变而作出相应的对策反应。

3.3智能化的全息系统化

在机电技术产品的发展全息性的特点表现的越来越明显，智能化水平也在逐渐的提高。这种趋势的发生主要归功于模糊技术和信息技术的快速发展，其别重要的是信息技术中的软件和芯片技术。不但如此，机电技术系统中的层次化结构也有原有的简单模式转变为复杂的、比较多的冗余度双向联系。智能化的发展对于二十一世纪机电技术发展来说是一个方向性的改变。

3.4仿生物系统化的生物软件化

在日后机电技术的装置对于信息依赖性会逐渐增强，并且在结构上也是处于静态时的，但是又有其不稳定性，相反的是其动态工作环境中却属于相对稳定的。这种现象类似于活生物，机电技术的相关产品走向涵盖生物系统化，但是想走好这条道路还需要一段漫长的时间。

3.5微型化的微型机电化

在半导体的器件制造的利用过程当中的蚀刻技术的应用，已经成功的在实验室中制造出来了亚微米级机械元件。在实际产品中体现这一技术，就可以将机械部分与控制器进行区分了。这时候机械与电子就可以相互融合，传感器、机体、CPU、执行机构等集成为一个整体，体积也会有所减小，并且组成了一种自律元件，这种微型的机械学也是机电技术的发展新方向。

4结束语

随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

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TAFE（technical and further education）即技术与继续教育的简称，是澳大利亚建立在终身教育理念基础之上特色鲜明的职业教育与培训组织。澳大利亚TAFE课程一般定义为“在澳大利亚资格框架下，以行业组织制定的行业标准和国家统一的证书制度为依据，为满足行业需要而设计的理论知识学习和技能培训并重，且多数是以技能培训为主的一组结构严谨有序的科目组合”。首先，从其定义可以看出，TAFE课程注重职业能力的培养，把职业能力作为其课程设计的核心内容，当然这里的职业能力主要是指从事职业岗位所需要的关键能力；其次，国家认可的培训包是TAFE课程开发的主要依据，培训包不会过时，根据社会的发展、行业企业的需求每3年就会更新或者修订，能力标准和资格证书都包含在培训包的国家认证部分中。

政府的高度重视、行业企业的引领制定职业标准、全国统一与工作岗位相对应的教育和培训证书体系、实践经验丰富的教师队伍等是澳大利亚TAFE课程的特色。我国的职业教育起步较晚，高职教育作为我国高等教育的一个类型，近年来也越来越被重视。大力开展职业教育课程改革，结合我国国情，建设职业能力培养为重点，构建了基于工作过程的课程体系。

一、借鉴TAFE课程，做好机电一体技术专业课程改革

机电一体技术专业是武汉市品牌建设专业，结合机电一体化技术专业建设的实际情况，借鉴了澳大利亚职业教育课程体系培训理念，解构和重构专业课程体系，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目、任务的过程中来构建相关理论知识，并发展专业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行。同时，又充分考虑高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。

1.企业调研及岗位职业能力分析

我国目前还没有澳大利亚职业教育中的类似TAFE培训包。对于人才培养模式，各高职院校根据我国职业教育相关文件要求进行“校企合作、工学结合”的探索。

机电一体化技术涵盖面较宽，是多种技术交叉融合的产物。针对高职主要为地区经济发展服务的特点，以“武汉・中国光谷”为核心，以东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区等国家级开发区为重点，对武汉及周边地区的机电类典型企业及毕业生就业的主要企业进行调研，通过问卷、访谈、研讨等方法，了解企业对机电一体化专业提供的岗位。机电一体化技术目前主要应用在两类企业：机电一体化产品制造企业和利用机电一体化设备生产企业。第一类企业需要做好机电一体化产品的装配、安装、调试及售后服务等工作；第二类企业要求完成机电一体化设备操作和设备的保养维护等。从调查中可以看出，企业对机电一体化技术职业岗位、工作任务及职业能力要求情况各有不同，综合如表1所示。

通过对机电一体化技术专业岗位群中每个岗位的工作任务进行细化，对完成岗位工作任务必须具备的职业能力进行分析并归纳，基于职业能力来构建学习领域课程。

2.课程体系构建

以工作过程为导向，是将典型的工作任务进行教学处理，使其符合高职学生的认识水平和知识技能系统，来建构学习领域课程，实现“教学做”一体化。机电一体技术专业学习领域课程构建如表2所示。

3.做好课程建设，提高教学质量

针对机电―体化技术专业从事岗位，进行任务和职业能力分析，并以项目为引领确定本课程的结构，以岗位职业能力为基础确定本课程的内容，对相应的课程按项目化思路进行建设。现以“可编程控制器技术”课程为例阐述课程如何建设。“可编程控制器技术”是机电一体化技术专业的核心课程，通过改革该课程的教学内容、教学模式、课程考核与评价等，提高了课程的教学质量。

（1）课程教学内容

“可编程控制器技术”课程内容涵盖社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容。由三个项目引领，项目中设有典型学习任务，以“任务目标”“任务描述”“任务实施”“任务检查与评价”“知识链接”“巩固与拓展”六段式贯穿于每一个学习任务，让学生带着任务学习，在完成任务的过程中实现理论与实践知识的融合，突出职业核心能力的培养。项目教学内容如表3所示：

（2）教学模式的设计与创新

教学模式的改革，使教师要从传统的“教”变为“导”，成为教学活动的引导者、组织者、促进者，坚持行动导向教学，采用“教学做”一体化教学模式。

教师布置项目任务，学生在任务的驱动下进行咨询和决策，并借助精品资源共享课程网站、教材等查阅学习资料，制定完成项目任务的计划、步骤，教师对学生决策过程中遇到的问题随时答疑，即“做”中“教”。教师是教学活动的引导者、组织者，学生是教学活动的主体，全程参与了教学活动，通过各个项目任务的实施，学生不仅获得了知识，同时学会了合作、沟通的能力。

（3）课程教学考核与评价

改变“知识型”期末理论考试定成绩的考核模式，转变为对学生技能、综合应用能力、职业素质的考核与评价。在“可编程控制器技术”课程中推行了过程评价与结果评价相结合、理论考核与实践考核相结合、能力评价与素质评价相结合、小组评价与个人评价相结合的考核与评价体系，重点突出了考核与评价的过程化和多元化，取得了较好的效果。

机电一体化技术专业课程，如“单片机原理及应用”“电工电子应用技术”“生产线控制系统维护”等，也做了类似的课程改革。

二、课程改革的成效

学习了国外职业教育的先进理念，将这些先进理念融入到了具体专业建设改革中。经过几年的探索和实践，我院机电一体化技术专业建设也算是小有成效（如下为近两年）：

专业核心课程如“可编程控制器技术”及“单片机原理及应用”等改革教材被教育部立项为“十二五”职业教育国家规划教材；专业学生多次获得了全国职业技能大赛一等奖、二等奖的好成绩；专业教学团队25余篇，申请省市级课题12项，企业技术服务8项，专利7项；专业实训基地被立项为武汉市属高校实训建设基地等。

借鉴澳大利亚TAFE课程，注重职业能力的培养，基于工作过程课程改革是一个长期的过程，不易操之过急，需要我们在实践中不断探索、不断总结，这样才能让高职课程建设与改革持续健康地发展。

参考文献：

[1]孟秀丽，李金涛.澳大利亚证书框架体系对我国高职院校专业建设的启示[J].职教论坛，2012，（09）.

[2]陈晓琴.高职课程标准与职业岗位技能标准对接探究[J].职教论坛，2011，（14）.

[3]机电一体化职业技能培训发展研究课题组.我国机电一体化职业技能应用企业现状及人才需求分析[J].中国培训，2010，（11）.

[4]何琼.机电一体化技术专业课程体系的改革实践[J].职业技术教育，2009，（03）.

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0引言

当前一些先进的煤矿企业、矿井甚至一个采煤工作面的生产能力就能达到500-1000万t/a，例如同煤集团塔山煤矿年生产能力达到了1500万吨。生产能力的提高，与之相适应的配套机械设备应运而生，就采掘工作面的装备而言，美国、德国、澳大利亚等国电牵引采煤机的使用已达到100%，单台装机功率达1530kw，截割牵引速度为10-15m/min，最大牵引速度达到45.9m/min，产量达到40-75t/min；工作面刮板输送机的功率达到1600kw，长度400m，输送机槽钢板厚度达到60-70mm；带式输送机的最大运输能力已达3500t/h，功率1400kw，带宽1.5-1.6m，带速3.5-4.7m/s，最大水平运距2000m（多点驱动）；部分断面掘进机的最大重量达120t，截割头功率达500kw，可切割抗压强度超过100mpa的岩石，最大掘进断面70m2。这些先进机械装备的使用，不仅提高了生产能力，而且使煤矿劳动生产率得以大幅度提高。

1先进的机械装备及电力电子技术

设备的大型化、大功率化，对电力技术也提出了新的更高要求。近年来随着半导体技术、计算机技术、软件技术的发展，电力电子技术也得到迅猛发展，并发生了质的飞跃。它已由50年代的SCR、80年代的GTR、MOSFET发展到现在的第三代电力电子器件IGBT、SIT。第三代电力电子器件还将高电压、大电流的功率器与控制电路集成在一起，形成智能功率控制集成模块。目前最先进的为同步机内装式交流变频提升机，其主回路和磁场回路均采用电力电子器件，实现变频和整流，由于采用交流电机，没有电刷问题，提升机容量可以大幅度增加。电力电子技术在控制采煤机牵引速度上也得到应用，主要是交流变频调速和滑差调速。此外，电力电子技术还应用与带式输送机的调速或软启动控制、风机调速和水泵调速，除了可以提高调速性能外，更主要可以节省能源。以电力电子技术为基础的开关磁阻电机因其启动力矩大、启动电流小、可以频繁重载启动的优点，特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。

2机电一体化

2.1相关概述

机电一体化产品具有“技术”和“产品”的内容，是机械系统和微电子的有机结合，是赋予了新的功能和性能的新一代产品。机电一体化是传统机械工业被微电子技术逐步渗透过程所形成的一个新概念，它是微电子技术、机械技术相互交融的产物，是集多种技术为一体的一门新型的交叉学科。目前，对机电一体化的定义有各种各样的认识，随着生产和科学技术的发展，它将被赋予新的内容。机电一体化不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是为达到取长补短、互相补充的目的而将电子设备的信息处理功能和控制功能融合到机械装置中，使知之更具有系统性、完整性、科学性和先进性。英国、日本、美国和中国生产的部分电牵引采煤机，装备了以计算机为核心的控制和工况监测与故障诊断系统，对采煤机的运行工况及参数进行采集、处理、显示、存储和传输，提供操作指导或控制采煤机做出相应的处理，对电机、轴承等部件进行故障自动诊断。计算机技术与液压控制有机结合，实现了液压支架定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。此外，引进的工作面供电设备采用了微机控制技术，实现故障查询、闭锁、先导保护和控制功能，也是一种典型的机电一体化产品。煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速，近几年来，引进的电液控制软启动在带式输送机上的应用达到很高水平，它利用计算机与液压技术相结合，不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能，而且能监测设备各部分的工况，对不正常状态进行保护，显示故障类型。

2.2计算机控制与网络

随着煤矿现代化进程的加快和安全技术的高速发展，井下各种监测监控系统逐渐增多，如果这些监测监控系统处于相互独立的状态，各种系统自成体系，各自为政，信息不能互通，势必造成通信线路重复投资，重复建设，系统维护量增大，整体可靠性差，维修、维护困难，信息不能综合利用等缺陷。计算机控制技术和网络技术在煤矿的广泛应用很好地解决了这些问题。现在，计算机控制和网络可以覆盖到煤矿井下现场、覆盖到单台设备、单个数据测量点，在地面的任一网的计算机经授权均能直接查阅有关信息，或向井下发送有关信息，各级管理者可以在车间、区队、矿井、企业乃至世界各地实现统一调度、控制和管理。这些网络、控制系统都改变着传统煤炭行业技术和产业结构，给现代化矿井的优化调度、科学管理等带来革命性变化。

2.3机电一体化产品的主要特征

机电一体化产品是一个完整的系统，它的主要的特征是：

柔性化。机电一体化产品往往只需通过软件改变指令即可达到改变传动机构的运动规律，而无须改变硬件机构。

智能化。机电一体化产品可以按照预定的动作顺序或被控制的数学模型，有序的协调各相关机构的动作，以达到最佳控制目的。其控制系统大多数都具备自动控制、自动诊断、自动信息处理、自动修正、自动检测等功能。

最佳化。随着电子技术的发展，为实现某一功能或某一控制规律的方案大大增多了。在设计产品时，可以使机械技术和电子技术有机地结合起来，以实现系统整体的最佳化。

2.4机电一体化是多学科领域综合交叉的技术密集型系统工程

它包括了机械技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术。

⑴机械技术。是机电一体化的基础，它把其他高新技术与机电一体化技术相结合，实现结构、材料、性能上的变更，从而满足减小体积、提高精度和刚性、改善功能和性能的要求。

⑵计算机与信息处理技术。计算机是实现信息处理的工具，在机电一体化系统中，计算机与信息处理部分控制着整个系统的运行，直接影响到系统工作的效率和质量。

⑶系统技术。是从全方位的角度和系统的目标出发，以整体的概念组织应用各种相关技术，将总体分解成相互联系的若干功能单元，找出可以实现的技术方案。接口技术是系统技术中的一个重要方面，是实现系统各部分有机联系的保证，它包括了电气接口、机械接口、人-机（对话）接口，以及远程控制与检测接口等。

⑷自动控制技术。自动控制技术的内容广泛，它包括高精度定位、自适应、自诊断、校正、补偿、再现、检索等控制。

⑸传感与检测技术。传感与检测是系统的感受器官，其作用是将被测量的信号变换成系统可以识别的、具体确定对应关系的有用信号。

⑹伺服传动技术。伺服传动是由计算机通过接口与电动、气动、液压等各类型的传动装置相连接，从而实现各种运动的技术。

4发展趋向

煤矿机电技术及装备的主要发展趋向应当是：跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，以其高适应性、大型化、大功率化、遥控和自动化占领技术制高点；开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等，将逐步成为现代化煤矿机电技术发展的重要标志。

【参考文献】

1敖敏骏.探索煤矿机电技术的管理与实践[J].企业技术开发.2011年15期.

2朱登山.朱伟伟.现代煤炭机电技术应用及前景分析[J].现代商贸工业.2011年14期.

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一、一体化模块教学概述

一体化教学模式是指在企业里学习实际操作和在职业学校学习理论知识平行进行，是企业训练与学校教育密切结合起来。接受双元制职业教育的学生，70%的时间在企业，30%的时间在学校。一体化教学是顺应当前职业技术教育发展而产生的一种教学模式，理论一实践一体化，即将课堂教学搬到实际操作室，把理论教学与实际操作融为一体，通过一体化教师的讲解、演示、巡回辅导等教学手段，让学生通过听、看、练等手法全面调动大脑的学习动机，使学生更快，更牢固地掌握所学知识。其主要特征是强调学生参与教学全过程，强调学生互相合作解决实际问题，强调以模块为基础的经验性知识培养。一体化模块教学模式要求理论教学与实践教学内容的一体化，课程以模块的形式组织，教师在知识、技能、教学能力上的一体化，同时还包含教学场所的一体化、教材教案的一体化、教学组织过程的一体化。

（一）机电一体化模块教学的内涵

一体化模块教学模式要求理论教学与实践教学内容的一体化，课程以模块的形式组织，教师在知识、技能、教学能力上的一体化，同时还包含教学场所的一体化、教材教案的一体化、教学组织过程的一体化。因此，一体化模块教学绝不是理论教学和实习教学在形式上的简单组合，而是从学生技能技巧形成的认知规律出发，实现理论与实践的有机结合。

通过一体化模块教学，实现了理论和实践的高度统一，教学更加直观、更加易学，突出操作技能的训练，使学生既具备必要的理论知识，又具备熟练的操作技能，还具有较强的发展潜能，学生毕业后能很快适应生产岗位，体现技工学校教育的特色，为社会输送高素质的技能型人才。

（二）机电一体化模块教学的基本特征

一体化模块教学具有很多明显的特征，它与传统的教学模式相比较主要具有职业定向性，情境性，互动性，实用性，高效性等基本特征。

1.职业定向性

一体化模块教学能够实现与专业培养目标的一致性。一体化模块教学的教学内容是以模块的形式来划分的，它不仅能满足学校教学大纲的要求，还能根据实际情况与企业生产实践相对应，有的甚至可以与工作岗位相吻合，因此课程的职业定向性十分明确。一体化模块教学的教学形式，以及课程内容都体现出很好的职业定向性。

2.情境性

一体化模块教学把理论教学与技能训练融为一体，学生在教师的指导下，通过对课程，对生产，对社会实践创设有挑战性的问题情境，实现教学与现实情境的沟通与融合。一体化模块教学能使学生在真实的现场来感知所学的内容，能在现实的操作过程中学习专业技能知识，进一步理解消化专业理论知识。

3.互动性

一体化模块教学的学习不是既定的，而是动态变化的，是由模块教学内容和研究方式交互作用而生成的。一方面，学习者不断地从模块课程内容中感知、提取信息，进行“交互”，正确理解事物运动状态与规律的表征，形成自己的心智结构；另一方面，不同学习者具有不同的经验世界，从而对某个问题有不同的看法，通过相互争辩，讨论，交流，实践，共同解决问题，可以形成更丰富、深刻的理解，从而获取更多的知识与经验。

4.实用性

“一体化模块教学”可以实现理论与实践的一体化，课程内容是经过教师反复筛选编制的，课程内容的深度和广度以实际工作需要为尺度的，课程重点在于职业技能的学习和养成，突出“宽基础”和“双融合”的原则。一体化模块教学的课程以能力为导向，能合理的处理专业基础知识与专业技能之间的关系，产学结合，突出实践，从而形成连贯的、全面的、完整的教学体系，具有很强的实用性。

5.高效性

“一体化模块教学"的课程设置打破了原有课程的模式，对知识和技能体系重新组合，删除了那些交叉重复的内容，可以有效的避免讲授知识的重复和理论实训课程的脱节，使学生的专业知识学习和专业技能的掌握相辅相承。

二、确立机电专业一体化教学采取的措施

（一）机电理论和实践一体化教学体系

树立综合职业能力的课程观，确立适合地域经济发展的机电专业的培养目标现代职业教育课程观的主要体现在以下几个方面：第一，课程目标由“知识主体”转变为“学生主体”。教学目标是学生个体以及他们心理和行为的变化。为此要研究学生的认识和学习规律，要使学生的各种学习任务与学生的学习规律保持一致。第二，教育导向要逐步转变为“企业专家导向”。传统的课程的设计通常由教育部门来决定，由于角色和角度的约束，课程往往侧重学科知识的系统性，易脱离市场实际。一体化本位课程则要求更多地听取、吸收、采纳机电行业专家们的意见和建议，以更好地把握职业岗位现在和将来对从业人员的能力要求。第三，综合职业教育能力课程的中心是学生，教师将成为学习的促进者和组织者。为适应个体差异，学生可以有不同的课程内容和学习进度。

（二）构建一体化实训教学场所

（1）在实训基地仿真实训。校内实训基地应满足机电仿真实训f的需要，加大软、硬件设施投入，再造校内实习、实训真实工作场景，使学生在校内基地进行仿真实践，切实培养其职业素养和技能。机电专业教师进行相应实训指导，实现职业技能与职业素养一体化培养。

（2）在校外实训基地现场实训。校外实训基地主要是企业，为高职院校学生提供包括基本技能和综合能力两方面的真实的实践环境。由于学生在校外实训基地是顶岗培训，在各个实训项目中均安排了技能训练。通过有关设备及工具的使用，掌握本专业仪器设备的操作技能并熟悉其原理、结构和性能等，为学生今后工作打下基础。另外，学生在实习期间不仅能取得实际工作经验，还能培养团队协作精神、群体沟通技巧、组织管理能力和领导艺术才能等个人综合素质。

参考文献：

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机电控制技术是机械、电子、计算机和自动控制等技术的有机结合,机械电子工程专业主要培养德、智、体全面发展,并能从事机电一体化产品和系统的设计、制造、运行的工程技术人才。学生通过学习可获得工程师的初步训练,适合到企事业单位从事技术及管理工作。培养目标上主要包括以下几个方面:(1)、系统地掌握机械制图、力学、机械制造工艺等机械工程方面的基础理论、基本知识;(2)、掌握电子技术、微机应用技术、检测与控制技术的基本理论和基本知识;(3)、具有一定的机电一体化产品和系统的设计、制造、使用和维护的综合能力;(4)、具有一定的计算机应用能力。

matlab是矩阵实验室(matrix laboratory)的简称,是美国mathworks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括matlab和simulink两大部分。matlab作为现代数学计算和计算机模拟仿真的应用软件,将高性能的数值计算可视化,提供了大量的内置函数．从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域,已经成为工科学生一门必备的数学工具。本文将机械工程控制的数学建模问题通过matlab来实现,将传统的问题通过现代化的工具实现,以显示matlab在机械控制工程中处理问题的快捷性与优越性。

2 机电控制课程特点

机械控制工程基础是一门多学科交叉的基础课程,机电控制工程基础的基本问题是:建立系统的数学模型;系统分析计算;综合校正确定控制规律。本课程的基本任务,是使学生获得机电控制系统的基本理论,掌握系统的基本分析方法和计算方法。为设计机电控制系统及后继课程的学习和进一步研究学习控制理论打下一定的基础。本课程中应用的数学较多,在控制理论书籍中使用了大量的数学,使得大多数机械类学生学习控制工程感到抽象和困难,对学习这些理论的目的性缺乏认识,影响了学习兴趣,学习效果欠佳。为帮助学生更好地理解基本概念,掌握基本理论和基本方法,将matlab先进控制软件工具以及教改和教学研究成果及学科最新发展引入教学,使学生加深对经典控制理论的理解。仿真实验内容丰富灵活,弥补了传统实验的不足。学生可不受实验室的限制,只要有计算机,何时何地就能进行。从应用情况看,基于matlab的自动控制原理仿真起到了很好的辅助教学的作用,能把抽象的理论知识与可视的图形结合起来,深化理论知识。

3 运用matlab实现系统分析范例

matlab作为一种高性数值能计算软件,其系统控制工具箱主要处理以传递函数为主要特征的经典控制和以状态空间为主要特征的现代控制中的问题。该工具箱对控制系统的建模、分析和设计提供了一个完整的解决方案,是matlab最有力和最基本的工具箱之一。其功能包括系统建模、系统分析、系统设计。在工程控制中有很重要的影响。而早期的控制系统分析过程复杂而耗时,如想得到一个系统的冲激响应曲线,首先需要编写一个求解微分方程的子程序,然后将已经获得的系统模型输入计算机,通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据,然后再编写一个绘图程序,将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。所以matlab控制系统工具箱和simulink辅助环境的出

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现,给控制系统分析带来了福音,只需要几个命令就可实现复杂的人工工作,如图1所示的伯德图与奈奎斯特图的绘制。

4 实践课程教学改革的实施

为了突出重点,突破难点,在课程教学中尽量运用matlab进行范例解析,形象地向学生展现机械控制工程中生硬晦涩的数学内容。为了让学生加强对教学重点的掌握和难点的理解,实现教学目标,由浅入深分阶段实施实践教学。

首先是范例分析阶段:由任课教师提供典型范例,进行深入细致的讲解,并针对不同知识点设计课程作业,深入浅出的帮助学生完成从理论到实践的过渡,使学生掌握最基本的专业技能和基本理论。