机械电子工程发展前景范文

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一、机械电子工程专业简况和发展态势

机械电子工程专业在20世纪80年代较多地被称为机电一体化，被视为是机械工程和自动化专业的交叉学科，是工程科学中的一个跨学科专业。

机械电子工程专业和我们的日常生活中密切相关，例如安全气囊、防滑刹车系统、复印机、行驶模拟装置和自动售票机等一系列产品都是运用了机械电子技术的结果。电子工业、微电子技术和计算机科学的迅猛发展扩大了机械电子工程专业的涉足范围，其不局限于机械制造的某个固定方向，涉及该领域所有分支学科。20世纪90年代初期，机械电子工程作为一个独立专业呈现。曾经，机械电子只是机械工程的一个专业方向和重点课程，甚至被划分在精密仪器技术专业中。今天，已经有很多大学将其列为独立的专业学科。进入21世纪以来，我国工业发展飞速发展，特别是近些年来我国成为“世界工厂”，制造业迅猛崛起，机电方面的人才缺口大幅攀升。MEMS、传感与测控、数字化技术、CIPE、CAD/CAM/CAPP一体化等机械工程学科的前沿课日益引起国内产业界和学界重视，目前，我国相关科技成果产业化水平较高，总体研究水平的国际位次有所上升。

机械电子工程专业开设的主要课程有电工与电子技术、机械制图、工程力学、机械设计基础、机械制造基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、电气控制与PLC、单片机原理与接口技术、数控原理与维修、机电一体化系统设计、先进制造技术导论、微机原理与接口技术、C语言程序设计等计算机应用与程序设计技术、机械设计基础、机械制造工程学、机械CAD/CAM一体化技术、数控技术、精度与测量、液压传动、机电一体化技术、机电控制技术、塑性成形与模具技术、专用机械原理与设计等。实践教学环节有金工实习、电工实习、课程设计、制造工艺实习、机械制造工程学综合实验、精度与公差实验、工程材料及热处理实验、数控原理实验、数控线切割实验、机械创新设计实验、机械零件测绘、机械产品三维造型与快速原型制造实验、机器人控制实验、科技活动、毕业实习与毕业设计等。大体上，机械电子工程专业可细分为机械电子系统（传动和模拟技术，机器和设备，机械人技术及其运动系统，传感和执行元件技术，测量技术和图像处理等），微型，超微型机械（微系统技术，微型和精密仪器的功能组，微系统的测量技术等）和生物机械（机器人技术，生物系统，仿生执行技术，控制和设计，控制系统等）。需要注意的是，不同大学的专业设置存在差异，取决于专业的具体方向和培养重点的不同。例如，上海交大的机械电子工程偏向汽车方向、计算机控制和自动化制造和车辆电子系统的控制研究等，比较民用化。浙江大学传统的机械制造很强，在大型机械的设计和控制，尤其是国防，航空领域的项目很多，毕业生很多在研究所工作。华中科技大学的机械电子工程的主要发展方向是机器人和柔性制造等自动化控制的应用，如大型焊接机器人，流水线等等，大多数服务于汽车制造产业和造船工业等，毕业生去向以大型的机械制造企业为主，研究所要少一些。

二、机械电子工程专业的专业特色和培养目标定位

机械电子工程专业专业特色。强调机械动手能力与机电控制能力相结合，侧重于机电控制和数控维修。注意以数控所需各种能力为主线，突出机电控制的专业核心地位，培养会设计、能编程、具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能的技术工程师和职教师资。简言之，机械电子工程专业培养具有机械电子工程专业基础知识与专业技能，能在生产一线从事机械电子工程专业产品的设计制造、控制开发、应用研究和生产管理等工作的应用型高级专门人才；或培养能在中、高等职业教育领域从事机电一体化专业的理论教学、专业实践指导和学生管理工作的复合型职教师资。能适应机械电子工程专业面临的行业技术创新、科学研究和高等职业教育等方面呈现出的多元复合发展趋势。

三、机械电子工程专业强化本专业大学生素养的应对之策

1.要引导大学生及时了解和把握行业动态。要积极培养其掌握文献检索，资料查询的基本方法，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力；了解本专业学科前沿和发展趋势；2.要对大学生进行专业教育和通识教育，使其成为专业素养精深、综合素质高的复合型人才。一方面，促使其具有本专业领域所必要的专业知识，较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识。具有本专业必需的制图、设计、计算、测试和基本工艺操作等计算机应用能力，对机电一体化产品有一定开发能力；对数控加工技术有较强的编程和操作能力；对大型数控加工设备具有较强的维护能力；了解学科前沿发展趋势；另一方面，除了具有扎实的自然科学基础外，还需促使其具有较好的人文社会科学基础和外语综合运用能力；具有较强的调查研究与决策、组织与管理、口头与文字表达能力，具有独立获得知识、信息处理和创新的基本能力。具有较强的自学能力和创新意识。

【参考文献】

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1.1机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的关键在于与一体化技术匹配。机电一体化技术是一种高新技术，与之结合能提升机电产品性能。

    1.2计算机与信息技术

其中信息交换、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。

1.3系统技术

系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从整体和部分两方面看出发，将总体细分为各个微小的部分。系统技术中尤为重要的就是接口技术，它实现了系统各部分的有机连接。

2机械电子技术发展的背景

第二次工业革命以后，科学技术发展迅速，各国的科技在一定程度上都取得了进步。改革开放后，我国彻底打开了国门，与世界各国联系紧密。在与世界各国的交流中，我国引进了外国先进技术以此发展本国科技，为机械电子技术发展奠定了基础。随后我国教育发展显著，我国国民的知识水平与学术素养普遍提高，为机械电子技术的发展提供了人才支持。20世纪90年代以来，党和国家一直贯彻落实“科技兴国，人才强国”战略，鼓励发展科技培养人才，为我国科技的发展提供了强大的资金支持与相应的政策鼓励，给机械电子技术的发展提供了不少的机遇。

3机械电子技术的发展趋势

机械电子技术是现代科技发展的产物，它伴随着现代科技产生。随着创新观念的深入人心，机械电子技术也不断的发展创新。与以往相比变得更加的智能化、人性化以及网络化。

3.1智能化

智能化是指机电产品应该有一定的智能，使它能够根据各种不同的情况进行科学判断，判断过后能够对这些问题进行进行相应的处理。例如美的最新的物联网“云空调”，能够利用二维码、温湿度传感器等能够随时随地采集空调的动态信息，再通过射频、WI-FI技术3G、Internet网络将空调的信息实时进行传递，使得用户能够使用手机、iPad、电脑等设备对空调进行远程状态查询与控制。初次之外还新増了手机遥控器，它集成了智能语音控制系统，让控制空调也是种享受。未来手机遥控器还将集成温、湿度等环境舒适度控制，实时显示您身处环境的温度、湿度，并会对您身处环境的舒适度进行评价，您可以根据反馈及时调节温度和湿度，帮助您和家人监控房间环境，呵护舒适健康。

    3.2人性化

机电产品的服务对象是人，所以它们应该与人们的实际需求相连接。人们的行为动作往往表现了他们不同的心理活动或实际需求。机电产品应该自此出发，更好的服务于人类。例如Iphone6s新増了3DTouch的功能，在屏幕下方増加了压力感应，从而可以检测平时手指按压屏幕的力度，然后系统可以识别到压力强度，再给出相应的选项。下面简单介绍下在iPhone6S3DTouch操作的方法，以及设置选项。对于3DTouch功能而言，当然自家的应用肯定都是率先支持这个功能的。只要用力按下屏幕上应用图标，就可以看到额外的功能选项，就好比在电脑上右键的选项功能。在使用3DTouch前，你自然需要先掌握如何开关调节它。

3.3网络化

随着互联网的兴起和普遍发展，网络进入了我们的生活并发挥着重大的作用。网络化是时展趋势，因此我各种电子产品都趋于网络化。智能手机的兴起就是手机网络化的一个重要体现，随后出现的平板电脑以及家用电视机也日渐网络化，这不仅为人们的生活提供了便利，也促进了信息网络技术的发展。由此可见，发展网络化是顺应时代潮流之举。

4机械电子技术的发展前景

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一、引言

随着社会的不断（国家经济的快速）发展，科学技术在机械电子工程内得到了（更加）广泛的运用，在此基础上机械电子工程的发展越来越朝着现代化、多元化和智能化的方向前进。由此可见，控制工程在机械电子工程领域有着更好（十分广阔）的发展前景和空间。为了实现机械电子工程更长久的发展，我们需要更加关注机械电子工程的发展方向，并努力实现将控制工程运用到机械电子工程的发展中去（这不仅能大大的提高工作效率，更加的节约成本，使电子工程得到更好的发展，也能加快推进我国经济发展）。本篇论文主要根据这一现状对当前控制工程在机械电子工程中的运用进行了深入的分析。

二、控制工程和机械电子工程的含义

1、控制工程。控制工程的含义是将计算机技术的理论概念和工程作为基础，利用自动化的技术进行解决控制工程在实际操作中的问题。控制工程主要是探讨输出与输入的问题，将非线性的设计和参数的问题进行深入研究。在当今社会控制工程得到了广泛的发展和应用，今后在机械电子工程的发展中也能得到更加广泛的发展和应用。2、机械电子工程。机械电子工程同时拥有电子信息和机械专业的特征，本篇论文中主要从设计的层面进行研究机械电子工程的含义，机械电子工程专业包含了各个学科和领域的的指示，在进行实际的操作的时候主要是用模块化的方法。现在的机械电子工程与传统的机械电子工程不同，现在的更加的简易且体积小，并在科学技术发展的基础上进行发展和提升，其内部的系统设置也越来越科学和复杂，所以将各种先进的科学技术和控制工程运用到机械电子工程中去，可以有效的促进其发展。

三、控制工程在机械电子工程中的实际应用

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0引言

随着科学技术的不断发展，传统的机械产业也在不断地发展，机械技术和电子技术的开发与使用，给机械制造业带来翻天覆地的改变，将电子技术运用到生产实践不再是神话，例如在矿产的开采方面，机械电子技术得到了广泛应用，并且显示了该项技术的显著优势。将电子技术与机械技术相融合的发展前景不可限量。因此，我国还应当积极地开发与研究机械电子技术，并且在研发中寻求将此技术应用于实践中的道路。

1机械电子技术的简要介绍

1.1机械电子技术一词的来源

机械电子技术一词的首次运用是在上世纪八十年代的日本，研制机械电子技术的初衷是用电子类的生产部件替代机械生产中所使用的部分其他零部件，用这种方式可与减少设备的体积和质量，使机械设备运行起来更加灵活。随后，电子技术的不断更新换代，机械生产行业的需求也日益增强，单纯的将电子技术应用于机械零部件已经不能满足当前工业的要求了，人们开始将更多的关注点放在采用什么方式可以最优质的使用电子技术来提高机械生产的效果。时至今日，我们已经实现了电子技术和机械技术的有效融合，因此，机械电子技术在不断改进的过程中成熟起来，不仅如此，机械电子技术在实际的运用中使用的领域也变得越来越广，研发的领域也在不断地突破与发展。

1.2机械电子技术的新型概念

传统的机械电子技术概念是指将电子技术融入到机械制造业之中，以保证在生产实践的活动中提供技术支持。显而易见，传统的机械电子技术的概念和应用范围都不是很清晰，随着机械技术和电子技术的不断改进，机械电子技术的概念也开始发生了变化，其使用范围也有了一定的延伸，逐步形成了将多项学科相融合的综合性概念[1]。电子技术开发出来更多的功能，使之在新型的机械电子技术体系中的使用更加广泛，在机械设备的控制系统中的动力系统以及操作系统都可以上通过使用电子技术来进行操作。对于其设备结构，还在进行不断地优化和改进，以提高生产效率，节约生产成本，保证其设备结构的既定目标。当前，机械电子技术还在进行不断地研究与开发，在研发中寻求机械电子技术的新的技术与生产潜能，在技术方面，又加入许多为人性化和智能化的理念与概念，使未来的机械生产中更好地融入电子技术，更加便捷。

2机械电子技术的显著特点

2.1安全性能好

运用机械电子技术生产出的产品自动化水平较高，在使用的过程中，如果出现了问题，会给予提示，保护人员的安全，如果真的出现了问题，自带的系统可以自行进行诊治与修复，如果故障太严重，靠自身无法修复，相关的系统会发出警报，提示相关的工作人员进行检修。因此采用机械电子技术的生产设备安全性能好，可以有效地保证相关的工作人员的人身安全。

2.2工作完成质量高

运用机械电子技术进行生产的设备一般都具有自动的控制系统以及信息处理系统。所以对于运行中的相关数据的监测不只准确，而且实时性还特别好，一旦数据有什么变动，会马上给予反应。通过自动控制系统，工作人员可以对设备的程序进行预设，从而在生产的过程中，可以脱离人工操作，可以保证运用机械化的生产，相关工作人员只需要对数据进行有效的控制，可以有效的保证产品的一致性，不再受人工手工的限制，使生产出的产品质量参差不齐。从而提高了产品的质量。

2.3操作简便

采用机械电子技术进行生产的设备，因为使用自动的控制系统，所以工作人员只需要按一下按钮，就可以实现机器的作业，系统会根据预设的程序进行工作，对于一些产品的生产，只需要根据预设程序循环进行就可以了，这就减少了劳动力的投入，降低了生产成本，而生产出的产品的质量却不比人工的差，从而增加企业收益。

2.4使用范围广泛

机械电子技术是将电子技术与机械技术相结合的一种新型技术，所以在安装时只需要在原有的机械设备上加入电子技术，由于具有机械电子技术的生产设备具备自动的控制与调节系统，所以不被限制在某一领域，可以在不同的领域广泛的应用，以满足不同人群的需求。并且后期的维护工作也非常便捷，在维护的过程中，不需要对设备以及零部件进行改装，只需要对预存的程序进行定期的校正。

3机械电子技术的发展趋势与影响

3.1实用性

机械电子技术并不满足于只应用于机械制造业，所以已经走向了多元化发展的道路。与其他行业的专业技术也得到了有效的结合，增强了使用价值。如在医学治疗方面，机械电子技术运用到医疗器械上，可以保证相关数据的精准度，在实际的操作中，人工操作已经被淘汰，取而代之的是自动化的仪器，从而提高治疗水平；在生物技术领域，积极地使用机械电子技术，可以给相关的研究人员提供有效的技术支持。

3.2智能化

机械电子产品的最主要优点是，通过电子技术的运用，实现自动化操作作用，为了高效精准的生产目标，机械电子产品在研发中不断地加入新型智能化元素。在产品设计中，融入更多的人性化特点，使其更加的具备与人相似的操作功能。在生产研发中，还在一直研究人工智能化与机械电子产品进行有效的融合。

3.3精准化

为了使其产品更加的符合时展的潮流，在生产研发过程中，我们还要使用一些新型的技术来确保产品的精准度。目前在机械电子产品的制造产业，也开始尝试使用新型的纳米技术，更精准地把握部件内部的结构特点，据此，对其进行研发与改造[2]。目前，新型的产品加工技术使产品生产加工变得更加灵活多变，同时又保证了产品的成型效果。

3.4绿色化

工业化的发展给我们的工作和生活提供了很多的便利，但同时产生的严重的污染也在摧毁我们的家园，危及人类的生存环境与人身健康。所以机械电子技术的产品在设计过程中要增加对此的关注度，在研发的过程中考虑在生产中的污染问题。机械电子技术产品的绿色化生产是指，产品在使用时对生态环境不破坏，在产品报废后还可以回收再利用。

4运用机械电子技术的显著成效

运用机械电子技术在实际生产生活中影响巨大，得到了广泛的应用，其影响主要表现在以下几方面：

4.1数控机械类

主要是有电子机器人、数控机床以及设备的发动机控制系统等。这些产品的主要运作部分都是依靠电子技术装置。

4.2电液伺服类

此类的产品主要有电子伺服万能材料试验机等，其主要特征是液压驱动的机械装置是执行机构，接收电信号的液压伺服阀为控制机构[3]。

4.3微电子装置

这类产品主要有带有微处理器的各种仪表、指针式石英电子表以及电动机的自动智能调速装置。主要的运行方式是由集成电路来带动步进电机，再由步进电机来运行一系列的齿轮，整体运作起来之后，我们就可以通过指针看到时间。这种形式可保证时间的准确度，给我们的生活提供便捷。

5结语

综上所述，我们可以发现机械电子系统的应用领域越来越广泛。如果没有多项技术的面向未来的技术和知识交流，那么就不会产生复印机、安全气囊、自动售票机、行驶模拟装置和防滑刹车系统等一系列为我们的生活提供便捷的产品。机械电子技术结合这些传统机械技术与电子技术，不断地发展机械电子的产品、系统和制造方式。只有这样，才促使电子工业、计算机科学和微电子技术的迅猛发展扩大到了机械电子系统的领域。机械电子技术在未来有着广阔的发展前景，所以，我国在技术研发与实际应用中还在不断努力，努力提高机械电子技术的制造水平。为人们的生活提供更多的便利。

参考文献

[1]潘雍，傅明星，于晨.机械电子工程综述[J].机电工程，2014，03（05）：553-558.

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作者简介：王亮（1982-），男，汉族，内蒙古呼伦贝尔市人，助理工程师，学士，单位：呼伦贝尔市生产力促进中心，研究方向：电子工程

机械电子工程是结合了机械工程与电子技术的一类新兴的工程，它能够很好地结合两者的优点，使机械变得更加智能，操作变得更加精确可靠。同时记过长时间的发展，机械电子工程正在向智能化和信息化的方向迈进，发展前景不可限量。

1人工智能概述

为了很好的了解机械电子的智能化发展，我们十分有必要对人工智能做出简单的认识。人工智能的发展十分的缓慢，其起源于十七世纪初期，经过两个多世纪的缓慢发展才完成了前期的积累过程，之后的发展就是建立在这段时间的积累上而快速前进的。最初的积累就是简单的理论积累过程，主要体现在映射方面。在现代人工智能所需的逻辑理论方面并没有很好地发展。但是在二十世纪中叶，人工智能被首次提出，出乎意料的是还对其有了比较清晰的规定，为其接下来的发展指出了一个大概的方向。以这个事件作为节点，人工智能在此之后得到了快速的发展，并且在生产实践的工作中有了比较广泛的应用，为我们日常的生活和社会的发展与进步提供了比较强大的支撑。在人工智能发展的同时，网络技术也得到了快速的发展，其借助网络这一平台，不仅促进了其智能化的过程，而且还充分的交流了各种信息，与网络的发展相辅相承，这样的发展状况一直持续到现在。

2机械电子工程概述

为了更好地了解机械电子工程，我们对机械工程的发展历史进行了阶段化的划分，根据其发展的时间顺序划分为以下的三个阶段：

（1）首先是其发展的初级阶段。在这个阶段当中，人工对机械电子的发展起着主导的作用。我们往往需要通过人工来完成机械电子工程的手工化作业。所以这也就直接导致了生产效率十分低下，也正是因为如此低效率的生产，使机械电子工程得到了发展；

（2）其次就是工业革命的阶段。在这个发展阶段中一个显著的特点就是流水线生产方式的引入。流水线这种工作方式具有分工明确、单元的操作简单的特点，它不在需要工人对所有的生产工序都了解，只需要对自己所在的环节熟练就行，这不仅节约了培训的成本，而且还提高了生产效率，在很大的程度上解放了人类的双手。但是其机械化和智能化程度也不够高，难以满足市场的大量的需求。所以我们还是必须着眼于机械电子的研究，实现流水线的少人生产；

（3）最后也就是离我们最近的一个时期。在这个发展阶段当中，机械电子已经具备雏形，与以前的发展已经有了质的变化。在这个发展的过程当中，生产效率得到进一步的飞越。并且在流水线的生产方式中出现了更多的非人工元素，即机械。而随着电气化时代的到来，科学技术得到了进一步的飞越，机械工程的发展也达到了前所未及的新高度。在进入二十世纪九十年代和二十一世纪初，随着信息化时代的到来，更多的人工智能被添加到了机械设备上，使机械设备的灵活性及适应性能够完美的适应我们的生产生活的需求，机械电子工程也迎来了巨大的发展机遇。

3机械电子工程与人工智能的关系分析

在自动控制的理论学习当中，我们学习到的输入和输出的关系基本上都是成比例关系和现行相关的关系。但是在实际的生产实践当中，机械设备与电子设备组成的系统往往都是呈现不稳定性和非线性的，我们很难用一个简单的式子来表达出这种系统所具有的特性。在该工程的发展过程中，我们通过不断的发现，总结了以下三种描述这类系统的方法：

（1）通过对机械设备完成操作的物理过程来总结其数学规律，并用数学表达方式进行表达；

（2）通过对运行经验的积累来编写一套行之有效的库函数，在实践中调用其中的某些组成元素，从而实现对生产的指导；

（3）通过不断地积累经验，使之从经验层面上升到理论水平，从而为接下来的生产实践提供指导。具体的来说，可以通过数学方式对所总结的经验进行升华。这种方法能够很好的模拟出输入与输出之间的关系，而且论证的过程也十分的可靠。但是其也存在很大的不足，在一些十分复杂的系统当中，我们很难用数学的方法进行表达，有些及时表达出来了也不能进行有效的求解。所以这就要求我们另辟蹊径，寻找一种能够处理这种问题的表达方法，使生产实践过程中的问题得到比较好的解决。

在解决数学知识所不能解决的问题上，现在比较可靠的两种解决方法为神经网络系统与模糊逻辑系统。这两种解决问题的方法为人工智能，能够较好的弥补数学所不能涵盖的范围。具体的来说，模糊逻辑是对人类思维方式的一种模拟，其能够比较好的解决对复杂的信息进行有效的处理；而神经网络则是模拟人类的神经结构，通过模拟来实现对数据的传输，其对数据的传输精度能够很好地与前者相结合，使复杂系统得到比较完善和全面的表达。以上所述的两种表达方法能够在很大的程度上解决复杂系统的输入与输出之间的关系，但是其解决问题的难度还是有一个比较明确的限制。而新兴的模糊神经系统就能够在此基础上很好的解决该类问题，不失为一种先进性与实用性兼备的新方法.

4结语

科学的发展过程就是各类学科综合应用的过程，希望通过不懈的努力，最终实现机械电子工程的智能化，为我们的生产生活提供极大的便利。

参考文献：

[1]张长弓.浅谈机械电子工程与人工智能的整合思路构建[J].神州（下旬刊）,2014,(1):41-41

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2机械电子工程与控制工程概述

机械电子工程从字面意义上而言，其既具备电子信息，同时也具备机械特征。在日常应用过程中，机械电子工程会涉及到大量学科与领域，其不仅需要工作人员具备较强的计算机模块处理水平，还需要其可以具备系统化的工程设计能力，保证机械电子工程行业逐渐向现代智能化方向发展。

控制工程则是一款可以有效运用网络技术对工程过程开展自动化信息管理的技术，利用计算机设备，控制工程技术可以对各类设计性问题以及参数进行模拟，而后通过计算机云计算的形式，可以对各项关键性信息数据开展输入与输出，对最终结果进行核算，从而有效解决工程运行之中存在的问题，对工程质量进行严格把控。

3机械电子工程现状

20世纪80年代，日本已经具备了无人化工厂，发展至今，其机械电子工程相关技术已经十分娴熟，在全世界都处于领先位置。而我国目前机械电子工程出现的时间较短，无论等级、数量或者是档次都与世界发达国家具备一定差距，从而导致我国十分依赖机械电子产品的进口，像数控机床等。我国如今数控机床应用比率远远不及发达国家的覆盖应用率。

目前，我国机械电子技术无法满足现有工程的需求，机械电子工程自身对智能性、控制性的需求较高，从而必须在机械电子工程之中科学地应用控制工程，在工程实践过程中将知识层次与体系进行有效融合，保证工程行业的深入发展。我国机械电子工程正处速发展的时期，发展前景十分广阔，随着科技的发展，其理论与技术必定会有质的飞跃。

4控制工程在机械电子工程中应用的优势

控制工程技术与传统的技术相比，其具有极强的可操作性与可应用性，与此同时，机械电子工程中的设计对象往往都是实践性合同，可以运用策略化对预期目标进行实现。控制工程技术自身操作十分快速方便、空间结构更为简单，具有极佳的使用性能，可以帮助人们解决十分复杂的问题，在机械电子工程之中应用控制工程可以达到十分理想的效果。如今控制理论都是将空间线性工程作为基础，可以为机械电子工程带来极强的技术与理论支持，达成科学化生产的目标。

5控制工程在机械电子工程中的应用

5.1模糊控制系统的应用

随着控制技术的极速发展，模糊控制是在现有控制体系之中诞生的新技术，往往被人们应用于十分简便的生产制作过程中。机械电子工程本身是一个极具复杂性的工程，如若运用传统的技术手段对其进行控制，不仅仅系统构建十分困难，且最终控制效果也较差。而模糊控制属于仿生学中的一种类别，其主要是通过行为进行推理，往往是人们用于模糊现象过多而进行的一种复杂推理，其同时也是机械电子工程之中控制工程的另一种应用形式，具备着极大的潜力，可以针对机械电子工程之中产生的模糊信息进行有效处理，对工程运行过程中产生的温度线性问题进行妥善解决。在此种背景下，模糊控制工程顺势而生，将其在机械电子工程之中进行合理应用，可以促使工业制造过程更加清晰明了，从而有效解决生产环节之中诞生的问题。模糊控制系统的应用不需要对对象开展精准描述，仅仅利用最简单的测量程序就可以算出最优输出数值，对目标进行完美控制。与此同时，在机械电子工程之中应用模糊控制系统还可以将编程或者程序变得简单化，从而大幅降低生产难度，有效控制生产投入成本，只要工作人员牢牢控制技术偏差范围，就可以满足工业生产的严格标准。

5.2神经网络控制系统的应用

神经网络控制系统是将生物学作为技术基础构建而成的，其主要是将多个十分简单的网络神经元进行科学链接与有效分配而开展工作，从而形成一个具备高效益的网络智能型整体。在神经网络控制系统工作过程中，每一个网络神经元都负责不同的工作，只要将其进行科学链接就可以获得一个带有复杂性与技术性的神经网络控制系统。神经网络系统可以对带有大量复杂关系的数据信息进行有针对性的精细化处理，带有较强的数据信息处理的记忆功效是神经网络控制系统之中最大的特征，此系统可以开展与人类记忆系统相仿的适应性学习。神经网络控制系统在机械电子工程中的发展方向主要是区域智能化开发，将其应用于机械电子工程之中可以显著增强工程工作效率，且保证工程产品的质量、数量以及精细化程度，而如若在数控机床之中运用神经网络控制系统，还可以保证工作过程的效益性与安全性。

数控机床自身就是由多个电子网络构成，运用不同的连接形式可以将其最终构成一个繁琐的网络交互系统，从而对数量极大的复杂数据信息进行妥善处理，完成自我学习与辨识的功能，为数据的诞生提供安全可靠的自动化设备保障。与此同时，神经网络控制系统自身包含产品的切削、组合以及清洁等功效，可以有效降低工程生产投入成本，提高企业经济效益。

5.3智能控制系统的应用

当计算机技术与控制技术发展到某一程度之后，在机械电子工程之中智能控制系统就被正式投入应用，保证生产过程的智能化。智能控制系统可以依据人类的思维模式，开展带有拟人性的操作流程，对有关数据信息进行自动精准获取，并保证生产过程的智能化。智能化控制系统最关键的功效在于其可以模拟人脑的控制机构，促使自动控制系统可以对数据信息进行获取、整理以及分析。在机械电子工程之中应用智能控制系统，不仅可以大幅提高生产工作的效率，且与人工生产相比，智能控制系统还具备可控性与标准性，可以保证生产产品的质量。与此同时，在企业运用智能控制系统时，还可以对生产环节进行精准控制，在保证产品质量的同时，可以极大程度地降低人力、物力成本，提高经济效益。

5.4预测控制系统

在机械电子工程中应用预测控制系统，可以对最终预测成效进行准确控制，从而保证产品可以满足施工与生产的需求。例如高速液压机，随着工程行业需求的大幅提升，人们逐渐对高速液压机自身的性能提出了更为严苛的要求，需要设备大幅度提高自身运转速度并可以承担更大的负荷。在此种情况下，企业就可以应用预测控制系统之中的模拟功效，对高速液压机自身可以承受的负荷进行合理预测，同时其中的预测功效也可以将高速液压机工作过程中的误差、控制器输出功能以及超负荷的冲击力进行科学计算，严格控制设备工作过程，最大程度降低因超负荷或误差带来的工作误差，保证设备正常工作。

5.5柔性机械臂轨迹跟踪控制系统

柔性机械臂轨迹跟踪控制系统是机械电子工程之中控制工程的最直观体现，同时也是其最关键的构成部分。柔性机械臂自身重量较低、材料用量少且消耗能源偏低，利用关节之间具备的柔性，可以实现很多高难度的快速动作，完美实现人机共同作业，极大程度地保证了工作人员的作业安全。柔性机械臂轨迹跟踪控制系统通常情况下有快变与慢变两种控制形式，因其为分布式参数系统，从而其需要较强的耦合性。将慢变与快变两种控制器进行科学结合，可以对柔性机械臂进行精准控制，从而保证工作的流畅性。

5.6集成自动控制系统

集成自动控制系统自身发展时间较长，如今的控制系统是在原有自动控制系统上不断经过优化与完善得来的。在机械电子工程之中其往往作用于机械生产加工中，从而完美实现高效率与高标准的自动机械加工流程，形成一条自动化加工流水线。随着科学技术的快速发展，如今很多工程企业之中都保留了集成自动控制系统，有效控制程序的输出与输入，保证机械生产制造过程的高效率与高质量。

5.7鲁棒性控制系统

鲁棒性控制系统被人们定义为在外界环境的不断影响下，其某一性能始终保持不变，正是因为此种特殊性能，导致机械电子工程之中鲁棒性系统具有极为广泛的运用。尤其是在柔性臂系统之中，鲁棒性系统可以对系统控制器中的结构进行调节，模拟操作过程的轨迹，并对补偿控制进行计算，从而保证控制系统可以对已经设定的程序与运行轨迹进行精准、严格控制。

6机械电子工程中控制工程未来的发展

随着科学技术的快速发展，如今控制工程行业正在逐渐进步，且已经在各个工业生产领域之中被广泛应用，在机械电子工程之中应用控制工程，不仅可以保证工作进程的稳定性，还可以有效提升工作效率。

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引言

智能机器人是人类社会科学技术进步和发展的必然产物，机器人的出现，极大地便利了人们的生活。而越来越多的研究成果表明[1-4]，智能机器人技术应用于机械电子工程领域，既为机械电子工程领域注入新的活力，提升企业生产效率，推动科技创新，又能进一步促进智能机器人技术的发展，拓宽智能机器人的应用领域。因此，智能机器人技术在机械电子工程领域的应用研究具有重要意义。

1智能机器人技术与机械电子工程

1.1智能机器人技术

作为人工智能中重要领域之一的智能机器人技术，综合了计算机科学、语言学、信息论、心理学、神经生理学、控制论等多门学科。智能机器人可在感知、效应、思维等方面全面模拟人并可以根据人们的需求为人们的生产和生活运作，是人的机械智能化的智能机器。智能机器人由诞生之初的只能按照程序执行命令到具有自己独特的感知能力和自适应能力再到可以自我学习、自我控制，真正地实现了机器人技术的智能化。

1.2机械电子工程

机械电子工程以机械化工程为核心，将电子工程技术与信息技术结合一体，通过科学合理的设计使得各个模块的优点发挥到最大的一门学科。机械电子工程的综合性较强，涵盖了机械、电子、计算机、信息、控制、人工智能、管理等诸多理论体系，也被我国大多数学者称为“机电一体化”。机械电子工程的发展史可大致分为3个阶段：第一阶段是人工阶段，在第三次工业革命时期，新兴的电子技术与传统的机械技术实现了初步融合，然而融合度还比较低，基本上处于人工阶段；在随后的30～40年为第二阶段的流水线阶段，此时计算机和控制技术以及大规模集成电路等技术的出现，使得机械电子工程进一步发展，并且在一定规模上应用于工业领域；第三阶段是集成阶段，主要指20世纪末以及21世纪初，此时机械电子工程与其他相关技术紧密结合，逐渐迈向智能化和机器人化。

1.3智能机器人技术与机械电子工程的关系

机械电子产品的内部运转机理比较复杂，但产品结构相对简单，具备模块化、集成化的特点，可以和管理技术以及制造技术等进行结合，有效控制产品体积，提高产品的综合性能。然而电子系统有不稳定性和非线性，因此在不同程度上将智能机器人技术应用于机械电子工程成为了解决这种问题的有效途径。从广义角度来看，机械电子工程与智能机器人技术的结合是双向的，机械电子工程为智能机器人技术提供了平台，进一步促进了智能机器人技术的发展，为智能机器人开拓了巨大的发展空间；将智能机器人技术与机械电子工程领域相结合，会使机电系统和产品向着智能化、信息化和自动化发展，减少成本的投入，提高质量的同时提高企业经济效益，给机械电子工程领域注入了新的活力，为生产制造业带来了前所未有的崛起和发展。

2智能机器人技术对机械电子工程的效用

2.1监督作用

在传统的机械电子工程中，自动化能力较低，很多工作需要相关人员的密切监督。而人类会受到生理心理等方面的限制，不可能长时间做工，也不可能做到精确无误。智能机器人技术的加入，可以替代或减少相关人员的介入，对机械电子工程工作进行监督。工作人员只需输入相关的指令，便可轻松实现智能机器人对机械电子工程工作的监督作用，极大地解放了劳动力。

2.2协调作用

机械电子工程是一个交叉学科，综合了许多不同的学科，这些学科的工作特点又都不相同，因此如何使这些不同的学科在机械电子工程领域发挥的作用更大成为了一个重要问题。把智能机器人技术与机械电子工程相结合，就充分协调了这些不同的学科，并使其特点相互补充完善，发挥出更大的优势。

2.3提高效率智能

机器人是机器做工，只要保证有足够的运行能源和机器的良好运行，智能机器人就可以实现长时间的工作，减少甚至消除了工作人员因大脑以及身体疲劳时可能在生产工作中工作错误。因此智能机器人技术在机械电子工程中的应用，使之前的工业生产方案与生产形式得到了改变，不仅极大地提升了工业自动化控制设备的智能性和自动性、工业生产的效率以及质量，同时还有效降低了人工劳动力投入量，并提升了工作安全度。

3智能机器人技术在机械电子工程领域的应用及趋势

3.1神经网络控制技术

神经网络控制技术是一种关键性技术，将智能机器人技术应用于机械电子工程领域的过程中，这种关键技术必不可少。相比于自动化处理能力比较低、通常需要人工操作来实现的传统的机械电子工程，通过统一的控制设备运行、调整系统参数流程后，神经网络控制技术的应用有效地减少了人工介入，提高了自动化处理的能力。

3.2嵌入式系统技术

嵌入式系统是基于现代计算机技术为用户提供特定需求的一种专用的计算机系统，它具有专用性强、体积小型化、实时性好、可靠性高等特点。将嵌入式系统应用于智能机器人的远程控制方面，通过对机器远程操控，不仅可以提高工厂的工作效率，还可以让员工产生工作兴趣，同时也保证了工作的安全性。

3.3快速诊障技术

在机械电子设备的实际应用中难免会出现许多故障，因此要保证系统正常运行，就需要快速实现对各种机电故障的诊断与排除。智能机器人技术中的快速诊障技术就可以对故障点进行精准快速的定位，帮助工作人员及时找到故障并展开维修。这极大的减少了检修的时间和成本，还可以避免因人为诊断错误造成更大损失。快速诊障技术通过系统的工作参数信息结合工作库进行分析，得到判断结构，案例库根据信息找到与之相似的案例并对此次故障提出解决方案。快速诊障技术在机械电子工程领域极大地提高了处理故障的效率。

3.4智能机器人技术在机械电子工程领域的发展趋势

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中图分类号：TH-39文章编号：1009-797X(2015)24-0079-02文献标识码：A

作者简介：王爱民（1966-），男，硕士学历，副教授，研究方向为机械工程

现代社会，产业的信息化已然成为大势所趋，尤其是在全球一体化不断深入的当前，国家科技与信息化的发展水平已经成为衡量一国实力的重要指标，因此加大现代科学技术研究成为各国争相开展的重要课题。我国的机械技术和电子技术起步并不晚，一直紧随国际主流，然而现代社会的多元化进步，决定了传统机械技术与电子技术的各自为战已难以满足现代化机械制造业的发展需要，科学技术发展的智能化需求也不断提高着对于传统技术的要求，机械电子技术因此整合而生。为了更好地适应社会当前对于机械制造技术的需求，加强对机械电子技术水平提升的科研工作势在必行。新时期，机械电子技术的发展为现代机械制造业提供了相当的优势，其现代化的发展趋势已经势不可挡。因此，进一步研究机械电子技术的现代化发展趋势有利于为该技术的发展引出更为明确的方向，具有积极的现实指导意义。

1机械电子技术概述

机械电子技术，始于机械技术和电子技术两个分支领域的整合。应现代化社会的发展需要，机械制造行业于近些年获得了显著发展，在该行业领域当中，一直是以电子技术为主导，实现着对机械功能、动力、信息化处理与操作控制等方面的管理。为了更好地服务于现代化的机械制造，对机械装置进行电子化的技术调整成为一个新的思路，加之与计算机软件的结合，成为了新的机械电子系统。并且，随着该整合技术应用范围的不断拓展，逐渐形成了一门自成体系的系统化学科[1]。机械电子技术发展至今，在各项新技术与计算机互联网的支撑作用下，正在不断填充着更多的新内容，现代研究中关于机械电子技术的严格定义未见统一，本文认为其可以做如下概括：即立足于电子技术，将其他分支技术包括机械技术、微电子技术、现代信息技术、智能化控制技术、计算机技术、传感器技术、网络技术、接口技术和信息转换技术等集成一体，根据切实的需求而实现对机械制造加工目标的定位，并于确保安全可靠的前提下提升整个工作效率的功能系统，便是机械电子系统，该技术则是机械电子技术。

2机械电子技术的发展现状

分析可知，国际中关于机械电子技术研究的最新阶段始于20世纪90年代末期，机械电子技术的突破式发展主要是依赖于光学、通信等技术，机械电子技术也生成了光机械电子与微电子机械等分支。我国关于机械电子技术的研究始于20世纪80年代，在当时国务院的带领下，机械电子技术开始逐渐受到了越来越多的重视，该专业也逐渐成为了独立学科深入到了各高校当中。随着时间的发展与现代诸多行业领域的切实需要，机械电子技术在21世纪之后便开始急速发展，无论是研究理论或者是技术实践，均取得了良好的成绩[2]。

3机械电子技术的现代化发展趋势

机械电子技术的发展，核心力量就在于现代科学技术水平的不断提升。作为一个全新的应用技术，机械电子技术于机械设备应用中的现实作用至关重要，且具有着无可替代的作用。同时，鉴于机械电子技术本身所具有的技术覆盖范围，对其他技术的依赖程度也就可想而知，发展趋势自然显而易见。

3.1智能化

现代科学技术的一个最大优势主要就在于提升各个行业领域工作效率的同时能够通过多种技术的整合实现智能化。机械电子技术的现代化发展，需要以智能化作为主要方向[3]。以当前广泛应用的CNC数控机床为例，其就能够通过智能化接口的联通在计算机技术的辅助下实现智能的人机对话功能，由此可以成为机械电子技术发展的有效助力。

3.2数字化

在计算机与互联网的作用下，数字化技术已经越来越多地应用到各个行业领域当中。在机械电子技术中，数字化技术的融合优势在于能够更好地保证软件应用的可靠性，并且具有着智能化的自我修复与诊断功能，可操作性强。在网络的驱动作用下，数字化技术也可实现机械电子技术的远程控制。

3.3网络化

监控技术成为了网络普及之后电子技术应用的一大突破，机械电子技术产品在监控技术当中更是一个必不可少的应用，主要是进行远程控制的终端设备。此技术的应用决定了现代技术的机电一体化融合，为现代人们带来了诸多的高科技成果。

3.4模块化

技术的普及，使机械电子产品越发多元化，不同的机械电子产品具有不同的单元模块，对于接口的需求也不尽相同[4]。除此之外，动力驱动单元的控制也是实现机电一体化技术的前提。因此，机械电子技术可以从此方面加大科研力度，以加快电子产品的更新频率。

3.5集成化

机械电子技术的生成，是多种技术相互整合与渗透的结果，在技术的复合与优化共同作用下，服务于现代制造业生产过程中对于产品的多品种、小批量的柔性需求，在对整个系统进行必要的分层之后，分散系统的各个不同功能，并在确保机械正常运转的前提下联系各个层次的系统，提升整个系统的功能与性能。

3.6信息化

随着信息产业和智能产业将成为社会的主导产业，机械电子技术、机械制造也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的机械制造业。

4结论

综上所述，在当前的信息化时代，所有技术的进步都是一个更新换代的过程，技术体系需要进行不断的创新，才能满足现代社会发展的切实需求。机械电子技术的现代化发展，需要同机械设备相辅相成，唯有充分结合当今国际最为先进的各类技术，才能确保机械电子技术理论的不断充实，进而推动技术水平的不断提升。

参考文献：

[1]王烜钦．机械电子技术的发展现状及未来趋势分析[J]．电子技术与软件工程，2015（02）：122.

[2]闫梅，刘嘉文，张振．电子工程技术的现代化发展探究[J]．现代工业经济和信息化，2015（16）：115~117.

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1 引言

目前变频控制技术比较普遍的工作机理是采用特殊制造的离合器使机械的减速机构和机械主驱动电机相连接，这种特殊制造的离合器是根据液体粘性传动机理制造完成的。这种技术的开发与应用最早可以追溯到上世纪70年代的西方发达国家。在这种零负载的工况下启动机械设备，其从初始状态达到额定速率只需要很短的时间，而系统的控制依托于相应的液压装置，逐步驱使机械的静摩擦片和动摩擦片相互趋近，从而达到传递动力的目的。

随着时代的发展，变频控制技术不光在西方国家逐步推广应用，在中国很多学者机构也开始着手研究这项技术并取得了不错的成绩。本文通过分析对比不同启动方式的优缺点，阐述工作机理，从而引出设计思想和方法。

2 重要性

随着现代工业规模的扩大和技术的发展，煤矿机械尤其是带式传送机在向大载荷、长距离、高功率、高带速、大倾角方向发展。基于物体传送过程中惯性的原因，其启动、减速及运行过程中存在许多急需解决难题，相应的技术先进的控制系统也就应运而生，解决这些难题，优化设备系统，完善控制过程。

与变频控制相对应的是硬启动方式，其工作原理简单来讲就是供电装置与电机直接相连，这种启动方式存在很多的缺点，例如在设备刚开始启动时会产生过高的电流，这种冲击电流会在电机轴承上产生很大的扭矩，甚至会超过正常扭矩的300%，促使供电装置过载，从而加大了电机的机械磨损和齿轮损耗，对其造成了很大的冲击。这种所谓的硬启动方式也是根据很多煤矿机械设备自身的特性所发展衍生的。而变频控制方式的工作机理简而言之便是使机械设备平稳启动以及稳定停车，这种可控性的实现正式由于这种启动方式的原因。和上文硬启动方式的比较，变频控制方式最大的特点便是变频控制方式拥有限制电流功能，即通常所说的限流，显而易见，这样的话便可以很好地避免过高的冲击电流对机械设备以及供电装置的冲击和机械损耗，延长设备的使用寿命和周期。在整个系统中，触发系统可以说是其最重要的也是最核心的部分，正是因为这一点，才对触发系统提出了很多严格性的要求，例如抗干扰能力，这里的干扰指的是噪声或者其他的干扰项。此外在可控硅方面也必须具有极高的操纵性和灵敏度。

由此可以看出，开发与推广煤矿机械变频控制方式技术具有重要性和必然性。

3 工作机理

煤矿机械电子变频控制装置可以有效的控制机械在启动的初期所产生的相关的负效应，比如明显的电压减低以及过大的冲击电流，根据载荷的大小智能的调节电流的大小，减小电机轴的不利扭矩，减轻机械磨损，这一点在前文中进行了相关的阐述，这样的有点不光是可以延长机械设备的使用周期，而且也可以有效的保护在实际生产过程中不可避免与机械设备相接触的操作人员，实现安全生产，也可以节约能耗，实现可持续发展，此外电子变频控制方式也具有硬启动方式无法比拟的系统优势，由于其体积小，操作方便，构造也很简单，因此故障率极低，这也是机械电子变频控制方式装置得到重视的原因之一。

对于机械硬启动方式来讲其主回路是通过普通的晶闸管作为开关，但是变频控制技术方面，大功率的晶闸管是作为主回路开关元件的首选，导通角的智能化系统控制是通过单片机的应用实现的。煤矿机械电子式变频控制装置的具体工作机理是：①在最开始的启动阶段，晶闸管的导通角逐渐升高，电机两端的电压也会随之产生变化，由此会对晶闸管的输出电压产生调节功能，当电机转速升高到启动扭矩时，启动过程便结束。②机械电子式软起动装置还具有一个关键的功能――限流，当晶闸管处于完全导通状态时，电机便会处于额定功率下工作，再加上旁路接通起的同时启动，可以有效地延长晶闸管的使用周期，此时电机进入到稳定运行状态。③当机械需要停车时，第一步是旁路接通起器的断开，这样做的直接目的是减小旁路接通器内晶闸管的导通角，这样的话电机转速归零，机械停车，处于关闭状态。启动过程如图1。

3.1 传统启动方式的阐述

煤矿领域内的常用工程机械例如带式输送机因为可靠性高、运行连续、工作效率高以及适应能力强等优点，已成为现代重载荷运输的常用设备，尤其是在煤矿采矿领域内得到广泛的重视，但是伴随着机械化工业化程度的不断提高，各种机械设备的运行功率也在不断攀升，输送机当然也不例外。在采矿机械的不断发展应用的过程中，人们发现传统的启动方式不能满足大规模生产发展的需要，归结于一点就是其无法避免的诸多缺点。在这种情况下，电子式变频控制装置的出现，很好地解决了一系列难题，因其运行稳定，体积小，故障发生率低，不光是在煤矿采矿领域内，在冶金、码头、港口领域内也达到了很好地应用。本文列举若干传统的启动方式的弊端：①故障率较高，由此引发了高昂的维修养护费，并且在启动初期在供电装置与电机之间会产生很强的冲击电流，在电机轴内会有很高的扭矩，往往会超过正常扭矩的150%，这种弊端使得其具有很大的局限性，即工作条件比较苛刻，例如无法满足井下防爆安全的要求；②启动过程中的冲击电流会对机械部件产生很大的不利影响，增加机械磨损，对供电系统造成冲击，限制了启动周期和频率；③在一些已经安装了软起动装置的相对比较现代化的煤矿机械里，在实际的生产经验来看，运行比较平稳，但是电流智能化调节无法实现，承受载荷能力也不会有很大提高。

3.2 电子式变频控制过程分析研究

电子式变频控制不仅能够保证机械装置在启动、运行以及停车过程中的平稳而且能够有效地减少冲击电流的危害，降低机械磨损，伴随着计算机技术的发展，启动过程与计算机相连，实现交互式操作智能化程度更高。由此不难发现机械电子式变频控制装置具有很大的发展潜力与发展前景。解决机械震荡以及冲击电流的不利影响的最为有效地途径便是运行前根据预定的可控曲线进行设置，分阶段慢速有序的启动机械系统，这样一来便可以解决很多动力学问题。现在简单介绍几种常用的电子式变频控制方式：①斜坡恒流：电流升高的速度越快，启动速率越高。这种方式是以一定的速率提高电流，直到预定的制定电流后，再以恒定的电流运行，直到启动阶段完成；②斜坡电压：启动电压由低到高逐步攀升，不需要闭环控制电流的过程。这种启动方式的最大优点是机理简单易懂，系统故障率低，但是缺乏对电流的控制，因此晶闸管会受到电流的冲击，使用寿命降低；③阶跃式：启动阶段加载启动扭矩，这个扭矩一般很大，这样可以有效降低负载的静摩擦力，但是这种方式的弊端是会对供电装置产生强干扰；④矩形转矩：这种启动方式相比较上述三种而言，体积较小，故障率低，结构完善紧凑，设计更加合理优化，安全措施齐全，载荷能力大。

4 煤矿机械电子式变频控制装置的设计思想与方法

4.1 硬件设计

煤矿机械电子式变频控制装置的硬件设计主要集中在电路设计上，其中主回路的控制是核心因素，关键是晶闸管的设计，连接顺序为供电装置与电动机，其中晶闸管的导通角设计也是重要的一点，前文讲到单片机技术的应用可以有效控制导通角的变化，使输出电压逐步升高直至额定电压。以采矿领域内常用的带式输送机为例，通过流程图的方式简明说明硬件设计过程，如图2。

4.2 软件设计

在电子式变频控制装置中，控制器的质量以及工作原理直接决定着控制系统的优劣，目前通常的控制器为可编程化的控制器，这种控制器的可靠性较高，可以实现系统的优化和平稳运行，整个运行系统的控制上位机通常是由电子计算机来担当，由此可见，可编程控制器以及电子计算机是关键的两个因素，需要进行相应的程序计算与设计，这种程序设计的过程优化以及结果的完备性、可靠性、准确性直接影响到机械运行的可靠性、稳定性。

具体而言，可以从以下几个方面来阐述电子式变频控制装置的软件设计：①可编程控制器往往采用面向运行过程的control language和面向问题的image language，其特点是结构简单紧凑，过程直观易懂，它的程序设计方案一般是根据流程图来实现的；②以电子计算机为上位机的计算机软件选取，伴随着现代科技的不断发展，现代计算机软件的功能也日趋强大与完善，可靠性不断提高，这些软件通常都会选择面向对象以及可视化的设计方法，同样，煤矿机械电子式变频控制装置控制系统的控制软件应该具有响应速度快、敏感度高和分析点准确、过程优化等特点，操作界面与接口模块采用不同的程序语言编写也就成了必然条件。这是软件设计里面比较重要的一步，首先要把握操作主界面的设计，要求界面简单，直观，功能齐全。

5 结束语

从目前的使用状况和调查分析来看，煤矿机械电子式变频控制装置仍然无法满足我国大规模现代化建设的需要，无法满足煤矿产值的增长需要，这不仅仅表现在数量上的缺乏以及普及度的欠缺，也表现在使用中的装置系统也存在许多缺陷，例如系统优化程度不高，程序化设计欠缺，结构紧凑度较低，故障率无法实现理论值等，这也需要我们在生产实践的过程中不断地发现问题，进而分析问题解决问题，不断完善变频控制技术，使之与生产实际相结合，提高生产率，减少风险点，更好地为我国的现代化建设服务。

[参考文献]

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1 引言

目前软启动技术比较普遍的工作机理是采用特殊制造的离合器使机械的减速机构和机械主驱动电机相连接，这种特殊制造的离合器是根据液体粘性传动机理制造完成的。这种技术的开发与应用最早可以追溯到上世纪70年代的西方发达国家。在这种零负载的工况下启动机械设备，其从初始状态达到额定速率只需要很短的时间，而系统的控制依托于相应的液压装置，逐步驱使机械的静摩擦片和动摩擦片相互趋近，从而达到传递动力的目的。

随着时代的发展，软启动技术不光在西方国家逐步推广应用，在中国很多学者机构也开始着手研究这项技术并取得了不错的成绩。本文通过分析对比不同启动方式的优缺点，阐述工作机理，从而引出设计思想和方法。

2 重要性

随着现代工业规模的扩大和技术的发展，煤炭机械尤其是带式传送机在向大载荷、长距离、高功率、高带速、大倾角方向发展。基于物体传送过程中惯性的原因，其启动、减速及运行过程中存在许多急需解决难题，相应的技术先进的控制系统也就应运而生，解决这些难题，优化设备系统，完善控制过程。

与软启动相对应的是硬启动方式，其工作原理简单来讲就是供电装置与电机直接相连，这种启动方式存在很多的缺点，例如在设备刚开始启动时会产生过高的电流，这种冲击电流会在电机轴承上产生很大的扭矩，甚至会超过正常扭矩的200%，促使供电装置过载，从而加大了电机的机械磨损和齿轮损耗，对其造成了很大的冲击。这种所谓的硬启动方式也是根据很多煤炭机械设备自身的特性所发展衍生的。而软启动方式的工作机理简而言之便是使机械设备平稳启动以及稳定停车，这种可控性的实现正式由于这种启动方式的原因。和上文硬启动方式的比较，软启动方式最大的特点便是软启动方式拥有限制电流功能，即通常所说的限流，显而易见，这样的话便可以很好地避免过高的冲击电流对机械设备以及供电装置的冲击和机械损耗，延长设备的使用寿命和周期。在整个系统中，触发系统可以说是其最重要的也是最核心的部分，正是因为这一点，才对触发系统提出了很多严格性的要求，例如抗干扰能力，这里的干扰指的是噪声或者其他的干扰项。此外在可控硅方面也必须具有极高的操纵性和灵敏度。

由此可以看出，开发与推广煤炭机械软启动方式技术具有重要性和必然性。

3 工作机理

煤炭机械电子软启动装置可以有效的控制机械在启动的初期所产生的相关的负效应，比如明显的电压减低以及过大的冲击电流，根据载荷的大小智能的调节电流的大小，减小电机轴的不利扭矩，减轻机械磨损，这一点在前文中进行了相关的阐述，这样的有点不光是可以延长机械设备的使用周期，而且也可以有效的保护在实际生产过程中不可避免与机械设备相接触的操作人员，实现安全生产，也可以节约能耗，实现可持续发展，此外电子软启动方式也具有硬启动方式无法比拟的系统优势，由于其体积小，操作方便，构造也很简单，因此故障率极低，这也是机械电子软启动方式装置得到重视的原因之一。

对于机械硬启动方式来讲其主回路是通过普通的晶闸管作为开关，但是软启动技术方面，大功率的晶闸管是作为主回路开关元件的首选，导通角的智能化系统控制是通过单片机的应用实现的。煤炭机械电子式软启动装置的具体工作机理是：①在最开始的启动阶段，晶闸管的导通角逐渐升高，电机两端的电压也会随之产生变化，由此会对晶闸管的输出电压产生调节功能，当电机转速升高到启动扭矩时，启动过程便结束。②机械电子式软起动装置还具有一个关键的功能――限流，当晶闸管处于完全导通状态时，电机便会处于额定功率下工作，再加上旁路接通起的同时启动，可以有效地延长晶闸管的使用周期，此时电机进入到稳定运行状态。③当机械需要停车时，第一步是旁路接通起器的断开，这样做的直接目的是减小旁路接通器内晶闸管的导通角，这样的话电机转速归零，机械停车，处于关闭状态。启动过程如图1。

3.1 传统启动方式的阐述

煤炭领域内的常用工程机械例如带式输送机因为可靠性高、运行连续、工作效率高以及适应能力强等优点，已成为现代重载荷运输的常用设备，尤其是在煤炭采矿领域内得到广泛的重视，但是伴随着机械化工业化程度的不断提高，各种机械设备的运行功率也在不断攀升，输送机当然也不例外。在采矿机械的不断发展应用的过程中，人们发现传统的启动方式不能满足大规模生产发展的需要，归结于一点就是其无法避免的诸多缺点。在这种情况下，电子式软启动装置的出现，很好地解决了一系列难题，因其运行稳定，体积小，故障发生率低，不光是在煤炭采矿领域内，在冶金、码头、港口领域内也达到了很好地应用。本文列举若干传统的启动方式的弊端：①故障率较高，由此引发了高昂的维修养护费，并且在启动初期在供电装置与电机之间会产生很强的冲击电流，在电机轴内会有很高的扭矩，往往会超过正常扭矩的150%，这种弊端使得其具有很大的局限性，即工作条件比较苛刻，例如无法满足井下防爆安全的要求②启动过程中的冲击电流会对机械部件产生很大的不利影响，增加机械磨损，对供电系统造成冲击，限制了启动周期和频率③在一些已经安装了软起动装置的相对比较现代化的煤炭机械里，在实际的生产经验来看，运行比较平稳，但是电流智能化调节无法实现，承受载荷能力也不会有很大提高。

3.2 电子式软启动过程分析研究

电子式软启动不仅能够保证机械装置在启动、运行以及停车过程中的平稳而且能够有效地减少冲击电流的危害，降低机械磨损，伴随着计算机技术的发展，启动过程与计算机相连，实现交互式操作智能化程度更高。由此不难发现机械电子式软启动装置具有很大的发展潜力与发展前景。解决机械震荡以及冲击电流的不利影响的最为有效地途径便是运行前根据预定的可控曲线进行设置，分阶段慢速有序的启动机械系统，这样一来便可以解决很多动力学问题。现在简单介绍几种常用的电子式软启动方式：①斜坡恒流：电流升高的速度越快，启动速率越高。这种方式是以一定的速率提高电流，直到预定的制定电流后，再以恒定的电流运行，直到启动阶段完成②斜坡电压：启动电压由低到高逐步攀升，不需要闭环控制电流的过程。这种启动方式的最大优点是机理简单易懂，系统故障率低，但是缺乏对电流的控制，因此晶闸管会受到电流的冲击，使用寿命降低③阶跃式：启动阶段加载启动扭矩，这个扭矩一般很大，这样可以有效降低负载的静摩擦力，但是这种方式的弊端是会对供电装置产生强干扰④矩形转矩：这种启动方式相比较上述三种而言，体积较小，故障率低，结构完善紧凑，设计更加合理优化，安全措施齐全，载荷能力大。

4 煤炭机械电子式软启动装置的设计思想与方法

4.1 硬件设计

煤炭机械电子式软启动装置的硬件设计主要集中在电路设计上，其中主回路的控制是核心因素，关键是晶闸管的设计，连接顺序为供电装置与电动机，其中晶闸管的导通角设计也是重要的一点，前文讲到单片机技术的应用可以有效控制导通角的变化，使输出电压逐步升高直至额定电压。以采矿领域内常用的带式输送机为例，通过流程图的方式简明说明硬件设计过程，如图2。

4.2 软件设计

在电子式软启动装置中，控制器的质量以及工作原理直接决定着控制系统的优劣，目前通常的控制器为可编程化的控制器，这种控制器的可靠性较高，可以实现系统的优化和平稳运行，整个运行系统的控制上位机通常是由电子计算机来担当，由此可见，可编程控制器以及电子计算机是关键的两个因素，需要进行相应的程序计算与设计，这种程序设计的过程优化以及结果的完备性、可靠性、准确性直接影响到机械运行的可靠性、稳定性。

具体而言，可以从以下几个方面来阐述电子式软启动装置的软件设计：①可编程控制器往往采用面向运行过程的control language和面向问题的image language，其特点是结构简单紧凑，过程直观易懂，它的程序设计方案一般是根据流程图来实现的；②以电子计算机为上位机的计算机软件选取，伴随着现代科技的不断发展，现代计算机软件的功能也日趋强大与完善，可靠性不断提高，这些软件通常都会选择面向对象以及可视化的设计方法，同样，煤炭机械电子式软启动装置控制系统的控制软件应该具有响应速度快、敏感度高和分析点准确、过程优化等特点，操作界面与接口模块采用不同的程序语言编写也就成了必然条件。这是软件设计里面比较重要的一步，首先要把握操作主界面的设计，因为这是可视化操作界面与操作人员最直接的界面，要求界面简单，直观，功能齐全。

5 结束语

从目前的使用状况和调查分析来看，煤炭机械电子式软启动装置仍然无法满足我国大规模现代化建设的需要，无法满足煤矿产值的增长需要，这不仅仅表现在数量上的缺乏以及普及度的欠缺，也表现在使用中的装置系统也存在许多缺陷，例如系统优化程度不高，程序化设计欠缺，结构紧凑度较低，故障率无法实现理论值等，这也需要我们在生产实践的过程中不断地发现问题，进而分析问题解决问题，不断完善软启动技术，使之与生产实际相结合，提高生产率，减少风险点，更好地为我国的现代化建设服务。

[参考文献]

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一、绪论

机电一体化还有一个名称就是机械电子学，它属于跨学科的一门新技术，由多种技术相互融合，组后形成的一门新学科。机电一体化技术真正在国内外工程领域开始进行推广应用是在上世纪70年代，80年代其，微电子技术成为当时引领潮流的高新技术，在这样的形势推进下，工程机械制造技术飞速地发展起来，尤其是微型计算机及微处理技术、传感与检测技术等等开始在工程机械上应用起来，这样就使工程机械的面貌从本质上进行了改变，一定程度上也间接使产品质量不断提高，工程机械进入到了崭新的一个发展阶段。在现代工程的施工过程里，有许多因素都可以对施工工艺的好坏程度产生不同的影响，这种影响既可以是直接的，又可以是间接地；尤其是工程机械中，电气与电子控制系统部分质量的好坏可以对工程机械产生非常大的影响。

现代工程机械刚刚将机电一体化技术引进不久，还处于发展阶段，多种技术不断地开始进行有机的融合，很大程度上对工程机械的各种性能起来了提升的作用和。现用的电子控制装置多是以微机和微处理器作为运转的核心，于现代工程机械中进行了广泛的运用，电子控制技术也已经在工程机械的诸多领域中开始暂露头角。尤其是近些年来，我国开始进口越来越多的工程机械，那么面对这些昂贵的工程机械机械时，我们应该如何将它们保管好？如何将它们使用好？让工程机械把最大的效率完全地释放出来，这是现今阶段工程施工部门亟待解决重要的问题，需要我们不断地研究进行完善。

二、现阶段工程机械的电子控制系统拥有的主要功能

1、电子监控、自动报警及故障自诊，也就是针对工程机械的诸多系统在工作中对其进行正常运行状态的检测和监控，如果在工作中有异常的情况出现，能就可以启动自动报警的功能同时还可以显示出发生故障的部位，可以在工作方面为驾驶员提供很大的便利，使机器的日常工作效率也可以得到大幅度的提高，日常设备的检查维护工作也可以在过程上得到简化，维修费用照比以前少了很多，停机维修所需要的时间也大大减少，同时设备的使用寿命大大延长。

2、许多从国外引进先进机器，都安装了具有电子控制功能的自动变速器，它们可以时刻监测外负荷的变化情况，并且针对传动系统的传动比进行自动改变，这样就可以把发动机的功率充分地利用起来，燃油经济性得到了大幅度提升，操作过程也得到了简化，劳动强度照比从前有所降低。想要避免工程中翻车和断臂事故的出现，想要使作业的安全性得到提高，就要在现代起重机上对采用电子控制的力矩限制器进行安装。

3、提高作业精度。在工程中，成品料的作业精度是必须要进行保证的一个环节，现用的一些设备都对使用微机进行控制的电子称量系统广泛应用到其中，称量过程逐渐开始向自动化的目标迈进。自动找平系统也开始广泛进行推广应用，沥青混凝土摊铺机不断的在施工方面的质量的逐步进行提高。自动供料系统还开始采用了微声波技术，沥青混凝土摊铺机已经可以在供料环节进行自动调节，这就使摊铺质量得到了很大的提高。一方面可以促进作业精度和作业效率提高起来，另一方面也开始将操作人员的劳动强度大大减轻。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是由多种学科交叉在一起形成的一门新学科，它想发展和进步，都要借助于相关技术的发展。机电一体化在当今阶段有以下几个发展方向：

1、智能化。智能化在当今时代的工业领域里，机电一体化技术发展的方面来看，是非常重要的一个方向。人工智能于实际操作中，越来越多的被人们重视起来，相对来说重要的应用类型有机器人和数控机床，这两项已经实现智能化。诚然，机电一体化类型的产品永远无法拥有和人类一样高度发达的智能，也没有必要达到这样的标准。但是，高性能、高速度的微处理操作，只能够为机电一体化产品赋予低级别的智能，还是十分有必要也是可以做到的。

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3、医护类专业。女生可以当护士，男生可以当大夫，这行特别辛苦，但是赚钱确实非常多，付出都是有回报的，干好了亲戚朋友会非常多的，因为都想着可能会求到你。

4、财会类专业。经济、金融、会计等专业都是不错的选择，专业都是好的，但关键看你大学怎么去学，可能有的人毕业几年后飞黄腾达，你却灰头土脸，原因就在于很多证（初级会计职称、中级会计职称、高级会计职称、注册会计师等）没考下来，所以要想报这类专业，就业前景是好的，就看你有没有决心和毅力把它学好。

5、机械电子类。不得不承认，好就业的专业还是理工类专业，赚钱也比较多，因为会一门技术总比文职类工作要强得多，尤其是越无可替代越抢手。所以男生学机械工程类专业以及电子科技类专业都是不错的选择。

6、外语类专业。这包括英语，也包括其他小语种，但一般家庭条件要宽裕些才能学小语种，否则出国留学条件欠佳，只学一门英语就够了。英语学好了也很有发展，现在是全民学外语的时代，很好就业的。

7、学前教育专业。这个专业虽然很好就业，但是却不合适男生学，一般女生学的比较多，而且女生要性格开朗、细心、有耐心。现在家长都很重视学前教育这一块，是一个很有发展前景的领域。

8、设计类专业。无论是男生还是女生，都可以学设计，设计分很多种，就业前景也比较乐观，就业率也很高，薪资当然也不低，是一份有技术含量的工作，但也很累。