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機械電子控制技術范文1
一、 計算機技術與機電控制技術的發展概況
1理論的形成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。
2技術的發展和現狀。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制，PID是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制（FLC）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。
二、 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用
1 機電一體化的簡介和生產應用
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。
可編程控制器（PLC）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，PLC可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。
2計算機在機械和電子控制產業的應用實例
計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。PLC實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（Virtual Display Terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。
PLC在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由PLC驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過PLC的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使PLC的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。
機械電子控制技術范文2
關鍵詞:PLC自動化技術;農業機械;電氣控制
引言
伴隨著農業的機械化發展，不同種類和功能的機械設備被運用到了農業生產中，大大減輕了農民的勞動強度，提高了農業生產效率。然而從農業生產現狀來看，農業機械仍需依靠農民手動操作，自動化控制技術尚未得到普及應用，相關專業人才也比較匱乏，對農業現代化發展帶來了一定的阻礙。對此，加強PLC自動化技術的研究和應用大為可行，利用PLC自動化技術實施農業機械電氣控制，實現農業生產的自動化，將會徹底打破當前不良格局，加速推進產業結構調整步伐，增加農民經濟收入，促使農業發展邁向全新的階段，為糧食生產安全提供有力保障。
1PLC技術概述
PLC自動化技術是指通過在可編程存儲器內編寫程序，下達命令，主要是對農業機械的電氣系統進行自動化控制，操控農業機械的運轉，提高機械設備操作的便捷性，將勞動力從繁瑣的機械控制工作中解脫出來，還會減少主觀失誤，滿足農業生產的實際需求，促使農業機械能夠更好地服務于農業生產活動，創造更加豐厚的經濟效益。PLC自動化技術具有體積小、程序編寫簡單、使用和維護便利等多重優勢，還能在使用環境和條件發生變化時隨之進行拓展升級，始終與農業生產相適應，適合目前我國農業生產現代化、規?；囊?，可以預見，PLC自動化技術在農業生產中將備受青睞，并得到大范圍的應用，進而掀起農業生產的改革浪潮［1］。
2應用策略
2.1在農用拖拉機中的應用
眾所周知，早期農業生產中誕生的最偉大的農業機械產物之一就是拖拉機，拖拉機充分體現了前人的智慧，揭開了農業機械化生產的新篇章。PLC自動化技術是信息時代的重要產物，將其應用于拖拉機電氣系統中，起到了優化系統結構的作用，早期機械油壓式連接裝置被電子油壓式連接裝置所取代，控制方式更加精準。只需要在PLC中設置運行參數，即可讓拖拉機按照這一參數連續平穩地運轉，當電路短路時也能及時進行處理，顯著改善了拖拉機的運行狀態，增加了其使用效益。
2.2在施肥播種機與水稻直播機中的應用
播種和施肥都是農業生產的常見操作，長期以來，運用手工播種模式存在著效率低下的問題，播種不均勻會影響到植株之間的間距，過疏過密都不利于農作物生長階段的管護，農作物產量也會有所下降。而人工施肥的弊端也比較明顯，施肥量過多，將會殘留在土壤和植株上，同樣會危害農作物的產量和質量。將PLC自動化技術運用于施肥播種機與水稻直播機，單位面積內播種數量是固定的，機械會自動行駛，完全不需要人工干預，植株的間距更趨于合理，且肥料施加均勻，農作物能夠得到充足的光照、水分和肥料，長勢十分喜人。
2.3在微灌系統和谷物干燥機中的應用
將PLC自動化技術與傳感器結合應用到微灌系統中，通過對外界溫度、土壤及含水量數據的自動化檢測，適時地開啟和關閉灌溉裝置，既可以滿足植物不同生長階段對水分的需求，又能夠防止水資源浪費，避免灌溉量過大造成植株根系的腐爛，給農作物生長創造合理的環境。谷物干燥機中應用PLC自動化技術，實時監控機械熱風量、運轉情況及谷物的干燥程度，當作業完成后立即自動關閉谷物干燥機，既節省電力，又降低能耗。PLC還具有自動檢測的功能，當機械運轉異常時自動斷電，防止故障發生［2］。
3PLC自動化技術應用存在的主要問題
3.1重視程度不高
無論是技術人員還是農民都沒有充分認識到PLC自動化技術在農業機械電氣控制中的應用價值，技術人員沒有深入到農村了解當前的農業生產情況，也沒有結合生產實際進行農業生產技術的研發和創新，不利于先進的生產技術和作業模式的傳播。農民對新技術、新設備的接受程度不高，絕大多數農民經過了長期的生產實踐更加信奉經驗主義，覺得PLC自動化技術和新型農業機械的應用會增加生產成本投入，損害經濟利益，對其抱以抵觸情緒。因而影響到了相關技術和機械在農業生產中的推廣，致使PLC自動化技術及現代化農業機械在農業生產中無法發揮功能，改善農業生產現狀亟待提上日程。
3.2研究與投入較少在研究
PLC自動化技術方面我國應該積極參考和借鑒發達國家的先進理論和經驗，與我國農業生產實際緊密結合，投入充足的資金和資源用于技術研發和推廣，促使研究成果迅速得到市場化轉化，給農業生產制造新的利益增長點。然而技術研發工作資金投入不足的問題較為突出，相關部門并沒有嚴格監督資金的使用情況，無法保證資金的充足注入，導致PLC自動化技術研究工作因缺少資金強力支持而后繼無力，很難獲得預期的研究成果，PLC自動化技術對農業機械的控制精度達不到要求，這極大的制約了我國農業機械的自動化和智能化發展腳步。
4優化對策及發展趨勢
4.1加大研發資金投入力度
保證研發資金的充足注入是推進技術創新的有效舉措，特別是對于農業機械的自動化發展來說，加強PLC自動化技術的研究，針對技術應用效果進行不斷改良，離不開資金的強力支持。相關部門要提高對技術創新的重視程度，切實加大資金投入力度，確保PLC自動化技術研發創新階段能夠持續注入資金，結合我國農業生產現狀及農業機械設備使用情況實施技術革新，促進科研活動的穩步有序開展，那么PLC自動化技術就會在我國農業機械控制中發揮有效作用，充分滿足新時期農業生產需求。
4.2開展專業技術培訓工作
一方面，技術人員要主動學習PLC自動化技術，相關部門也要定期組織培訓活動，提高技術人員的專業素質能力，使其充分掌握PLC技術及現代化農業機械的應用情況，了解廣大農民群眾的生產需求，深入到農村地區，開展技術推廣工作。另一方面，對農民的技術培訓要使用多種方法，利用新媒體廣泛宣傳PLC技術和現代化農業機械的價值，面對面地做思想工作，或者是建設農業示范基地，通過組織農民參觀，明確PLC是如何控制農業機械的，傳授農民技術應用要領，當農民真正享受到先進科技提供的便利后，其運用PLC技術和現代化農業機械的積極性就會空前高漲。
4.3PLC技術的發展趨勢
首先，農業機械電氣系統的自動化控制面臨著嚴重的干擾問題，這會造成PLC技術下達指令后系統有較長的時間反應，甚至會出現運行異常和故障，使農業機械運行安全遭受威脅。所以未來PLC在農業機械電氣控制中的一大發展趨勢就是強化抗干擾能力，確保在復雜多變的環境下PLC仍然可以正確發出指令，縮短系統響應時間，減少對農業機械的維護。其次，隨著我國對PLC技術的研究不斷深入，在農業機械電氣控制中此項技術的應用已經逐漸趨于成熟，未來對PLC技術的研究要著眼于數字化、智能化，與DCS技術結合起來，實現二者的優勢互補，研發更加穩定的FCS系統，FCS系統相比于傳統的控制系統具有數字化控制的優勢，賦予了電氣系統智能特征，能確保農業機械處于嚴密監控下，使用和維修都更加科學合理［3］。
機械電子控制技術范文3
關鍵詞：智能控制工程；機械電子工程；應用
0引言
隨著我國經濟的持續發展，現今各個行業在實際運行的過程中也逐漸開始運用各類科學技術，在電子機械工程中，由于人們對機械電子產品的需求量逐漸提高，這使得電子機械工程逐漸開始運用智能控制工程，其不僅可以有效提高電子機械產品的質量，還可以完善相關電子產品多元化以及智能化等多種功能，這對機械電子工程的后續發展有著很大的積極意義。對此，相應的電子機械工程行業需要提高對智能控制工程在電子機械工程中的應用，不斷提高電子機械產品的生產效率，以此來促進企業生產效益的提高，從而推動企業的進一步發展。
1智能控制工程與機械電子工程的概述
1.1智能控制工程的概念
現階段，人們的生活水平逐漸提升，其對電子產品的質量也有了更大的要求，這就需要電子企業進一步提升對智能控制工程對機械電子工程中應用的認識，實現真正的應用，從而實現電子產品的智能化、多元化發展。智能控制工程主要是通過一定的技術來開展相應工作，其集合信息技術、計算機理論等，在實際的應用過程中不僅可以提高企業的科學技術水平，還可以進一步提升企業的生產效率，從而保證產品的質量。此外，其還可以提高電子系統和工程的可操作性與使用性，從而進一步提升電子企業的生產效率。將智能控制工程應用于電子機械工程中，由于其包含了多種科技技術，在實際的應用過程中可以大大提高整個機械電子工程的穩定性與實用性，進而提高電子產品的使用性能，從而實現電子企業生產質量的提升，確保電子企業后續的穩定、健康發展。此外，智能控制系統在現今的應用過程中，不斷與當前發展的各項技術進行有效結合，這可以有效協調整個系統的部件，實現系統的不斷發展以及相關電子技術的持續更新，這可以促進整個系統的平衡運行，從而實現電子行業的創新與發展。
1.2機械電子工程的概念
在現階段，我國國民經濟的發展迅速，這給電子企業提供一定發展契機的同時，也進一步加劇了電子企業所面臨的挑戰，其不僅需要應對激烈的市場競爭，還需要對各類技術的發展形勢有一個全面的了解。對此，電子企業必須要提高對智能控制工程在機械電子工程中的應用，對其基本情況有全面的理解與認識。所謂機械電子工程，其主要是由機械工程發展而來的，在最初的運用工程中，其并沒有采用一些機械設備，僅僅是由人工來進行控制，這不僅會提高人工強度，而且由于人工操作存在一定的失誤，這可能會導致整個工程的生產能力受到影響，從而降低了相關電子企業的經濟效益。在此背景下，電子企業逐漸開始應用各項新型技術，逐漸形成了機械電子工程。所以可以說機械電子工程主要是由機械工程發展而來，隨著電子技術的不斷更新，電子技術在機械工程中的不斷應用，不僅可以節約電子企業的人工成本，還可以有效提高整個機械工程的生產效率，其具備著信息交流、提高產品性能等優點，可以實現電子產品性能的提升，這樣就能在一定程度上促進機械電子工程的快速穩定發展。
2智能控制工程在機械電子工程中的應用
2.1集成自動控制
在信息技術不斷得到更新與發展的背景下，智能控制工程也日新月異，電子企業為了實現進一步的發展與創新，逐漸加大了對智能控制工程的應用，隨著其應用范圍的擴大，各個企業開始注重對其的應用。智能控制工程的應用不僅可以突破以往電子企業的運作模式，還可以進一步更新電子企業的運行方式，從而從根本上改變電子企業，實現電子企業的創新性發展。在實際的應用過程中，電子企業必須要從自身的實際發展情況來進行分析，在對各方面影響因素進行分析后，實現智能控制工程在機械電子工程中的應用。首先，其應用水平較高，需要在一個科學技術水平較高的環境中，這就需要電子企業注重科學技術的利用，并積極進行技術更新，從而提高自身的科學技術水平，滿足時代的發展需求。與此同時，電子企業還要在分析市場需求的基礎上，總結出合理的運行方案，以此來實現全面的改革。智能控制工程在機械電子工程中的應用，其中應用最為廣泛的技術即集成自動控制技術，其作為一種智能控制技術，主要是由信息技術發展而來的。隨著相關信息技術的不斷更新與發展，整個機械電子工程也有了一定的改進，通過集成自動控制技術的應用，可以提高整個機械電子工程的可操作性，其可以對多臺機械電子設備進行統一的管理與控制，還可以有效發揮出各個機械設備的優勢，從而提高整個工程的運行效率與質量，這可以實現電子企業的生產效率的提高。此外，在科學技術水平不斷提升的背景下，科研人員也研發出一種具有柔性的自動控制系統，其可以增強機械電子設備的可操作性，由于其所具備的技術水平更為先進，也可以進一步增強機械電子設備的科學性。這不僅可以有效的推動機電一體化的發展，還可以提高電子企業的生產質量與效率，實現電子企業的可持續性發展。
2.2智能控制系統在機械電子工程中的運用
智能控制系統作為一項先進的系統，其模擬了機械電子工程的特定操作流程，在實際的應用過程中可以突破以往的系統，其結合了人工智能與計算機技術，在實際的應用過程中，其可以降低人工的工作強度。在機械電子工程中相關流程的完成主要是由機器人來完成，通過智能控制系統可以模擬人類大腦的思維模式，這可以在實際的工作過程中來完成信號搜集的工作，從而獲得更為準確的數據信息，這可以降低人工的錯誤次數，有效提高工作效率，進而實現整個電子企業的高效工作，實現電子企業整體工作質量的提升。
2.3神經網絡控制技術在機械電子工程中的應用
神經網絡控制技術也是在機械電子工程中應用較為廣泛的控制技術，由于機械電子工程在實際的工作過程中所涉及的工作內容較多，如果僅僅依靠人工，不僅需要較多的人力，也需要相應的工作人員具備較高的專業技術能力。而通過智能控制工程，則可以進一步彌補人工的不足，也可以為企業節約更多的人力成本。其主要是通過建立完善的網絡控制系統來對人類的神經系統進行模擬，其還可以對相關神經元進行支配，進而對某一區域的機械電子設備進行控制，從而實現對整個系統的控制，完成不同指令的執行，這可以有效提升整個電子企業工作的效率與質量，促進電子企業的進一步發展。
機械電子控制技術范文4
[關鍵詞] 機械電子； 軟起動裝置； 控制系統
1 機械電子式軟起動裝置技術發展及現狀
同世界上發達國家相比，我國的機械電子式軟起動裝置產業綜合指標比較差，比如生產效率低，鑄件質量差，技術水平落后等。這些因素導致了我國的機械電子式軟起動裝置產業滿足不了各行業的日益需求，現在許多企業還是嚴重依賴進口。隨著改革開放的不斷深入，市場經濟的不斷發展，我國的機械電子式軟起動裝置控制系統正面臨著激烈的國際競爭，同時也面臨著不容錯過的發展機遇。隨著中國國力的增強，中國成為新的世界制造工廠，大量的機械電子式軟起動裝置設備生產商移入大陸，必將對中國的機械電子式軟起動裝置控制系統產生巨大的沖擊。只有加大資金和技術投入，注重高技術人才的培養，重視對老產品的更新換代和新產品的創新，我國才能趕超國外先進水平，制造出品質一流的機械電子式軟起動裝置控制系統。
現在軟起動裝置技術的發展主要有如下方面的表現：電子計算機的作用在機械電子式軟起動裝置生產過程中越來越被凸顯；機械電子式軟起動裝置控制系統向大型化、智能化、節能化方向發展；高科技手段的應用使機械電子式軟起動裝置工藝快速變革；提升機械電子式軟起動裝置模具的品質等方面。隨著虛擬樣機技術和有限元技術在機械電子式軟起動裝置控制系統的進一步應用，機械電子式軟起動裝置控制系統的設計研發周期變短，成本降低，其可靠性和使用壽命不斷提高，為機械電子式軟起動裝置控制系統的發展提供了可靠保證。而國內對這些新技術的應用還處于起始階段，大多數企業還是利用傳統設計方法，費時又費力。
虛擬樣機技術作為 CAE 技術的一個重要分支，具有以下的特點：1）實現在整個系統層面上模擬設計產品的樣貌、功用及其他方面的內容；2）可以實現虛擬設計驗證及測試，減少在物理樣機的試驗次數；3）能夠反復試驗設計方案和修改虛擬樣機模型，最終獲得產品的最優化解決方案；4）涉及產品的整個生命周期，能夠隨著產品生命周期的演進，其自身也處于不斷豐富和完善的過程；5）與傳統設計方法相比，虛擬樣機技術可以綜合各領域協同工作，使得整體設計更為詳細和周全，對提高產品質量有很重大的意義；6）有效地縮短產品研發周期，降低設計成本，促使產品快速更新換代，提升產品競爭力。
為了消除國產機械電子式軟起動裝置控制系統存在的諸多缺陷，以達到改善機械電子式軟起動裝置控制系統的可靠性和整體性能的目的，我們依靠計算機輔助工程技術來解決這些問題。利用虛擬樣機技術和有限元技術，可以掌握機械電子式軟起動裝置控制系統的各部件運動情況，保證機械電子式軟起動裝置控制系統運行的平穩性；評價機械電子式軟起動裝置控制系統的靜強度、動強度，驗證機械電子式軟起動裝置控制系統的可靠性；了解機械電子式軟起動裝置控制系統的動態特性，掌握其固有屬性，為減少振動和噪聲提供依據；對機械電子式軟起動裝置控制系統的合模機構進行結構優化設計，提高機械電子式軟起動裝置控制系統的擴力系數，達到減少油耗、縮小合模油缸內徑尺寸、降低液壓泵的設計功率等目的。
2 高強機械電子式軟起動裝置其控制系統發展
20 世紀 60 年代以后，由于各種技術的發展和進步，自動化機械電子式軟起動裝置控制系統日益改進和完善。20世紀 90 年代，東芝機械開發出了基于計算機控制的自動化機械電子式軟起動裝置控制系統。隨著近幾十年來技術的進步和革新，又相繼出現了真空機械電子式軟起動裝置設備、擠壓機械電子式軟起動裝置設備、半固態機械電子式軟起動裝置設備等先進的機械電子式軟起動裝置控制系統械。隨著機械電子式軟起動裝置工藝技術的多樣化發展，機械電子式軟起動裝置控制系統產品也逐步多樣化以適應市場的需求。隨著機械電子式軟起動裝置技術理論的逐漸提高，對機械電子式軟起動裝置過程的分析也逐步系統化、理論化，同時機械電子式軟起動裝置控制系統總體設計及可靠性水平也相應提高。目前，國外發達國家已經有能力生產大型、超大型的機械電子式軟起動裝置控制系統，壓射系統采用實時控制，整機的具有很強的柔性且自動化水平很高。而且國外機械電子式軟起動裝置控制系統的總體結構設計先進，可靠性高，品種規格全，配套能力好，高新技術應用快速。這些都得益于 CAD/CAM/CAE 技術，特別是有限元技術和虛擬樣機技術在機械電子式軟起動裝置工業的廣泛應用。
目前，日本、德國、美國等國家的機械電子式軟起動裝置控制系統占據了全球大部分市場份額，其機械電子式軟起動裝置控制系統小巧、可靠、節能，這些都得益于虛擬樣機技術。虛擬樣機技術的應用大大提升了產品的核心競爭力，給制造商和企業創造了巨大的經濟效益。隨著全球經濟一體化的進一步加深，我國脆弱的機械電子式軟起動裝置產業面臨不小的挑戰，我國要抓住機遇，迎難而上，趕超先進，實現機械電子式軟起動裝置產業的振興。
我國虛擬樣機技術發展還很落后，運用到實際中的還比較少。在機械電子式軟起動裝置控制系統概念設計的同時，進行靜態、動態分析，隨著設計圖紙的一步完善，結構模型也進一步細化，使分析計算的結果更趨于準確。這樣，在最終圖紙完備后，就能使機械電子式軟起動裝置控制系統的強度、抗沖擊性能、疲勞壽命指標得到控制，大大地減少了樣件的制作和試驗時間。國內機械電子式軟起動裝置控制系統企業必須盡快走向自主開發創新，通過機械電子式軟起動裝置控制系統企業與高校、科研院所的緊密結合、掌握先進設計、制造、測試技術，建立多層次的產品開發體系和高水平的機械電子式軟起動裝置控制系統共性技術研究、實驗、開發平臺。這不僅是世界機械電子式軟起動裝置控制系統技術先進國家的成功經驗，也是我國機械電子式軟起動裝置控制系統工業走向自主創新開發的必由之路。
3 機械電子式軟起動控制系統的設計
軟起動裝置系統機構是由多個構件組成的，相互連接的構件間存在著一定的約束關系。要模擬軟起動裝置機構真實的運動情況，就需要根據實際情況把各構件之間的約束抽象出來，并在構件間定義運動副，其次還要添加驅動或載荷使裝置機構能夠運動起來。從本質上講，驅動也是一種約束，驅動是約束構件依照確定規律運動，而運動副相連的構件是相對靜止不動的，系統基于運動副建立的約束方程的自由度個數等于 0，而基于驅動建立的約束方程的自由度個數等于驅動個數。對導入的模型構件進行編輯，添加運動副約束，驅動及載荷。使得機械電子式軟起動控制系統的虛擬樣機模型的運動和受力情況與實際情況相符。
3.1 控制系統硬件設計
根據帶式輸送機對工作環境及控制過程的要求，該系統選用高可靠性、高性能的可編程控制器為控制核心，對由現場檢測到的參數進行分析處理，進而按用戶的要求進行相應的控制；微型計算機作為上位機，通過與可編程控制器的通迅實現對現場參數的動態跟蹤、動態分析與管理；傳感器作為現場參數檢測元件，實現對現場技術參數的采集；機械軟啟動裝置為具體的實現機構。
3.2 控制系統軟件設計
機械電子式軟啟動控制系統采用現代國際領先的控制技術，它以可靠性很強的可編程控制器為核心，以計算機為上位機，對整個系統進行控制。優化設計以數學、力學、計算機科學等為基礎，是多學科相互作用的結果，具有相當的難度和復雜性。以最低的設計成本換取最好的結果是優化設計的目標，這就必須考慮這兩個問題：（1）把工程實際問題理論化，從實際問題中提煉出數學模型。特別是設計變量、目標函數、約束條件的確定；（2）求得提煉數學模型的最優解，即最小值或最大值問題。這個要通過適當的算法來實現。隨著 CAE 技術與優化設計的深入融合，CAE優化已逐步取代傳統以手工計算的方式，極大提高了優化效率和精度。
1）參數化建模：利用 CAE 軟件將產品設計模型參數化，即浮動的設計值來代替模型的具體參數，這樣在可以尋求最優的設計參數。
2）求解：在參數化的模型上施加約束及載荷，選擇求解器里合適的算法求解。
3）后處理：取出狀態變量和目標函數并進行必要的數學處理，以供下一步利用。
4）優化參數評價：優化求解器判定目標函數是否達到理想值，如果達到理想值，就退出循環尋優的過程，否則，返回到開始并重新進行循環計算。
4 結束語
機械電子式軟啟動裝置控制系統的開發從用戶的需求出發，從不同的側面反映用戶對控制系統的要求。它不僅能很好的解決軟啟動問題，其投資小、維護簡單的特點也贏得廣大用的關注，所以必將達到越來越廣泛的應用。
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機械電子控制技術范文5
關鍵詞：機械電子技術工程；發展趨勢；系統
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、機械電子技術的概要
在機械制造行業中廣泛應用的電子技術主要是指在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進現代化電子技術。因此，機械電子技術也可以稱為將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。在我國現階段的機械電子技術發展中，機械電子技術發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科。另外，隨著科現代學技術及電子新技術、網絡技術、智能控制技術的不斷發展，還將被賦予機械電子技術新的內容。但其基本特征可概括為：機械電子技術是從系統的觀點出發，綜合運用機械電子技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、機械電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機械電子技術系統或機械電子技術產品。
在現代化學工業企業生產中，由于社會普遍對于化工產品的需求量大、技術標準要求高，這就要求化工設備必須具備滿足化工生產工藝的基本性能。化工設備的各項性能都是通過機械電子技術來實現的，設備的機械電子技術是否符合生產工藝要求，將直接關系到化工產品的產量和質量等問題?，F代機械電子技術是在對傳統化工設備技術進行總結與深入探討的基礎上，并結合現代化工生產工藝的實際需求，而逐步形成的科學、具體、客觀的技術類型，足以滿足化工生產工藝的基本要求，并對生產工藝的發展與創新具有一定的推動作用。
二、機械電子技術的發展
機械電子技術的發展大約分為三個階段: 第一個階段, 上世紀60 年代以前,人們在生產中開始使用電子技術來完善機械產品的性能, 這一階段也是機械電子技術發展的起步階段; 第二階段, 這一階段為上世紀70 年代到80 年代之間, 這一階段, 機械電子技術得到了快速的發展,為今后機械電子技術的快速發展奠定了良好的基礎; 第三階段, 上世紀90 年代以后, 機械電子技術開始邁人了一個新的階段, 機械電子技術的發展逐漸走向了智能化發展趨勢。一方面, 其他高科技技術開始融人到機械電子技術當中; 另一方面,學術界對機械電子技術進行了深人的研究, 為機械電子技術的發展提供了大量的理論依據。
我國機械電子技術的發展起步相對較晚, 從上世紀80 年代開始, 我國逐漸開始了對機械電子技術的開發和應用。我國相關部門也成了專門的機構, 制定了許多發展措施。同時我國各大高校也逐漸開始開始有關機械電子技術的專業, 這在促進我國機械電子技術的發展上面起到了推動作用。
三、機械電子技術的發展趨勢
隨著知識經濟和科學技術的進一步發展, 機械電子技術的發展得到了迅速的發展, 技術革新的周期明顯的縮短, 成為社會發展中不可或缺的新型技術之一。
3.1模糊化
模糊化是機械電子技術在近年來發展的另一大趨勢。機械電子技術的應用領域相對較廣, 如何發展適應多個行業的機械電子技術就成為機械電子技術主要的發展任務。因此研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機械電子技術產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。
3.2數字化
數字化是現代科學技術發展過程中一個比較重要的概念。特別是微控制器的發展為其奠定了良好的基礎, 現代科學技術的發展都要盡可能的為技術發展的提供良好的平臺。而數字化也成為了機械電子技術發展的一種主要趨勢。
3.3集成化
集成化要求各中技術在發展的過程中互相滲透、互相融合, 同時集成化又包含了生產加工過程中同時處理管理、檢測、裝配等多種工序, 為了實現目前小批量生產的目標, 使得系統的管理更具有彈性。首先, 將系統進行分解, 協調各個分解之后的部分的運轉, 進而促進系統高效、協調的發展。
3.4網絡化
信息化的發展以及普及, 使得以互聯網為代表的信息技術逐漸成為各行各業,各個學科技術中最為依賴的基礎工具之一。遠程控制終端在生產中也逐漸成為普遍使用的技術, 利用計算機計算, 通過局域網技術使得在一定范圍內使用的電器鏈接成為一個系統。因此。機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
2.4微型化
微型化興起于2O世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過lcrn3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
2.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
2.6 系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多了系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一股除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
四、結束語
當今社會是一個經濟、科技爆炸的時代，無論何種技術都需要在不斷的應用過程中，結合世界先進技術體系的創新，逐步實現各項具體技術的全面創新。機械電子技術的創新，對于現代機械設備的科學應用與管理都是具有重要作用的，同時機械設備應用技術的科學創新也是有一定促進作用的。機械電子技術與機械設備應用技術是相互影響、相互促進的關系，兩只之間的科學創新是建立在現代科學技術應用的基礎上，并結合和借鑒世界先機的技術理論，才能有效保證兩者的共同科學創新發展。
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機械電子控制技術范文6
關鍵詞：機電 測控 實驗平臺
中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)009-096-02
在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》中提出，高校要著力培養“高素質專門人才和拔尖創新人才”，以滿足國家發展對具有創新精神和創新能力人才的迫切需求。對于工程類本科專業而言，創新型人才培養工作不僅要使學生認識自然規律、掌握一定的科學技術知識，更要培養學生分析和解決實際問題的創新精神和創新能力。在此過程中，實驗教學是不可或缺的重要組成部分，承擔著開展必要的驗證性實驗以及研究性、探索性、設計性、綜合性實驗等重要任務。轉變觀念，創新機制，加大投入，打造團隊，構建與應用型創新人才培養目標相符合的創新實驗平臺是對各工程類本科專業的必然要求。
1 機械電子工程本科專業現狀及人才培養目標
機電行業是國家主要支柱行業之一，近年來發展迅速，人才需求強烈。機械電子工程本科層次主要培養能夠進行技術創新和技術二次開發的機電工程與技術應用型人才，但目前國內開設機械電子工程本科專業的高校并不多，且多是2007年以后新增專業。
中原工學院機械電子工程學科為河南省重點學科，而且是河南省兩個機械電子工程本科專業之一，學科專業特色優勢方向為精密測量測試技術和現代機電測控技術。為了促進學科更好發展，提出進行機械電子工程專業實用型創新人才培養模式的研究與實踐，構建現代機電測控技術創新實驗平臺，加強學生專業素質和實踐創新能力的培養。
2 實驗教學與實用型創新人才培養
實踐教學環節與理論教學環節是本科教學工作中兩個不可分割的組成部分，共同發揮著對人才的培養作用。機電領域新理論、新技術、新設備、新儀器的不斷出現，對機械電子工程專業的課程體系構建、課程內容更新、實驗項目與實驗內容創新、實驗條件完善、實踐環節設置等各方面都提出了更高的要求。中原工學院機電專業總結多年來人才培養的實踐經驗，提出了適合本專業人才培養的專業知識體系基本結構為：機械＋控制＋測試＋接口＋系統。其中，機械學科為基礎，控制技術與測試技術為學科主要特色方向，接口技術為紐帶，最終落實到系統應用上。與傳統機械設計制造及自動化專業相比較，更加突出控制、測試、接口技術的地位，更強調加強對學生在機、電、測、控、接口等技術一體化綜合應用能力和實踐創新能力的培養。要達到這個目的，實踐環節，尤其是實驗環節的設置、實驗課程的開設、實驗內容的優化、實驗平臺的建設等，不僅直接影響到人才的培養質量，而且關系到專業教學改革、知識創新、科學研究等主體工作的順利開展。
根據專業實用型創新人才培養目標的要求，本專業在對課程體系、課程內容、實驗室設置與儀器設備、實驗項目開設、實驗教師隊伍等基本情況進行綜合分析討論基礎上，結合人才培養過程中出現的問題與取得的經驗，借鑒同類知名大學相關專業的實驗室設備構成、開設實驗類型、實驗設計方法、實踐環節設置合理性等，提出構建現代機電測控技術創新實驗平臺，從實驗教學體系、實驗教學內容、實驗室管理方式、實驗教師隊伍建設等方面進行機械電子工程專業實驗教學改革，促進機械電子工程專業實用型創新人才培養。
3 機電測控技術實驗課程體系及問題分析
3.1 機械電子工程專業實驗室基本情況
中原工學院機械電子工程專業實驗室目前建制實驗室以紡織機電設計與測控校級重點實驗室為統合，包括紡織機械測控實驗室、虛擬儀器實驗室、多點傳動控制綜合開發實驗室、視覺檢測技術實驗室、機械CAD／CAM中心等。主要實驗設備包括三座標測量機、激光干涉儀、超聲波無損檢測儀、PLC實驗裝置、虛擬儀器綜合實驗套件、紡織機械測控實驗系統、多點傳動控制綜合試驗系統、視覺在線檢測系統、單片機開發綜合實驗臺、傳感器與檢測技術創新實驗平臺、機器人實驗系統、計算機控制技術試驗箱等。
3.2 可開設實驗課程及實驗課程體系存在的問題
根據專業主要特色方向要求，課程體系中開設實驗課程的專業課包括：機械控制工程、機電系統控制技術、計算機控制、微機及單片機應用技術、機電系統接口技術、傳感器及機電檢測技術、光電檢測技術、無損檢測技術、機器視覺技術及應用、信號分析與處理、DSP技術、光學工程基礎、機器人技術、精密儀器設計、機電一體化系統設計等，另外還有機電課設、現代制造技術綜合實驗、虛擬儀器綜合實驗、機電系統綜合實驗等綜合實驗環節，共同構成了現代機電測控技術實驗教學的課程體系。
3.3 實驗教學環節與課程體系中存在的主要問題
在近年來的專業課程理論教學與實驗教學實施過程中，發現了目前實驗教學環節與課程體系中存在的幾方面問題：
(1)在專業課程內容設置上實驗環節所占比重明顯不足。造成這一現象的原因一方面是長期以來傳統教育理念所造成的教學體系結構所致，另一方面則是實驗條件和實驗資源不足所致。
(2)資源短缺與資源重復現象并存，實驗教學整體投入不足。雖然近年來專業實驗設備增加不少，但也只是滿足基本實驗門類需求，總設備臺套數還遠不能滿足要求。與此同時，由于校內實驗資源的科學管理與優化配置仍不完善，其他院系的相關實驗資源不能共享，造成實驗資源浪費。這也是很多高校實驗室建設中存在的一個共性問題。
(3)實驗課程開設各自為戰，缺乏相關課程實驗環節的協調與融合。機電學科為交叉學科，其多門支撐學科的專業課程之間是緊密相關，構成一個有機整體，其實踐環節是有可能融合為一體，采用綜合實驗或綜合課程設計的方法來實現的。例如檢測與信號分析類實驗、機電控制與接口類實驗等。但目前該類綜合性實驗環節開設數量還比較少，實驗內容設計方面缺乏新穎性。
(4)采用新型、先進實驗設備開設的實驗較少，學生實踐能力培養跟不上市場需求。
這一現象在許多普通本科院校中也比較廣泛，主要原因還是普通院校所能得到的國家與地方政府的資金投入相比重點高校遠遠不足，新型設備、精密儀器少，許多企業中已經配備并常規化使用的儀器設備高校卻沒有。
(5)實驗形式單一，驗證性實驗居多，設計型、創新型實驗較少。缺乏對實驗與實踐教學的總體設計，實驗教學與科研、學科、專業、人才培養結合不夠，實驗教學研究也不到位、不深。
4 現代機電測控技術實驗教學改革探索與實踐
針對上述專業實驗室設置、實驗課程體系及存在問題，充分考慮本專業兼顧機、電和紡織的行業背景，緊密結合精密測
量技術和機電測控技術的特色方向，提出構建現代機電測控技術創新型實驗平臺，其研究內容和實踐方法如下：
4.1 保證基礎，強化創新，確定創新實驗平臺體系構建的基本原則
在保證課程基本實驗內容要求前提下增加綜合性、創新性、研究性、實踐性實驗項目。具體來說，就是要按照“保證傳統基礎實驗、增加新型設備實驗；減少驗證性實驗，增加設計性實驗：減少單一課程實驗，增加多課程綜合實驗；減少教師指定題目實驗：增加學生自主創新的研究性實驗；保證課本內實驗，增加實際科研項目關聯實驗；保證實驗室內的實驗項目，增加企業現場實踐活動”的基本原則，構建符合本專業實際情況的現代紡織機電測控創新型實驗平臺的課程體系。
4.2 以人為本，因材施教，進行分類、分層次的實驗教學體系的研究
高校以培養專業人才為己任，但學生存在基礎、興趣、努力程度等方面差異，在進行創新實驗平臺建立過程中要注意因材施教，構建分層次的實驗教學與研究體系。對于基礎薄弱，興趣不足的同學，以基礎實驗和一般設計性、綜合性實驗能力培養為主，對基礎扎實、興趣濃厚、學習努力的同學，應鼓勵他們進行一些研究性和創新性的實驗研究，并積極參加各類創新實踐活動。
4.3 分工負責，通力合作，進行實驗大綱、實驗內容與實驗教學方法研究
組織專業課教師根據各自所長分工負責，對各門課程的基礎實驗與實踐環節的教學計劃進行修訂和完善。通力合作，完成設計性實驗、創新性實驗、研究性實驗的實驗內容規劃設計和實驗教學大綱的編寫。根據本專業人才培養的“機械＋控制＋測試＋接口＋系統”的專業知識體系基本結構，進行多課程綜合實驗內容開發與實驗方法研究。
4.4 項目引導、以賽促能，積極開展自主創新的研究性實驗與創新競賽活動
鼓勵專業教師根據創新性科研題目或實驗室建設項目設計創新性實驗，例如采用機器視覺技術、虛擬儀器技術、機電傳動控制技術、PLC控制技術進行生產線產品質量檢測技術的研究。鼓勵教師在創新性實驗活動中指導學生形成各種形式的物化成果。還可以結合“挑戰杯”、“機械設計創新大賽”“電子設計競賽”等創新大賽題目進行實驗項目設計，組織學生成立創新興趣小組，以賽促能，在比賽過程中培養學生創新意識、團隊意識，提高動手能力、合作能力、創新能力。
4.5 提高能力，加強管理，建設具有創新精神、創新能力的實驗指導教師隊伍
只有具有創新精神、創新能力的教師才能培養出具有創新精神、創新能力的學生。在實驗指導教師隊伍建設中，鼓勵專業課教師積極參與實驗室管理，積極引導學生參加科學研究活動，組織各種科研興趣小組，加快實驗室開放制度的常規化，把實驗室建成教學和科研的前沿陣地。
4.6 開拓資源，追求卓越，建設校企合作，資源共享的創新實驗大平臺
本專業科研人員目前參加有國家科技重大專項機床類項目2項和國家863項目1項，以此為契機，積極開展與相關重點機床企業的合作交流：同時發揮原部屬院校的行業優勢，保持和加強與紡機行業的技術合作，以教育部“卓越工程師教育培養計劃”理念為指導，積極探索將人才培養與企業、科研工作緊密聯系，充分利用企業實踐平臺，探索校企合作的創新人才培養新模式?，F代機電測控技術創新實驗平臺建設將緊密結合機床制造業和紡機制造業中的各種測試、測量、控制技術應用，有效利用校內、校外資源，建設校企合作、資源共享的創新實驗大平臺，最終培養能夠滿足企業需要的系統掌握現代機電系統測試、測量、控制技術和應用能力，具有實踐能力和創新精神的高層次機電人才。
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