机电仿真软件介绍（精选8篇）
一、学习模式：
1、课件内容学习：机电一体化概述检测与传感器步进及伺服电机机械传动，控制系统，接口技术，伺服系统
2、元器件（电器和仪表）学习：70多个电气、仪表3D模型及性能参数，关键机电器件提供爆炸图展示：
A电气：控制盘柜、直流电源、单相交流电源、三相交流电源、保险丝、单排空开、双排空开、三排空开、蓝色钮子开关、红色钮子开关、绿色方形按钮、红色方形按钮、常闭按钮、常开按钮、转换开关、旋转开关、行程开关、三菱交流接触器西门子交流接触器、交流接触器、变压器、开关电源、热继、电机、电抗、电流互感器、电流表、东元TECO变频器、伟创变频器、3色灯、指示灯-红、指示灯-黄、指示灯-蓝、接地端子、魏德米勒接线端子、接线端子、盘柜风扇、电笔等
B仪表和元件：PLC、中间继电器、时间继电器，带底座时间继电器、调节阀、气压阀、截止阀，蝶阀、针型阀、单线圈电磁阀、双线圈电磁阀，智能式变送器、亚德客接近开关、接近开关PNP，接近开关NPN朗鸿接近开关、压力表、单减压过滤器、减压过滤器
二、仿真接线：
学生参照老师设定的电气原理图，从元器件库中拖入对应的3D元器件到元器件库中，按电路图要求，进行命名，参数设置，接线，系统会进行操作计时，提交后系统对操作结果进行检测判断。
7个机电典型电路接线自动判断检测功能：自耦降压起动，双重互锁正反转控制，时间继电器控制，生产机械行程控制电路，具有过载保护的正转控制，接触器星形三角形控制，接触器控制的双速电动机调速电路。
三、PLC编程：仿真三菱（FX2N系列）PLC编程，通过编辑工具，可编辑修改或载入PLC程序，PLC程序能够进行仿真运行，运行时具有输入输出状态指示。支持PLC程序与指令表间切换，支持PLC信息状态仿真测试
四、理论考核：
1、试卷管理：老师可对考场进行管理、试卷编辑和试卷审核，可以从题库里自由选择各类型题目，设置分数，并组成试卷，在指定的时间和考场对指定的学员进行考试。最后对学生提交的试卷进行自动评分，并对试卷考核结果进行综合分析。
2、题库管理题型包括填空题、单选题、多选题、判断题、问答题和实验题，老师可以导入或导出各种题型的题目，或者直接在平台上进行添加。并对各个题型进行归类。
3、自我考核：
仿真测试转台作为最重要的仿真测试设备, 可以真实地模拟导弹或飞行器的动力学特性, 在实验室条件下复现其在空中的各种飞行姿态, 对导弹或飞行器的传感器件、制导系统和控制系统及各执行机构的性能加以测试, 为导弹或飞行器的改进和再设计提供各种参考依据。仿真测试转台的性能的优劣直接关系着仿真和测试实验的可靠性和置信度, 仿真测试转台的研究和制造, 在航空航天工业和国防建设的发展中具有重要意义。
转台控制系统的软件作为控制算法的具体实现, 直接影响着转台系统的动静态性能。其设计除要求操作方便、运行可靠外, 还要求具有较高的实时性, 这是保证系统优良跟踪性能的重要因素。
三轴仿真转台控制系统的所有功能以及操作 (如控制单元的管理、故障检测和人机界面等工作) , 都由控制软件来完成, 转台系统软件不仅要能够实现数字算法, 而且应具有完善的逻辑操作功能和对系统的保护作用, 能够实现数据的显示、传输、存储和分析。再者, 仿真转台系统的可靠性很大程度上取决于控制软件的稳定性, 所以根据系统功能和需求对软件进行模块化设计是很有必要的, 可以最大程度上简化软件设计步骤, 方便程序调试, 尽量减少漏洞的出现。
2 转台软件系统分析与发展趋势
在我国仿真测试转台经历了30多年的发展。从最初的Dos到Windows, 再到基于RTX的控制软件的问世, 转台控制软件的功能逐渐强大, 操作日趋便捷, 实时性和可靠性也越来越高。
以下主要对基于DOS、Windows和Vx Works三种操作系统的转台软件的特性进行分析、比较。
(1) DOS是典型的单任务操作系统。在DOS中运行的应用程序, 顺序执行自己的代码, 直到运行完毕后才放弃对CPU的占用, 在此期间其它应用程序都不能被运行。而转台控制系统软件是一个多任务并发程序, 并且对各任务的优先级和伺服任务实时性有严格要求。所以在DOS操作系统下, 转台控制程序需要维护一个简单的多任务环境, 作为转台软件的基本环境。
由于DOS是单任务操作系统, 而且DOS对图像化界面的支持极为有限, 所以采用DOS作为转台系统的软件平台, 有很大的局限性。
另外, DOS运行于CPU模式下, 只能管理640K内存, 对系统性能造成了严重限制。因此, 基于DOS开发转台系统, 很难跟上技术发展的潮流。
(2) Windows无疑已经成为PC平台上最为通用的操作系统。由于Windows的人机界面友好, 软件资源丰富, 基于Windows开发转台系统成为替代Dos操作系统的必然趋势。
但是Windows是非实时操作系统, 无法满足转台系统的高实时要求。
虽然Windows操作系统无法满足伺服任务的高实时性要求, 但转台操作人员和设计人员仍然钟爱Windows友好的人机界面。为了解决这个矛盾, 转台系统发展成为采用主从体系的结构。
这种结构中, 转台系统实际上分为两个部分, 非实时部分和实时部分。“下位机”由DSP或单片机控制板构成, 完成高实时行要求的任务, 而PC机作为“上位机”, 完成图形显示、网络通信、人机交互等对实时性要求不高的任务。上下位机间利用一定的接口进行通讯, 从而协同工作。这种方案很好的克服了Windows实时性不高的瓶颈。但这种方案增加了硬件成本, 而且系统结构变得复杂。为了对Windows的实时性进行扩展, 许多第三方软件应运而生。这种实时扩展产品比较著名的有美国Ventur Com公司的RTX。
RTX (Realtime Extension For Windows) 是内置于Windows的实时操作系统, 可以认为是Windows的一个实时子系统, 它不影响Windows原有功能, 但增强了其实时性能。实际上, Ventur Com公司获得了Windows的源代码, 对其硬件抽象层HAL进行了实时扩展。该实时硬件抽象扩展层隔离了RTX和Windows之间的中断。在单CPU的情况下, 所有RTX线程的优先级高于所有Windows线程优先级。可见, 实时扩展的本质就是将Windows当作一个受实时内核调度管理的任务, 其优先级最低。
通过上面的分析, 采用基于Windows的实时扩展系统作为平台开发转台系统软件, 既继承了Windows操作系统的优点, 又在一定程度上保证了转台系统所要求的实时性能要求。但这种实现受到Windows内核非实时的限制, 仍然是软实时系统。
(3) Vx Works是由Wind River公司开发的一种实时嵌入式操作系统 (ERTOS) 。Vx Works为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。在各种CPU平台上提供了统一的编程接口和一致的运行特性, 尽可能地屏蔽了不同CPU之间的底层差异。不仅如此, Vx Works相比同类实时系统, 一直以极高的实时性和可靠性著称。首先, 其系统本身的开销很小, 其内核和基本功能只有几十KB, 精简的内核和高效率的内核设计保证了Vx Works的实时性。其次, 任务调度和任务间通信的灵活高效也保证了其实时性。再次, Vx Works中通过特殊的上下文切换设计, 利用公共数据结构、信号量、消息队列等, 使上下文切换中的工作量减到最低。这些特点使得Vx Works可以实现微秒级的任务切换。Vx Works曾被广泛的应用于航空、航天、军事等领域。所以开发基于Vx Works的转台系统成为转台系统开发新的研究热点。
3 结语
Vx Works作为一款优秀的商用嵌入式实时多任务操作系统, 凭借其卓越的性能被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等实时性要求极高, 而普通操作系统难以胜任的领域中。1997年4月在火星登陆的火星探测器上, 也以Vx Works作为嵌入操作系统, 它负责火星探测器的全部飞行控制, 包括飞行纠正、载体自旋和降落时的高度控制等, 而且还负责数据收集和与地球的通信工作。
Vx Works在我国的军事、通信、工业控制等领域也逐渐得到应用。特别是在航天、航空半实物仿真, 弹载、机载计算机, 军用雷达等高可靠性场合的应用取得了一定的研究成果。但由于Vx Works软件正版授权费用过于昂贵, 使其在民用场合的应用受到了一定的限制。当前, Vx Works在民用产品方面主要用于通讯、电力等对实时性和可靠性有较高要求的领域。
摘要：本文是以某型三轴仿真转台为研究背景, 介绍了三种转台控制软件平台的发展现状。
关键词：电动仿真转台,软件平台
参考文献
[1]陈家新, 彭丁嵩.DOS环境下实时多任务调度策略的实现[J].计算机应用, 2000.5:45-47.
[2]张正勇, 熊清平, 李作清.Windows系列平台下的实时控制研究[J].机电工程, 1999:36-37.
[3]李宏科.一种基于RTX的实时系统的实现[J].装备制造技术, 2006: (55) .
2、机电一体化技术的突出特点：它在机械产品中注入了过去所没有的新技术，把电子器件的信息处理和自控等功能“柔和”到机械装置中去，从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。
3机电一体化技术的重要实质：应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品的系统（以下系统称机电一体化产品），综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效果最佳。4工业三大要素：物质、能量、信息
5机电一体化产品五种内部功能：主功能，动力功能、计划功能、控制功能、构造功能
6机电一体化基本结构要素：机械本体、动力源、检测与传感装置、控制与信息处理装置、执行机构、接口
7机电一体化产品分类：功能附加型、功能替代型、机电融合型
8机电一体化共性关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术，系统总体技术
9机电一体化对机械系统的基本要求：高精度、快速响应、良好的稳定性
10机械系统的组成及各部分作用：传动机构，转速和转矩的变换器;导向机构，支撑和导向；执行机构，用以完成操作任务的11传动机构性能的要求：转动惯量小，刚度大，阻尼合适，摩擦小，间隙小 滚珠丝杆副：
12传动机构工作原理和特点：丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠，当丝杆或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置。如反向器和特殊器，他们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。特点：传动效率高、运动具有可逆性、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长、不能自锁、制造工艺复杂
13轴向间隙：是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和
14、施加预紧力的方法：双螺母预紧的方法
15、双螺母预紧的方法应注意：预紧力大小必须合适，应不超过最大轴向负载的三分之一；应特别注意减小丝杠安装部分的间隙，这些间隙预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响
16、常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙
17、主要尺寸：（由高到低）C D E F G H18、安装：
1、支撑方式的选择（按其限制丝杠轴的轴向窜动情况分三种一端固定、一端自由F—O一端固定、一端游动F—S两端固定F—F2、制动装置：由于滚珠丝杠副的传动效率高，又无自锁能力，故需要安装制动装置的满足其传动要求，特别是其处于崔志传动时
19、同步齿形带传动机构：利用齿形带的齿形和带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力，它兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点 导向机构设计：
1、导轨的作用和分类：支撑和导向；滑动导轨和滚动导轨
2、导轨的基本要求：承载能力大，刚性强‘寿命长、传动平稳可靠，具有结构自调整能力 接口技术
1、接口：一个机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统（控制微机）两大部分组成，二者分别由若干要素构成。各要素和子系统的相接口必须具备一定的联系条件，这个联系条件通常称为接口
2、接口的分类：以控制微机为出发点，将接口分为人机接口与机电接口
3、人机接口：操作者与机电系统主要是控制微机之间进行信息交换的接口，按信息的传递方向输入接口和输出接口
4、静态：七段LED显示器的接口路设计有两个任务提供正确的驱动逻辑提供LED显示器的工作电流
5、静态工作的优缺点：优点：显示稳定，只有在需要更新显示内容设计时，微机才执行，显示更好的子程序，因而大大节省了微机时间，提高了工作效率。缺点：是扩展显示器位数较多时，需要占用较多的I/O口
动态工作的优缺点：与静态工作方式相比，动态方式大大减少了所占用I/O口的数量，节省了硬件费用，但是为得到稳定显示，微机必须定期对显示器进行刷新扫描，这将占用CPU大量时间，故动态显示方式主要使用于CPU相对并不繁忙的场
6、点阵式LED显示器及接口设计：显示较复杂时，选用点阵式LED显示器做输出设备，点阵式LED显示器在行线与列线的每个交点上都装有一个发光二极管，正极接行引线，负极接列线的称为共阳极LED点阵显示器；正极接列引线，负极接行引线的称为共阴极LED点阵显示器
7、机电接口：指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口，按信息传递的方向有信息采集接口和控制量输出接口
8、信息采集通道中的A/D转换接口设计：分为双积分式和逐次比较式
9、常用电力电子器件：单向晶闸管：又称可控硅。单向晶闸管SCR，由三部分组成，阳极A、阴极K、门极(控制极G）。导通条件是指闸管从阻断到导通所需的条件，这个条件是在晶闸管的阳极加上正向电压，同时在控制极加上正向电压。关断条件是指晶体管从导通到阻断所需的条件。晶体管一旦导通，控制极对晶闸管就不起作用了。只有当流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通所需多的电流即维持电流时，晶闸管才关断功率
10、功率晶体管：指在大功率范围应用的晶体管，有事也称电力晶体管
11、功率晶体管：VD1加速晶体管，VD2 续流晶体管
12、功率晶体管的应用：功率晶体管做功放原件的步进电动机—相绕组的驱动电路
13、功率晶体管做功放原件的步进电动机—相绕组的驱动电路原理：功率晶体管工作在开关状态，当控制微机的I、O口输出高电平时，经7407进行电流放大，使VT1导通时从而使步进电机绕组W通电，当P1.0输出低电平时，VT1截止，W不通电，RC为限流电阻，ＶＤ１为续流二极管，因此步进电动机绕组Ｗ是一个感性负载，在晶体管ＶＴ１从饱和突然变成截止时，绕组会产生一个很大的反电动势，这个反电动势和电源ＶＣＣ叠加在一起加在晶体管VT1的集电极上，很容易事功率晶体管击穿，将续流二极管VD1反向接在VT1的集电极和电源VCC之间，使得功率晶体管ＶＴ１在截止瞬间，Ｗ上产生的反电动势通过ＶＤ１的续流作用回馈给电源，从而保护了晶体管ＶＴ１不受损害。
14、光电耦合器的结构和特点：光电耦合器是把发光二极管和光敏晶体管或者光敏晶闸管封装在一起，通过光信号实现电信号传递的器件，偶遇光电耦合器的输入与输出间没有直接的电气联系，电信号是通过光信号传递的所以也称是光电隔离器。
15、光电耦合器：发光源，受光器
16、８０３１电动机通过光耦控制步进电动机接口电路：考虑俩个参数电流传输比ＣＴＲ，时间延迟。当８０３１的Ｐ１.０端输出高电电平时，光电耦合器输入端电流为０，输出为开路，晶体管ＶＴ１不导通，步进电动机绕组俩端无电压，当Ｐ１.０输出低电平时，４Ｎ２５的输入电流为１０ＭＡ电流传输比比ＣＴＲ＞＝２０％，输出端可以流过大于２ＭＡ的电流，在经过晶体管放大，产生驱动步进电动机所需电流 检测系统设计
１．机电一体化对检测系统的基本要求：精度灵敏度分辨率高线性稳定性和重复性好抗干扰能力强静动态特性好
伺服系统设计
１.伺服系统：也叫随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置，速度或力输出的自动控制系统
２.比较原件：将输入信号与反馈信号进行比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节，通常可通过电子电路或计算机软件获得
３.调节原件：又称控制器，对比较原件输出的偏差信号进行突变，放大以控制执行原件按要求动作
４.执行元件：在控制信号的作用下。将输入的各种形式的能量转化成机械能驱动被控对象工作
５.被控对象：是伺服系统中被控制的设备或装置，是直接实现目的功能或主功能的主体，其行为指令反应着整个伺服系统的性能
６.测量反馈原件：是指传感器及其信号检测装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈到比较原件
７.伺服系统的基本类型按被控制量分位置速度力等伺服系统最常见的是位置伺服系统按所采用的执行元件不同分电气液压气动等伺服系统，按控制方式不同分开环闭环半闭环等 ８.伺服系统的基本要求：稳定性，精度，快速响应性 步进电动机
１． 组成：定子，转子
２．工作原理：三相为例，定子有６个齿，转子有４个齿，直流电源供电ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ三相绕组轮流通电，通过电磁力吸引步进电动机转子一步一步的转
３．通电方式：单向通电方式，双相通电方式，单双向轮流通电方式Ａ－Ｂ—Ｃ－Ａ，ＡＢ－ＢＣ－ＣＡ－ＡＢ，Ａ－ＡＢ－Ｂ－ＢＣ－Ｃ－ＣＡ－Ａ，４．步距角：是指步进电动机每一拍转过的角度
５．直流伺服电动机控制方式：电枢电压控制又称恒转矩调速方式，励磁磁场控制又称恒功率调速方式
６．静态特性：电动机在稳态情况下工作时，其转子转速，电磁力矩和电枢控制电压三者之间关系
７．最影响静态特性的因素：功率电路对机械特性的影响，直流伺服电动机内部的摩擦对调速特性的影响，负载变动对调节特性的影响
８．常见步进电动机的驱动电路有三种：单电源驱动电路，双电源驱动电路，斩波限流驱动
９．ＰＷＭ晶体功率放大器组成：电压脉宽变换器，开关功率放大器 控制系统设计
１.建立数学模型的步骤：选择模型类型。确立建模方法（分析法，实验法）确定模型的结构和参数
专科院校培养宗旨
课程开设
发展现状
一、智能化
二、模块化
三、绿色化
四、网络化
五、微型化
六、系统化
发展历程第一阶段第二阶段第三阶段
专业介绍
1、机械技术
2、计算机与信息技术
3、系统技术
4、自动控制技术
5、传感检测技术
6、伺服传动技术
课程设置专业代码
具体科目
就业前景综述
前景
展开专科院校 培养宗旨
本专业旨在培养从事机电设备的使用、维护、维修、设备的管理与设计等工作的高素质、高技能、应用型高级职业技术人才。[1]
课程开设
主要开设《电机及其应用》、《工厂电气控制设备及其应用》、《单片机控制技术应用》、《传感器技术应用》、《电力电子与电机调速技术应用》等核心课程。电工电子技能训练、工厂电气控制实训、PLC应用技能实训、电气设备运行与维护实训等实践环节。考取劳动和社会保障部颁发维修电工职业资格证书及国家制造业信息化培训中心“AUTO CAD高级绘图师”证书。一般中职学校对于此专业所开设的课程有：电工基础，电力拖动控制线路与技能训练，钳工工艺与技能训练，车工工艺与技能训练，数控加工基础，可编程序控制器PLC及其应用，电子装接，公差配合与技术测量，金属材料与热处理，机械基础，机械制图，机械制造工艺基础，电工电子技术基础，机电一体化技术等等
该专业学生可在电工实验实训室、电子技术实验实训室、供配电技术实训室、工业检测技术实训室、可编程序控制器实训室、单片机技术实训室和电力自动化与继电保护实训室进行一体化教学。学院拥有实训实习车间，学生可以进行电工综合实训。该专业学生在三个校外实训基地进行毕业实习和顶岗实习。
机电一体化技术专业应用领域广泛，就业岗位群大，学生毕业后可在相应的企事业单位从事机电设备的运行、维修、安装、调试、机电一体化设备的设计、改造以及生产管理、技术管理等工作。
发展现状
一、智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
二、模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标
准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
三、绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。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，报废后能回收利用。
四、网络化
20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。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是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net）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(computerintegrated appliance system,CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
五、微型化
微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），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。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
六、系统化
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。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
⑴培养目标
本专业培养具有机械、电子、液（气）压一体化技术基本理论，掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修，掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的中级工程技术人才。
⑵主干课程
电工技术、电子技术、机械设计基础、机械加工机床、数控加工工艺、互换性与测量技术、液压与气动技术、检测技术、数控技术、数控编程、电气控制技术、机电传动控制、单片机原理与应用、电器控制及PLC、计算机绘图（cad）、工程力学等。
⑶主要内容
⒈就业岗位群：
机电一体化技术专业应用领域广泛。毕业生主要可从事数控设备的维护、调试、操作、制造、安装和营销等技术与管理工作，就业岗位群大。主要可适应的岗位与就业方向为：
1）从事数控设备的安装、调试、生产运行、维护等方面的技术工作；
2）从事数控设备（数控车床、数控铣床、加工中心和其它数控设备）的编程、操作工作；
3）从事数控设备的技术改造、技术革新、电气维修、销售和售后服务等工作。
⒉ 专业核心能力：
a、掌握典型数控设备的维护能力；
b、掌握典型数控设备的操作的能力。
⒊ 本专业的核心课程有：液压与气动技术、机械制造工艺与工装、数控原理与系统、数控加工工艺与编程模块、数控机床机械结构、数控机床电气控制、数控机床故障诊断与维修模块、CAD/CAM应用技术、Solidworks以及电力拖动，电动机原理结构
⑷知识、能力、素质要求
⒈知识要求
⑴ 掌握马克思主义基础原理和必要的科技文化知识；
⑵ 掌握必需的数学和英语基础知识；
⑶ 掌握机械制造知识；
⑷ 掌握必需的电工、电子技术知识；
⑸ 掌握微机与应用知识；
⑹ 掌握数控原理、数控机床和数控加工编程知识；
⑺ 数控机床的故障诊断与维修的知识。
编辑本段发展历程第一阶段
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。
第二阶段
20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
第三阶段
20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
中国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国
际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，已经取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
专业介绍
1、机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
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。
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，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
4、自动控制技术
其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5、传感检测技术
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。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
6、伺服传动技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
编辑本段课程设置自考本科段课程设置
专业代码
机电一体化自考专业课程及学分 专业代码：B080307
具体科目
序号 课程代码 课程名称 学分 备注
01 03708 中国近现代史纲要 2
02 03709 马克思主义基本原理概论 4
03 02199 复变函数与积分变换 3
04 02197 概率论与数理统计
（二）3
05 00015 英语
（二）14
06 00420 物理（工）5
07 02238 模拟、数字及电力电子技术 8
08 02240 机械工程控制基础 4
09 02202 传感器与检测技术 402241 工业用微型计算机 402243 计算机软件基础
（一）402194 工程经济 402200 现代设计方法
514 02245 机电一体化系统设计 5
S1 00421 物理（工）（实践）1
S2 02239 模拟、数字及电力电子技术（实践）1
S3 02203 传感器与检测技术（实践）1
S4 02242 工业用微型计算机（实践）1
S5 02242 计算机软件基础
（一）（实践）1
S6 02201 现代设计方法（实践）1
S7 02246 机电一体化系统设计（实践）1
S8 02247 机电一体化系统设计（设计）4
S9 10345 机电一体化工程毕业论文
合计 80 不计学分02159 工程力学
（一）5 非直接报考加考课程02185 机械设计基础 502232 电工技术基础 3
S10 02233 电工技术基础（实践）1
机电一体化2013年4月自考科目
机电一体化工程 2194 工程经济 2197 概率论与数理统计
（二）2243 计算机软件基础
（一）420 物理（工）
2199 复变函数与积分变换 2240 机械工程控制基础 2201 传感器与检测技术 2241 工业用计算机
[2]
机电一体化自考专业报考条件
凡国家承认的专科及专科以上毕业生均可以报考本专业，并根据具体情况作如下分类：
1、机械工程、动力工程、电气工程类各专业专科及专科以上毕业生、从事机械电气工程具有中专毕业证书且有技术员任职职称的在职职工均可直接报考；
2、其他工科类专业专科及专科以上毕业生报考，须加考工程力学
（一）、机械设计基础（含实践）、电工技术基础（含实践）等三门课程。[3]
编辑本段就业前景综述
机电一体化是指在机构的主功能、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.目前实操性人才缺乏，各企业高薪聘请机电一体化专业人才，在深圳地区例如：富士康、三星、华为、等一线企业拥有大量高薪职位就业前景十分广阔.以下由工控行业网为您进行的机电一体专业就业前景的方向分析。[4]
前景
机电一体专业就业方向：机电一体化专业
1、从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作，也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作.2、机电一体化专业（计算机辅助设计与制造方向）
从事机电产品的计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM），并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具设计也制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程，数控机床的调试、维护及加工操作，从事生产和技术管理工作，也可
以从事国内外数控设备的营销工作.3、机电一体化专业（模具CAD/CAM方向）
从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作，也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作.4、机电一体化专业（机电CAD技术方向）
机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试，充分体现重视技能培养的特点。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广。
该专业需要有数控车床、数控铣床、数控加工中心等数控设备和机加工实训室、金工实训室、机床电气实训室、工程机械拆装实训室、PLC实训室、电工工艺实训室、电机电器检修实训室、液压与气动实训室等先进的实训室，配备有先进的电脑编程、设计室及多媒体电教室等；应该是理论实践一体化教学，运用板块化教学手段，注重学生能力的提高，真正使技术与市场商机相结合，使学生毕业后有广阔的就业空间。一般机电一体化技术具体包括以下内容：
（1）机械技术 机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
（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。
（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，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
（4）自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
（5）传感检测技术 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。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
（6）伺服传动技术 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
1、培养目标
本专业培养德、智、体、美全面发展，具有创业、创新精神和良好职业道德的高级专门人才，掌握机械技术和电气技术的基础理论和专业知识；具备相应实践技能以及较强的实际工作能力，熟练进行机电一体
化产品和设备的应用、维护、安装、调试、销售及管理的第一线高等技术应用型人才。
2、开设的主要课程有：计算机应用基础、高数、电工电子技术、机械制图、ＣＡＤ／ＣＡＭ技术、工程力学、可编程控制技术、电力拖动与控制、微机原理与接口技术、液压技术、金属材料及热处理、机械设计基础、公差与测量等
3、实习内容：数字电路实习、电工实习、变频调速实习、PLC编程与实习、单片机编程与控制实习、传感器实习、数控车、数控铣、线切割、电火花的操作与加工工艺等。
4、学生在校期间可考取的证书。
学生在校期间可考取的证书有：数控车工中级技能等级证书、数控铣工中级技能等级证书、数控设备维修中级技能等级证书、电工中级技能等级证书。
5、就业方向
1、专业培养目标
本专业培养能掌握机电一体化方面的基础理论知识，同时具备信息控制、计算机技术的基本知识和在专业中的应用能力，能够从事有关机电一体化设备的研究、设计和制造，重大机械装备系统的研究与制造，掌握以现代信息技术为主要支持的设计理论和方法，具有创新能力、实践能力和领先意识的高素质应用型人才。
2、主要核心课程与核心技能
机械制图、机械制造基础、机械设计基础、模拟、数字及电力电子技术、工业用微型计算机、传感与检测技术、机械工程控制基础、现代设计方法；机械金工技能训练、机电一体化系统综合训练、数控实训。
3、修业基本年限与最低学分
三年、100学分
4、主要就业岗位
1.工程机械运用与维护专业
培养目标：本专业培养具有工程机械理论基础知识和较强工程机械运用、维护、修理实践能力的高等技术应用型人才。
主要课程：机械制图、工程力学、机械基础、机械设计基础、电工电子技术、工程机械液压技术、工程机械电气系统、内燃机、底盘、工程机械、起重机械、工程机械运用与修理技术、工程机械故障检测与诊断技术、工程机械管理、起重与工程机械安装等。
主要实践环节：专业认识实习、机械制图综合训练、机械设计基础综合训练、金工实习、液
压技术实习、电工电子实习、内燃机实习、底盘拆装实习、工程机械电气实习、工程机械修理实
习、故障诊断实习、起重技术实习、工程机械综合训练、起重机械综合训练、岗位技能实践、毕
业设计。
就业方向：毕业生主要面向水利水电工程及其它工程施工企业、工程机械制造、维修企业，从事工程机械的技术服务和管理工作。
2.机电一体化技术专业
培养目标：本专业培养具有机电一体化专业知识和较强机电设备的编程、操作、安装、调试、维护和维修实践能力的高等技术应用型人才。
主要课程：机械制图、工程力学、机械制造基础、电工基础、机械设计基础、液压与气动、电子技术、电机与电气控制、PLC原理及应用、数控机床及其应用、单片机与接口技术、CAD/CAM应用基础、企业管理、机电一体化技术应用、先进制造技术等。
主要实践环节：机械制图综合训练、金工实习、电工实习、机械设计基础课程设计、计算机语言综合训练、模拟电子实习、数字电路实习、液压实习、工艺工装实习、机床电气控制实习、PLC实习、单片机实习、数控机床实习、CAD/CAM综合实训、岗位技能实践、毕业设计。
就业方向：毕业生主要面向各类工厂、企业，从事机电设备的生产与管理、数控机床的安装、调试、维护和维修；特种加工机床、加工中心、机电产品的应用维护、技术改造、销售与管理工作。
3.机械设计与制造专业
培养目标：本专业培养具有机械设计理论基础知识和机械制工艺制订、普通与数控机械设备操作、设备安装与调试等实践技能的高等技术应用型人才。
主要课程：机械制图、机械制造学习领域基础、机械零部件力学分析、车削加工零件制作、普通钳工零件制作、铣刨磨削加工零件制作、工艺规程制订、数控机床编程与操作、CAD/CAM软件应用、设备安装调试与维护、电工电子技术应用、机床电气控制、无损检测、先进制造技术、精密加工、机械管理基础等。
主要实践环节：零件测绘实习、典型机构设计实习、车床综合零件制作实习、电工电子实习、液压系统设计与维护实习、数控机床编程与操作实习、技能认证培训实习、CAD/CAM实习、机床安装与维护实习、机床电气控制实习、线切割实习、工艺规程设计实习、顶岗实习等。
就业方向：毕业生主要面向机械制造企业生产、管理和服务，从事机械加工工艺编制、机械加工设备操作、产品质量检验和设备安装调试等工作。
4.模具设计与制造专业
培养目标：本专业培养具有模具设计与制造基础专业知识，具有较强的实际工作能力，能在生产第一线从事模具设计、模具制造、模具维修、质量管理等工作，适应模具行业生产、管理、服务第一线需要的，具有良好职业道德和创新精神的高素质技能型人才。
主要课程：计算机操作技术、机械制图、机械制造基础、机械设计基础、工程力学、金属材料与热处理、电工与电子学、计算机语言、液压与气动、冲压工艺与冲模设计、塑料模设计、模具制造工艺、模具CAD/CAM、数控机床及应用、检测技术、冲压与塑压设备等。
主要实践环节：微机操作实习、金工实习、机械设计基础课程设计、电工与电子实习、液压综合训练、制图综合训练、冲压工艺与模具设计课程设计、塑料模课程设计、模具制造工艺实训、数控机床实习、模具CAD/CAM实习、岗位技能毕业实践、毕业设计。
就业方向：毕业生主要面向机械制造行业，从事模具设计、模具制造、模具维修、模具安装与调试及相关的生产管理和质量管理等工作。
5.数控技术专业
培养目标：本专业培养具有数控技术基础理论知识和较强数控设
备的使用、维修、管理、CAD/CAM软件应用等技能的高等技术应用型人
才。
主要课程：计算机应用基础、机械制造基础、机械设计基础、电
工与电子学、C语言、微机原理与接口技术、液压传动、检测技术、单
片机原理与应用、数控机床结构与原理、金属切削机床与工装、数控加
工工艺、数控机床编程与操作、电气控制与PLC、机器人技术、CAD/CAM
应用技术、造型设计与雕铣加工、现代集成制造系统等。
主要实践环节：机械设计基础课程设计、电工与电子实习、液压课程设计、制图训练、金工实习、金属切削机床实习、单片机实习、工艺工装设计、CAD/CAM综练、数控机床实习、数控制造工艺实习、岗位技能毕业实践、顶岗实习。
2、momentum中substrate的设置：分为介质层（substrate layer）的设置和金属层（metallization）的设置。介质层的设置比较简单，在金属层的设置中采用映射（map）的概念，将layout中画的各个层（比如cond，cond2，resi，hole等）映射到电路板中具体的金属层中。每个层的属性可以为strip（带状线）或slot（开槽线），还有一种是过孔（via），过孔层应将其映射到对应的两个金属层之间的介质层中。
3、momentum中options preference的常用设置：网格（Grid）的间距和显示，端口（port）和地（ground）在layout中的显示大小，layout窗口背景色（background color），丝印层文字的显示大小，layout的单位（unit）等。基本上我就只用到这些，不过还有很多其他的设置。
4、在 momentum RF菜单的Post processing->Visualization中可以观看所建模型的3D效果图，并可以直观的看电流的分布，S参数等。不过这个3D操作起来还是没有HFSS爽
5、momentum网格剖分（mesh）：可以对不同层，不同的单元（primitive）进行不同规格的网格剖分，以节省仿真时间。
6、momentum S parameter仿真中的频率扫描：这里需要注意的是选择自适应（adaptive）扫描（AFS：adaptive frequency Sweep）时，将生成两个数据文件，一个是以 layout名字_mom 命名的文件，其中只包含所设置的频率扫描点，在显示时默认显示这些点的连线，也可以修改trace options只让他显示扫描的几个点，还有一个以 layout名字_mom _a命名，这里除了上述频点以外，还内插了很多频点。而且在一段频段内扫描的同时，还可以对其中感兴趣的频点（single）进行仿真。如果要看远场辐射，只能进行单频点仿真，再选择Post processing->Radiation Pattern.7、momentum中port的设置：port一般默认设置为single，因为对于扫描的各个频点，每个port会需要额外的二分之一波长的空间，因此如果没有足够的空间，软件会把single自动变为internal。每个port进过port editor设置以后都会在layout中出现一条白色的校准线（calibrate line）。port还有差分，共模，参考地等类型，其中差分和共模需要成对出现，在port的associate port number中设定成对的端口号
8、ADS原理图和layout联合仿真的几种方法：
第一种方法是通过look alike，在layout的momentum的component->creat/update中进行设置，包括其在原理图中显示的大小（size），基板（substrate）设置等。的其中需要注意的是momentum中只能绘制微带线，带状线之类能用于矩量法剖分的元件，而对带封装的电阻，电容，电感等其他器件不能在layout中进行矩量法仿真，我在仿真一个滤波器的时候将电感电容加在一起进行矩量法仿真，结果完全不对，估计是软件将电感电容也进行剖分了，而不是调用其S参数。layout中绘制的应该就像一块没有焊接任何元件的电路板，需要通过look alike调进原理图，再在每个焊点连上各种元件，进行仿真。其中需要在layout的每个元件的焊点都加上port。通过look alike 既可以对无源，有源电路进行仿真，还能考虑到连线，布局的分布参数效应，这正是ADS的强大所在，我刚发现这一功能的时候曾经相当激动，呵呵
第二种方法是通过SNP，在data item中的SNP控件可以导入layout仿真所得到的S参数模型，格式为xxx.ds。不过这个只适用于layout图中不用连接电阻，电容等元件的情况下，所以我更喜欢第一种。
9、momentum绘制导线或各种其他形状是可以点击insert->cordinate entry，通过输入坐标，使得绘制更加精确
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