机电一体化的现状

机电一体化的现状（共8篇）

机电一体化的现状篇1

摘要.......................................................1 关键词.....................................................1 第一章、机电一体化的现状和发展趋势.........................2 第二章、机电一体化的未来发展................................6 第一节、全息系统化..........................................6 第二节、微型机电化..........................................7 第三节、光机电一体化........................................8 第四节、产品网络全球化......................................8 第五节、产品绿色化..........................................8 第六节、机电一体化的人格化.................................9 第三章、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务..............10 第一节、我国“机电一体化”工作面临的形势....................10 第二节、我国“机电一体化”工作的任务.......................11 第四章、发展机电一体化的对策...............................12 第一节、加强统筹安排，协调发展计划.........................12 第二节、强化行业管理，发挥“协会”作用........................12 第三节、优化发展环境、增大支持力度.........................13 第四节、突出发展重点，兼顾“两个层次”......................13 结束语....................................................14 参考文献..................................................16

摘要

在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶。

关键词：机电一体化发展系统

第一章

机电一体化的现状和发展趋势

机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科学技术的不断发展, 必将被赋一予新的内容。但其基本特征可概括为机电一体化是从系统的观点出发, 综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、汁算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标, 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,并使整个系统最终达到最优化的系统工程技术。

由此而产生的功能系统,就成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“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、微电子技术以及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。

机械工程技术由纯技术发展到机械电气化, 仍属传统机械, 其主要功能依然是代替和放大的体现。但机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为个阶段。

世纪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, 战争极大地刺激了机械产品与电子技术的结合, 这些机电相结合的军用技术, 战后转为民用, 对战后经济的恢复起到了积极的作用。从当时研制和开发的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使用。

世纪一年代为第二阶段, 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坚实的技术基础。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。

世纪年代后期, 开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段, 机电一体化进人深人发展时期。一方面, 光学、通信技术等进人了机电一体化,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。使人们有更好的发展，给人类带来生活的方便。机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合, 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

因此, 机电一体化的主要发展方向如下智能化智能化是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的研究日益获得重视, 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。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。

网络化世纪年代, 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、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。因此, 机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

微型化微型化兴起于世纪年代末, 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, 泛指几何尺寸不超过的机电一体化产品, 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。

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。人们大量倡导绿化工业能够给人们带来的美好的生活，良好的生活品质。

系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步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。表现之二是通信功能的大大加强, 一般除外, 还有、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。

第二章机电一体化的未来发展

第一节全息系统化

全息系统化也即智能化，是对机器的行为描述，即在控制理论的基础上，吸收计算机科学、模糊数学、运筹学、混沌动力学、人工智能、心理学和生理学等新的学科方法、新的设计思想，从而模拟人类的思维能力，使它如同人一样具有思维、意识等能力，以便达到更高水平的控制目标。随着机电一体化技术的发展，机电一体化产品智能特征也越来越明显，智能化水平也是日趋上升，新世纪机电一体化技术中的智能化的快速发展，人工智能在机电一体化的研究中也日益得到重视，其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重要应用。当然，要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是不可能的，也没有这个必要，但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品具有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

第二节微型机电化

微型机电化在实验室中，目前，通过半导体蚀刻技术，已经制造出亚微米级的机械元件，如果这一成果应用于实际产品时，那么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了，这时就完全的实现机械和电子的“融合”，这样CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起，而且体积小，同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的一个重要的前进方向，更是机电一体化向微观领域和微型机器的发展趋势，在国外，人们称其为微电子机械系统，也指外观尺寸不超过1cm3 的机电一体化产品，一并向微米级、纳米级发展，正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活，在军事、生物医疗、信息等方面占有很高的地位和很大的优势。

第三节光机电一体化

光机电一体化是机电产品发展的重要趋势，因为机电一体化系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的，因此，在机电一体化技术中引进光学技术，充分利用光学技术的先天优点，有效地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统。

第四节产品网络全球化

计算机网络技术的兴起和飞速发展带动了科学技术的巨大发展，同时给日常生活都带来了全新的面貌，全球生产、经济被各种网络连成一片，企业间的竞争也将出现网络全球化，一旦研制出机电一体化新产品，只要其质量有保证，功能可靠，必然会畅销全球。因为有了网络的普及，那么只要是关于网络的各种远程监视和控制技术也就方兴未艾，然而远程控制的终端设备就是机电一体化产品，因此，机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展。

第五节产品绿色化

随着工业的发达，人们的生活也发生了巨大的变化物质需求丰富，生活舒适可用资源减少，生态环境受到严重破坏。因为这些现象的出现，人们开始呼吁保护环境资源，回归自然，那么此时，绿色产品的概念也就应运而生，这是一个时代的绿色化趋势，在这里，机电一体化产品的绿色化主要是指：使用时不破坏生态环境，报废后还能回收利用。因此，机电一体化绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，应完全符合生存环境和人类健康的要求，对生态环境尽可能的无害或危害极少，资源利用率要极高。由于这种客观的存在性，设计绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高，但其具有远大的发展空间。

第六节机电一体化的人格化

机电一体化的人格化，其有两层含义：①机电一体化产品的使用对象是人，怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显得越来越重要，尤其是家用机器人，其最高境界就是人机一体化;②模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。随着科技的发展，机电一体化装置对信息的依赖性越来越大，很多时候类似于活的生物:当大脑停止工作时，生物便死亡，而大脑工作时，生物就充满活力，即信息决定系统的工作与否。目前，在仿生学研究领域中已经发现的一些生物体优良的机构，可为机电一体化产品提供新型的机体，但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题，这一研究领域被称之为“生物———软件”或者说“生物系统”，而生物的特点正是“肌体(硬件)———大脑(软件)”一体，不可分割。机电一体化产品向生物系统化发展是好，但是目前的技术与理论还是有很大的差距，因此，还需要更加倍的努力。

第三章我国发展“机电一体化”面临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

第一节我国“机电一体化”工作面临的形势

1、我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度。

2、我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。

3、我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

第二节我国“机电一体化”工作的任务

我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。

第四章发展机电一体化的对策第一节加强统筹安排，协调发展计划

目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!以后会发展顺利和正确的发展机电一体化。

第二节强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构。国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发展。

第三节优化发展环境、增大支持力度

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。搞好绿色化发展，促使人们提供更好的发展。第四节突出发展重点，兼顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。结束语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

结束语

参考文献

[1]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版，2003.[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版，2004.[3]万遇良.二十一世纪的机电一体化技术[J].机电信息，2005，（10）.[4]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.[5]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.[6]王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).[7]章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7).[8]梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).[9]尔桂花.运动控制系统清华大学出版社

2002 [10]张宏建，蒙建波.自动检测技术与装置

机电一体化的现状篇2

关键词：机电一体化,技术,现状,对策

0 引言

机电一体化代表着机械工业技术革命的发展方向。在20世纪90年代后期,机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展并向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着光学、通信技术、微细加工技术等渗入了机电一体化,进而出现了一些新的机电一体化的新分支。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了更广阔的前景。

1 机电一体化技术

机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体的一个学科。所以机电一体化技术又称为机械电子技术,是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。但是,机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及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。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还有新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

机电一体化现在已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,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,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,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,并使整个系统成为最优化的系统工程技术。

2 机电一体化技术现状

机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用,现在机电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是:光学、通信技术等进入了机电一体化,使得微细加工技术也在机电一体化中出现,从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支;通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。

中国的机电一体化技术从80年代才开始在企业里应用和研究。经过20多年的努力我国在机电一体化技术方面取得了一定成果,尽管我们国家对机电一体化技术和产业给予了积极支持,特别是在涉及基础技术、综合技术等方面给予大力扶持。但机电一体化技术与发达国家相比仍有相当差距。

2.1 数控技术方面

中国从1958年开始发展数控技术,经过近50年的发展,国产数控机床的国内市场占有率达50%,出口到其它国家的国产数控机床也占到我国产量的10%左右。从90年代后期开始,我国的数控机床的精度发展迅速:普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。但是高精密的数控机床仍然需要从国外进口!

2.2 工业机器人方面

我国的机器人研发技术从60年代才开始,目前很多的机器人生产企业都掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统及软件编程技术、运动学和轨迹规划技术,能够生产了部分机器人的关键元器件,机器人已进入实用化阶段,中国已开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人。中国的科研机构和企业能自主解决工业机器人控制、驱动系统的设计技术,自主进行机器人软件的设计和编程等关键技术。我国市场上运用工业机器人最多的企业目前主要分布在军工企业、先进制造行业及一些实力雄厚的大型,其中完全国产的工业机器人在这些行业中占到30%左右。不可否认的是工业机器人的关键技术还是被国外的企业牢牢控制!

2.3 计算机集成制造系统方面

我国经过多年的理论和技术准备,计算机集成制造已经有了较快发展,进一步缩短了和国外的差距。

3 机电一体化技术的发展对策

根据我国的机电一体化技术的现状,结合我国机电一体化企业的实际状况,应该从以下几个方面考虑:

3.1 要把发展机电一体化技术作为增强自主创新能力的重要内

容,鼓励和促进企业在这个领域有所作为。同时,为缩小与发达国家的差距,可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新能力的目的。有关部门可以通过政府采购、项目设立等措施,达到支持和鼓励自主创新的目标。

3.2 要充分发挥大专院校、研究机构的科研作用,让大专院校、

研究机构与一些大中型企业在机电一体化技术领域进行合作研究,推进技术的发展并把最新的研究成果快速的转化和应用于实际的产品和相关的领域,为各方面带来显著的经济效益和社会效益从而达到相互促进的积极作用。

3.3 要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企

业,在这方面,技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用。有关部门应该在税收、金融和其他方面给予一定的优惠倾斜。

4 结语

机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。21世纪,机电一体化技术将成为机械工业的主角,在各方面都会带来显著的经济效益和社会效益。机电一体化技术是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.

[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.

[3]章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7).

机电一体化的现状篇3

[关键词]机电一体化技术现状发展趋势

（一）机电一体化概要

机电一体化，是指在动力功能、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。其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，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。而由此产生的功能系统，则成为机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。不同的是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及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。

机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可以取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能。如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。所以，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸。具有智能化的特征，是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

（二）机电一体化的发展状况

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地深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展的阶段。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。

20世纪90年代后期为第三阶段，这一阶段开始了机电一体化技术向智能化方向迈进，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。

（三）机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖于并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

1.智能化。“智能化”是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。“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，以求达到更高的控制目标。目前，人工智能在机电一体化的建设与研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是一种应用。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智能或人的部分智能，则是完全可能、很有必要的。

2.模块化。由于机电一体化产品种类、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且非常重要的事。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等。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。可是，由于利益冲突，近期很难制定国际或国内具有互换性标准的产品。但是可以通过组建一些大企业逐渐形成产品链来达到这项要求。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，还是生产机电一体化产品的企业，规模化都将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化。20世纪90年代，计算机技术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、教育以至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，企业间的竞争也将实现全球化。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、网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，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家电网络化已成大势，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（computer integrated appliance system，CIAS），使人们在家便能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在朝着网络化方向发展。

4.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。微机电一体化产品具有体积小、耗能少、运动灵活等特性，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

综上所述，机电一体化的出现和发展不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004．

[2]李运华.机电控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003．

[3]高钟毓.机电控制工程[M].北京:清华大学出版社,2002．

机电一体化的趋势篇4

事实上，机电一体化是一种综合的技术领域，以电子技术及其相关的应用作为发展的中心部分，其中微型计算机在社会各个领域中发挥的作用更加的突出。

2.1 智能化

在机电一体化的不断发展进程中，智能化是作为它根本的发展趋势，同时也是体现相关机电产品的有效渠道。

智能化是对工业机械操作系统的一种简述，它还具备多个方面的能力，如推断力、决策力等。

现代化的机电一体化与传统的技术相比较，要真正保证它的智能化推进就应该基于现代机械理论的发展过程中，同时还应不断的结合生理学、计算机科学等方法和理念，在吸收芯片技术等取得的成果来实现。

基于智能化的基础上，机电一体化的视角焦点集中在产品的整体性能上，当前自动清洁机等产品都已经步入到了研创的发展阶段，正是通过对这些产品实行智能化的控制和处理，才能进一步的保证产品的综合质量。

2.2 集中监控化

集中监控化在机电一体化中的应用日益深入，它的突出优势就是能有效的保证设备的正常运行和管理。

它与传统的机电产品相对比可以得知，在集中监控下的设计过程中，更多的是注重各个支部功能的合一作用行，换句话说，在中央监控系统的监测下，只要其中某一个系统发生了阻碍，就可以得到及时的.发现，并对其进行处理。

随着机电一体化不断的发展，更加注重相关设备的安全性，并借助技术上的革新来保证机电设备的集中监控化。

2.3 网络化

当前已经进入到了计算机网络的时代，网络也已经覆盖到各个社会领域中，自上世纪90年代后，我国的机电一体化在研创的过程中就开始与网络技术相接轨，并在网络技术的支撑下取得了一定的成效。

特别是进入到21世纪后，以网络技术为基本媒介的远程技术在社会上兴起，促使远程控制技术在我国的机电一体化领域中得到了广泛的应用，从而有效的引领机电技术迈向了新时代。

在今后的机电一体化发展过程中，网络技术能在一定程度上保证产品的安全性和作用性。

2.4 微型化

微型化的基本特征是不需要对机械和控制进行相互的区别，而是实现了两者之间的充分融合，所以对于机电一体化的研究和应用来说，就不需要把传感器、CPU等核心部分进行相的分离，并且缩减了产品的体积，促使机电一体化在技术上取得了全新的成就。

我国已经陆续的研创出一些微机电一体化产品，这些产品也在我国军事、通讯等领域中得到应用，但我国现今仍然还存在微机械技术处在低水平的棘手问题，在今后的技术研究中应针对这些问题进行突破。

2.5 PLC技术的应用

PLC的全称是可编程逻辑控制器，它具备逻辑监控、数据采集等功能，因此，它在机电一体化的领域中，可以实现高速脉冲输出与接收，并在这一功能下还具备了传感器。

这与传统的机电系统相对比，PLC技术在机电一体化中广泛运用可以保证数量的控制，并可以使相关的数据得以显现，这就有助于管理人员对各种数据进行及时的统计。

另外，PLC技术在机电一体化中的应用还表现出通讯功能，实现了运动控制、通信联网等功能的实现。

3 结论

总之，虽然我国的机电一体化技术已经取得了较为明显的成绩，但相对于发达国家来说仍然存在一定的差距。

但是在我国社会经济的推动下，尤其是在机械制造业等领域的快速发展下，我国的机电一体化技术必然迈向新的发展道路，对于机电一体化今后发展趋势的研究也具有现实的意义，是实现农业大国转向工业大国的基础条件。

与此同时，在推动机电一体化技术革新的过程中，我国也十分注重技术的创新发展，对现存的不合理技术格局进行全面的改编，并使其与国际的技术力量相融合。

参考文献

[1]刘伐.浅谈机电一体化技术的发展及前景[J].技术与市场，(6).

机电一体化专业的论文篇5

机电一体化专业的毕业论文【一】

摘要：针对职专生知识程度参差不齐，理论基础水平较薄弱的特点，面对复杂且枯燥的理论推导以及难记的式子，学生往往缺乏学习热情。所以，在教学过程中应采用重实践、轻理论策略，有利于激发学生的学习热情，通过实践掌握理论，在实践中巩固理论，用理论指导实践，从而达到较好掌握知识的目的。

关键词：职专机械;观察力;观念转变

学生在学习机械专业理论课程时.因缺乏对机械的感性认识感到困难重重，容易丧失学习动力。对此，教师应变繁琐、抽象的理论为生动实例，从多方面调动学生的学习积极性.从而提高教学实效。

一、课中设疑，辩析中获得知识

每节课的教学，要在创设悬念中进行，要制造良好的心理态势和思维环境，诱发学生的好奇心，满足他们对知识的关切和渴求的内心需求。我们知道。思维从疑问中来.学习中有疑问，才会有求知欲。教师应在教学中适时设置一些有关的悬念，进行课堂设疑，创设课堂疑问情境。使学生在辩析中获得知识，争论中得以提高，商讨中增强能力。例如。现在的学生基本上都会骑自行车，讲解棘轮单向超越离合器的结构和原理时，笔者根据学生的生活经验设置了这样的问题：人骑自行车时反方向转动踏板，能否使自行车倒退行驶?让学生思考、讨论这一现象.通过学生常见但从没有深入想过的现象，把学生吸引到探求结果的兴趣中来。

二、促进教师教学观念的转变

在新课程实施中.教师的观念发生了变化.由传统的“领导者”、“权威”、“知识拥有者”向课堂教学的“参与者”学生学习的“首席助手”转变。教学内容是开放的。教师可以根据学生特点和教学的实际情况灵活地组织教学内容.教学组织灵活多变，通过班级授课，小组合作与个别辅导的参差互用，结合使用，充分发挥教学组织形式应有的教学效能。为学生的个体活动提供更广阔、更充裕的条件，教学管里更大民主，教学手段更加多样化，教学评价转向多元化。

三、指导与观察结合，培养学生的观察力

《机械基础》所讲授的知识在日常生活、生产中都有广泛的应用。在讲授每个章节内容前。可组织学生观察已有的各种机械设备。例如，学校内的车床、铣床、刨床、磨床。或参观机械厂的机器、纺织厂的机修车间等，观察各种机器的机械结构和各种机构的工作过程。参观前根据所学内容、机械设备、机构特点做好指导工作.让学生带着问题参观，带着目的观察.以明确参观目的，提高学习效率。又如，讲授平面四杆机构时.可以组织学生参观牛头刨床。观察牛头刨床滑枕的结构和运动方式.得出牛头刨床的横向进给机构是以曲柄为主动件的曲柄摇杆机构.而牛头刨床中滑枕的往复移动是通过摆动导杆机构实现的.且运动具有急回特性;在讲授机构的死点位置时可以安排学生观察缝纫机的踏板机构，得出该机构是以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构.同时通过让学生参与操作.让学生对死点位置产生感性认识。

四、在教学过程中应重实践、轻理论;抓基础、促提高

针对职专生知识程度参差不齐.理论基础水平较薄弱的特点，面对复杂且枯燥的理论推导以及难记的式子.学生往往缺乏学习热情。所以。在教学过程中应采用重实践、轻理论策略，有利于激发学生的学习热情。通过实践掌握理论，在实践中巩固理论.用理论指导实践.从而达到较好掌握知识的目的。如在《机械基础》教学中，其主要目的是使学生学习并掌握机械器件的特性、使用、测试方法以及工作原理等。但是，一般学校由于经费不足等种种原因.实验室设备简陋老旧，损坏严重，实验条件差。提不起学生的实验兴趣.往往应付了事，做过后就忘了。这样辛辛苦苦准备半天的实验却收不到应有的效果。若能把一些实际单元电路小制作搬到课堂上，在单元电路中针对性地把教材需要掌握的知识融合起来，就会使学生在实验中掌握要学的知识。

五、教学方法的改革

随着教育观念的更新，不断探讨新的教学方法和模式，是保障教学模式改革成功的重要重要条件。职业中专的教学重点应该放在对学生学习方法和学习能力的培养上，以实践为先导.逐步培养学生不断探究学习的精神。

1.加强先进教学手段的运用，进一步提升现代化教学水平。

随着现代计算机技术的发展.工业界已在产品的设计、制造领域广泛地使用虚拟、仿真等技术。职业中专的教学应努力开发实践教学CAI，并引进先进的绘图和模拟仿真软件.提高基础实验、实训内容的科技含量。同时通过虚拟仿真、局域网互动教学等先进的教学方法.使学生感受先进的教学思想和方法让学生在现代化教学环境中学到更多的新知识、新技术。

2.不断跟踪行业新技术，加强现场环境对教学环境的渗透。

职业教育的特点是要求学生在校期间就能完成就业岗位能力训练.尽量缩短上岗适应期。在教学中要注意模拟工厂现场环境.建立稳定的校外实习基地，促使学生不断学习新的技术。培养扎实的基础技能，使学生能迅速适应以后遇到的工厂真实环境(包括设备、工艺、技术、生产组织管理形式等)。经过训练.使学生技术新、适应期短、上手快，才能深受用人单位欢迎。

3. 加强实验、实训基地的建设。

系统的、相对独立的实践教学和考核体系要依赖于先进、完善的校内实验实训设施来实施。职业中专要十分重视校内实训基地建设.并以“有特色、先进而完善”作为实践教学基地建设的标准。

基于深度信息的自主空中加油相对位姿控制技术研究【二】

第 1 章绪论

由于无人机的广泛使用，从根本上消除了飞行员疲劳耐受时间对执行飞行任务的制约和影响，继而燃油的消耗成为了影响无人机执行任务时间的主要因素[1]。因此，无人机自主空中加油(Autonomous Aerial Refueling ，AAR)技术成为了实现长航时无人机远程战略任务的核心技术之一。美国国防部高级研究计划署(DARPA)等部门相继开展了此类研究，并于近日完成了两架改进型 RQ-4“全球鹰”无人机的近距编队飞行测试工作，对该型无人机的空中自主互助加油技术进行了成功验证，使其续航时间从之前的 41 个小时延长至160 个小时以上，美国率先实现无人机的空中加油，不仅在技术上是一项里程碑式的突破，在战略上也极具意义[2]。

自主空中加油技术又由高动态环境下的位姿估算、飞行控制和数据传输等技术组成[3]。根据我国无人机自主空中加油技术研究发展的现状，本课题结合国家 863 高技术研究发展项目子项目“重载荷智能化物探专用无人直升机研制”(AA063903)，以为无人机自主空中加油技术中的关键问题之一，同时也是首要任务的加油机和受油机相对位姿控制为主要研究目标，对基于深度信息的位姿估算的可行性，数据处理方法手段、误差分析和实物仿真模型点云数据处理的实验设计验证等问题进行系统深入的研究，并在此基础上针对自主空中加油中受油机区别与正常飞行状态下的个性飞行控制问题进行研究，即如何规划相对位姿控制的飞行路线以确保相对位姿估算的鲁棒性，如何控制受油机在各种干扰条件下按规划路线飞行，通过对受油机的控制来保证相对位姿估算的准确性与鲁棒性，同时力图将有人机飞行员空中加油的综合判断与控制策略引入到相对位姿控制闭环中，将有人机飞行员经验优势与无人机的技术优势有机地结合在一起。

1.1 研究背景及意义

随着科学技术的不断进步，推动了无人机系统的爆炸式发展[4]，由此世界各国纷纷意识到无人机在未来的广阔应用空间。美国军方率先提出到 2040 年所有军机都可以实现无人驾驶操控。由此无人机自主空中加油技术可大幅提高无人机的滞空时间，对提高无人机的使用性能居有重大的.现实意义。我国在 1992 年完成了首次有人操纵飞机空中加油对接，成为第 5 个独立掌握空中加油技术的国家，并于年首次成功实施多吨量有人操纵飞机空中加油，目前我国对无人机自主空中加油技术的理论研究正处于有计划的发展阶段[5]。尽管在近十年的时间内，对无人机自主空中加油的关键性问题——加受油机相对位姿估计研究已有了相当的研究成果和具体的应用，但大都或多或少的存在一些缺陷与不足，主要包括过度依赖 GPS 信息，平面视觉传感器容易受到天气等外界因素影响等问题。而基于深度信息三维快速成像(Flash LIDAR)技术的出现恰恰可以减少和消除上述问题，为无人机自主空中加油中的位姿估算与控制提供非相似余度的可靠数据源。同时国内外对基于ToF 技术的三维快速成像技术在空间领域的应用研究基本上也处于正在进行时，要最终形成成熟的应用技术，还可能需要更具针对性的创新性的研究，如针对加油机模型的点云数据算法和如何确保相对位姿估算稳定性与准确性的研究。在我国迫切需要长航时无人机的背景下，启动一些无人机自主空中加油关键支撑技术的研究是非常必要的。

1.2 自主空中加油的研究现状

1.2.1 空中加油的典型方式

无人机自动空中加油技术是基于传统的有人驾驶飞机空中加油技术发展而来的。有人驾驶飞机空中加油技术有 2 种实现方式：软管式和硬管式加油[6]。

(1)软管式加油(Probe and Drogue Refueling)

软管式加油根据英文翻译又称作插头-锥套式加油。在此种加油过程中，对接控制主要由受油机完成，当受油机上的插头插入加油机软管上的锥套后，锥套上的机械自锁装置可将插头锁紧以确保加受油机的可靠对接。如图 1.1(a)所示，一架 F/A-18 受油机正在通过机身上伸出的受油插头与 KC-10 加油机伸出软管上的锥套相对接，来完成空中加油。图 1.1(b)显示的是插头和锥套的近景图[7-9]。中国空军、美国海军和海军陆战队等均采用的是该种加油方式。

(2)硬管式加油(Flying Boom Refueling)

硬管式加油根据英文翻译又称作飞桁式加油，在此种加油过程中，受油机要完成的主要任务是在加油机尾部保持编队飞行，而加油机上的加油操作员操作飞桁插入受油机背部的受油口内来实现空中加油。如图 1.2(a)所示，一架 F22 受油机正在与 KC-135 加油机伸出的飞桁相对接，来完成空中加油。图 1.2(b)显示的是 F22 机背的受油口和飞桁的近景图[7-10]。美国空军采用的是该种加油方式。

1.2.2 自主空中加油的发展概况

随着无人机遂行任务的多样化，无人机自主空中加油技术受到了越来越多的重视，相关的研究也随即展开，目前自主空中加油仍然处于理论研究和试飞验证相迭代的过程，与自主加油的飞行控制等问题相比，其中的核心难点问题仍然是提高加受油相对位姿估算的准确性、可靠性和稳定性。这是由于空中加油的飞行控制可将成熟飞行员的空中加油的操作经验等知识通过计算机描述出来，而相对位姿估算首先要寻找到可以代替人眼的可靠数据源，其次要实现数据源的权重分配，连续可靠的运算处理、风险识别等动态权衡博弈工作，这些恰恰都是计算机所不擅长的。综上所述，由于相对位姿控制是一个连续的估算—决策—控制的闭环，控制是为估算提供更有利稳定的条件，而估算是下一步控制的基础，因此相对位姿估算与控制二者相辅相成缺一不可。

边界合理分配控制权限，将控制信息传递给飞控系统来实现自主空中加油。在无人机自主空中加油的过程中，加油机和受油机(即无人机)之间的相对位姿估计是否精确是决定空中加油成败的关键性因素。

为此，在系统中增加了一种非相似余度三维光学测量系统——Flash LIDAR 来测量二者相对距离和姿态。Flash LIDAR 输出的 3D 点云形式的深度信息经图像处理后，可通过卡尔曼滤波等多传感器信息融合算法来提高 AAR 系统可靠性和容错性。由于篇幅限制本文就只对 Flash LIDAR 系统的测量、信号处理、方位估计和控制等问题进行研究。

2.2 相对位姿估算问题描述

2.2.1 自主空中加油过程描述

研究自主空中加油相对位姿估算问题首先要对加受油机空中加油时的飞行过程进行分解细化，有针对性的研究相对位姿估算在不同的自主空中加油飞行阶段的侧重点。目前两种典型的空中加油方式分别是软管式和硬管式空中加油。归纳总结两种加油方式在空中加油飞行过程中的特点，如表 2.1 所示。

由表 2.1 可知软管式和硬管式空中加油的共同点在于均要经历编队飞行加油机接近受油机的过程，因此必须首先对二者编队飞行的情况进行研究，以确定合理的加油机图像特征提取方案，在确保位姿估计准确性的前提下提高信号处理效率。图 2.2 为空中加油编队示意图。加油机与受油机置于笛卡尔坐标系中，其原点 O 为受油机上深度信息传感器的安装位置。

在自主空中加油的会合阶段受油机从任务空域转向加油空域，如图 2.2 所示，在两倍预接触(Twice pre-contact)位置加油机应捕捉到受油机的方位和航向，并根据加油机的位姿变化逐渐接近受油机到达预接触(pre-contact)位置。预接触位置处于加油机的后下方，在此位置受油机与加油机之间通常具有大约 50 英尺水平和 10 英尺垂直的安全距离。作为自主空中加油起点的两倍预接触位置的信息可由地面站传送给受油机，也可以通过加受油机之间的数据链路实现传输。对接阶段是受油机从预接触位置逐渐接近加油机至接触位置的过程，如图 2.2 所示，并且在接触位置与加油机之间保持稳定的编队飞行状态。

根据空中加油编队飞行四个阶段的任务要求可知相对位姿估算不但要完成在会合阶段、对接阶段和加油阶段加受油机之间的相对导航的任务，而且还要在高动态条件下预测加受油机之间相对位姿的变化率以确保加受油机编队飞行的安全。为了实现稳定可靠的相对位姿估算，因此要将飞行员在实际空中加油过程中眼脑的计算判断加受油机之间相对位姿变化的经验知识转化为计算机自动处理算法。因此归纳总结在空中加油不同阶段相对位姿估算任务如下列要求，如表 2.2 所示。

由表 2.2 可知，加受油机相对位姿估算在会合、对接和加油阶段具体任务各有不同，在会合阶段其主要任务是使加油机快速跟踪并对准加油机航迹。在对接和加油阶段其主要任务是计算受油机相对加油机的速度和加速度，在确保安全的前提下保持编队飞行。综上所述，获取时空连续的三维点云图像图像序列是完成相对位姿估算任务的必要条件。在本章中为了系统的阐述深度信息相对位姿估算的原理，不考虑视角问题。图 2.3 为在虚拟现实环境下生成的受油机在预对接位置时观测到的加油机平面图像信息。该图与深度信息传感器输出的信号主要区别在于其无法提供深度信息。但是我们依然可以从中得到启发，平尾、垂尾和机翼等部位能提取出近似于平面的形状特征。

......

第 3 章空中加油环境建模与定位问题分析.................44

3.1 空中加油环境建模概述 ..............................44

3.2 影响环境建模的因素 ...............................45

3.2.1 传感器测量噪声 .................................45

第 4 章受油机参考轨迹规划研究 .........................70

4.1 受油机参考轨迹规划 .................................71

4.1.1 受油机动力学方程与运动方程 ......................71

4.1.2 轨迹规划中的约束条件 ............................73

第 5 章基于自抗扰控制的相对位姿控制律设计.............96

5.1 自抗扰控制基本原理 .................................96

5.1.1 ADRC 数学模型 ....................................97

5.1.2 跟踪微分器(TD) .................................97

第 5 章基于自抗扰控制的相对位姿控制律设计

在第 4 章研究在加油机尾流、阵风和受油机质变等干扰下如何确保根据相对位姿估算和受油机反馈规划出一条向加油机逼近的参考轨迹控制算法的基础上，本章主要研究在加油机尾流、阵风和受油机质变等干扰下如何确保受油机安全、稳定和准确的沿参考轨迹完成对接加油任务。通过前面的分析可知，稳定的飞行控制与合理的参考轨迹规划是相辅相成的，由于在空中加油飞行状态下的飞机是一个多变量、强耦合、非线性、不确定性对象，如何抑制这些干扰的影响，控制受油机按参考轨迹飞行是实现自主空中加油任务的最终目的。

本章采用自抗扰控制(Active Disturbances Rejection Control, ADRC)方法来设计空中加油飞行控制律。自抗扰控制的特点在于它对非线性耦合和不确定性采用“观测+补偿”的方法进行处理，而且它的观测基本上不依赖于对象的模型。这种特征使自抗扰控制特别适合应用于空中加油控制问题。

5.1 自抗扰控制基本原理

基于状态空间描述的现代控制理论在上个世纪六、七十年代得到迅速发展，尤其是对线性系统，在分析和综合方面从理论上均给出了很多完美的结论。很多学者因此预言，基于现代控制理论的新型控制器可能在短时间内取代基于经典调节理论的 PID 调节器。但实践表明，以 PID 控制律为基础的各种调节器仍然保持主导地位，在工业过程控制、运动控制、航天控制等领域中，大部分控制器都采用 PID 调节器[97]。PID 调节理论对对象数学模型的依赖程度很小，只需要依据对象的一些基本特征通过调节 PID

早在年美国空军的 Ross 和 Spinelli 就针对自主空中加油中加受油机编队飞行控制开展理论研究，其主要是采用差分 GPS 以加油机作为坐标原点，来验证在预对接和对接过程中受油机与加油机自主编队飞行和相对位姿估算能力，经计算得出二者相对位置误差不超过 0.1m，并且该方案在以 Calspan Learjet 作为受油机和以 C-12 作为加油机试飞中得以成功验证(如图 1.3 所示)。该研究结果表明 GPS 可作为加油油机相对位姿估算的数据源[11-12]。

第 2 章相对位姿估算问题描述与数学模型

2.1 基于深度信息的相对位姿控制基本方案

机电一体化的求职简历表格篇6

基本信息

个人相片

姓名：

性别：

男

民族：

土家族

出生年月：

1984年9月17日

证件号码：

婚姻状况：

未婚

身高：

166cm

体重：

60kg

户籍：

湖南张家界

现所在地：

广东中山

毕业学校：

湖南城建学院

学历：

专科

专业名称：

机电一体化

毕业年份：

工作年限：

职称：

求职意向

职位性质：

全职

职位类别：

电子/电器/半导体/仪器仪表

技工

采购

机电一体化的现状篇7

机电一体化作为一门新型的技术学科, 强调机与电的有机结合, 它包括技术与产品2个层次上的内容, 通过技术实现了产品的升级和发展[1]。机电一体化技术实际上是包括技术基础、技术原理在内的, 使相应的机电一体化产品得以设计实现、运用和不断发展提升的技术;而机电一体化产品则是使用机电一体化技术, 在机械产品的基础上设计创造出的新一代机电产品。机电一体化技术是建立在现代技术群体发展之上的一种新型的综合技术。

1 机电一体化技术的现状

机电一体化技术与其他技术的发展状况类似, 也经历了长期的产生发展和成熟的过程。在机电一体化概念还未出现时, 世界各国的相关科技工作者就已在原有的机械设计基础之上设计和研发出了机电一体化的产品[2]。但随着机电一体化产品的不断前进和发展, 20世纪70年代初, 相关的科技工作者才在长期实践过程中系统地总结和提出了机电一体化的概念, 并在实践中使其不断发展完善。

随着集成电路、计算机技术等的发展和普遍应用, 机电一体化也得到了新的全面发展。由于具备了形式灵活、内容丰富、应用广泛的特点, 机电一体化技术在机械行业中引发了深层的技术改革, 而这种改革又反过来推动了机电一体化技术向全新的方向发展。现在, 随着技术进步、时代发展, 机电一体化技术的应用已深入到社会生活的各个领域, 为人类带来了更为高效的生产和生活方式[3]。

我国是从20世纪80年代开始对机电一体化技术进行研究和应用的, 为此, 国务院成立了专门的机电一体化领导小组, 并给予了充分的重视。虽在发展过程中我国已取得了不少成果, 获得了较大的进步, 但与发达国家相比仍存在不小的差距。

2 机电一体化技术的发展趋势

机电一体化可以说是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合, 机电一体化技术的发展和提升可以使相应的产品形成功能丰富、效率较高、智能化和科学化的设备体系, 在满足人们日常生活发展需要的同时建立资源节约的机械设备运用模式。

目前, 机电一体化技术主要有以下几种发展趋势:

2.1 微型化趋势

随着计算机技术的发展, 机电一体化技术和产品逐渐向微型化的方向发展。这实际上表现为机电一体化设备向微型设备和微型区域发展的趋势, 满足了人们对高新技术的微型化要求[4]。

微型设备具有体积较小、功耗较少、携带方便、运用灵活等优势, 所以机电一体化技术的微型化发展为医疗、信息、军事、生物等学科领域带来了更为便捷而有效的技术支持。

2.2 网络化趋势

随着互联网技术的发展和普及, 市场和全球的发展环境发生了重大的变革, 相应地, 机电技术向网络化方向发展也就成为了一种趋势。网络化的发展改变了信息的传播和通讯模式, 网络技术中的远程控制和监控技术实际上就是建立在机电一体化技术基础之上的产品[5]。今后, 随着局域网的发展和互联网的进一步普及, 家电设备也将实现网络化的发展, 从而形成综合且更为高效的机械设备发展和创新模式, 为人们的生活提供更多的便利。

2.3 系统化趋势

系统化发展的特点是采用开放化和模式化的系统体系结构, 形成设备的系统发展, 通过多种模式的组合和剪裁建立起机械设备的整体发展和设计系统, 并且能够在系统整体发展和设计的基础之上实现子系统的系统管理和综合控制。

系统化的机电一体化技术还能推动更为有效而便捷的通信技术发展模式的形成, 从而实现更为有效的信息传播和个性化的设备管理、使用方式, 为在人性化的设备管理原则之上设计生产出以使用个体需求为主的机电一体化设备提供有利条件。

2.4 智能化趋势

机电一体化技术的智能化发展趋势实际是要实现机械设备行为的智能发展和智能控制。智能化的发展综合了人工智能、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多种学科的新思想和新技术, 它是通过对人类思维的智能模拟, 使得相应的设备具有逻辑思维、判断和综合决策的能力。智能化的产品具备了部分逻辑推理能力, 从而更好地实现了人们对机械设备运作的管理和控制需求。

随着计算机技术、集成技术、通讯技术的发展, 机械设备形成了智能化程度持续提高的发展模式。机械设备运行中便利性、安全性、经济性等的提高关键在于控制器技术的引进和使用[6], 全数字型现场总线技术在现场仪表控制过程中的应用也使现场控制技术和现场控制设备得到了更为有效的发展。

2.5 节能化趋势

随着经济、技术的发展, 资源和环境的矛盾日渐尖锐, 所以环保化、节能化的发展趋势已成为现代化设备发展的必由之路。在工业发展为人们创造舒适的生活环境, 带来丰富的物质享受的过程中, 环境和资源的大量消耗致使这一切难以为继。

在环境保护和资源节约成为人们的生活和生产方式中的不可或缺部分以后, 机电一体化技术和产品也应建立起环境保护和资源节约的发展机制。设计和生产环保的机电一体化产品, 具有远大的发展前景。机电一体化技术和产品的节能化发展不仅包括产品设计对生产和生活方式的改变、对工作效率的提高等方面, 同时还表现在对环境的保护和资源的节约上, 从而形成了集约化的发展模式, 实现了可持续发展。

3 结语

机电一体化技术实现了机与电技术的有机结合, 本文通过分析全球机电一体化的发展现状和我国的发展状况, 阐述了我国与发达国家之间的技术差距, 从而更加使我们了解到应建立可持续发展的技术改进和提高体系。同时, 本文还指出了机电一体化技术的发展方向, 也就是微型化、网络化、系统化、智能化和节能化发展趋势, 从而使我们对机电一体化技术未来的发展脉络有了一个系统、清晰的认识。

摘要：机电一体化是一门新型的技术学科, 其是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合。现介绍了机电一体化技术的现状, 并在此基础上阐述了其发展趋势。

关键词：机电一体化,现状,发展趋势

参考文献

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机电一体化的现状篇8

关键词机电一体化技术现状产品制造技术发展趋势

一、机电一体化概要

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。机电一体化发展至今，已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，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。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

二、机电一体化的发展状况

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。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。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，虽取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

1.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，则是完全可能而有必要的。

2.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。例如，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。

3.网络化。20世纪90年代，计算机技术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、教育义举人么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。但是，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，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。

4.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1 cm3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。

5.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，且报废后能回收利用。

6.系统化。系统化的表现特征之一，就是系统体系结构进一步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。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，研制各种机电一体花产品。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。

四、结束语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，致使机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术.北京：科学出版社，2004.

[2]李运华.机电控制.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3]高钟毓.机电控制工程.北京：清华大学出版社，2002.

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