緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇機電一體化基本概念范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1機電一體化概述

1.1基本概念

機電一體化的英文單詞是Mechatronics。它分別取了機械技術（Mechanics）的前半部分和電子技術（Electron-ics）的后半部分。通常，我們認為機電一體化技術是機械技術、電子技術、信息技術的有機結合，又稱之為機械電子技術。

1.2五要素和四原則

五要素——機電一體化系統的硬件組成：指的是機電一體化系統的五大組成要素，具體包括結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素。（1）結構組成要素：系統的框架、支撐、定位、聯接部件。（2）動力組成要素：為系統提供能量、動力維護運行的部件。（3）感知組成要素：對系統內外各種狀況進行檢測、轉換、傳輸、分析、處理，產生控制信息。（4）智能組成要素：將感知組成要素傳來的控制信息進行匯總、存儲、分析、處理，發出指令。（5）運動組成要素：根據智能組成要素發出的指令，完成既定的執行功能。

四原則——機電一體化系統的運作規律：指的是五大組成要素在互相作用時必須遵循的結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。（1）接口耦合：信息交換涉及到的兩個環節，通過接口耦合來解決信息模式不兼容而不能傳遞的問題。（2）能量轉換：這也是兩個環節由于模式不兼容的問題導致無法直接進行能量轉換。（3）信息控制：智能組成要素完成信息的采集、傳輸、存儲等操作。（4）運動傳遞：機電一體化系統的各組成要素之間通過運動傳遞原則達到優化不同類型運動的變換與傳輸。

2機電一體化的應用

機電一體化的不斷發展，實現了產品整體優化，也實現了產品質量提升、生產效率提高。在新產品的生產和準備周期上，機電一體化也有其巨大優勢。

2.1機電一體化在現代機械制造業中的應用

與建立在規模經濟基礎上，依靠規模、產量來爭取競爭優勢的傳統機械制造業不同，先進機械制造業強調以信息為主導。表一為傳統機械制造業與先進機械制造業的類比。

表一 傳統機械制造業與先進機械制造業類比

本質

競爭優勢

綜合特點

傳統機械制造業

規模經濟

1、企業規模大；

2、生產批量；

3、產品結構和重復性取勝；

4、資源利用率高。

1、專業加工復雜；

2、機器替代人力。

先進機械制造業

信息產業

1、先進生產模式；

2、先進制造系統；

3、先進制造技術；

4、先進組織管理形式。

1、全球化、網絡化

2、虛擬化、智能化、

3、環保協調

2.2在飲料行業中的應用

機電一體化應于食品、飲料行業已經有很長的歷史了。在包裝機械的開發設計和制造中，機電一體化技術發揮了非常大的作用，它的出現使包裝生產線的各項指標（如自動化水平、系統控制水平、生產能力）得到了極大的提高，競爭力產生了質的飛越，遠遠超過同類傳統的機械設備，同時也使單機的自動化程度大大提高。

2.3在鋼鐵企業中的應用

機電一體化技術在鋼鐵企業中的應用有很多。在鋼鐵生產的全局控制中，計算機集成制造系統（CIMS）發揮重要的作用。CIMS將生產管理的各項宏觀與微觀過程與人有機地聯系在一起，實現了生產要素的統籌管理。在鋼鐵生產的傳動環節，交流傳動技術一出現就受到各大廠家的青睞，它使矢量控制技術得以在實現。其于交流傳動技術在調速方面的巨大優勢，它取代傳統的直流傳動指日可待。

3機電一體化產品舉例

以數控機床為例，闡述機電一體化產品的實際應用。

數控機床綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密測量等技術，是一種高效率、高精度、多功能的先進機床，與傳統機床相比有巨大優勢，取代傳統機床是大勢所趨，是成本、技術和時間問題。

圖1為數控機床工作過程原理圖，圖2為數控機床的組成結構。

圖1 數控機床工作過程原理圖

圖2 數控機床的組成

4機電一體化的發展趨勢

隨著機電一體化越來越廣泛的應用，各行各業都不斷涌現出機電一體化的應用實例。每每出現機電一體化的產品，都會引起一場革命，造成一個行業的蓬勃發展或者另一個落后產業的加速衰亡。

隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

未來，機電一體化的發展趨勢不可避免地向以下幾個方面發展。

4.1智能化

機電一體化技術越來越成熟。首先表現在其智能化程度越來越高，甚至具備了一定的AI（人工智能，Artificial Intelligence）能力。這給用戶在使用、維護上帶來了極大的方便。

4.2數字化

機電一體化產品也將會更數字化，如數控機床和機器人，這也是進一步增強機電一體化產品可靠性、通用性、可操作性的重要保障。

4.3模塊化

產品配件模塊化的最主要好處是使產品配件標準化、系列化，不僅更加容易應用于工業生產，也使接口規則更加簡單和體系化。現階段機電一體化蓬勃發展但仍處于初級階段，產品種類繁多而不成體系，模塊化這項工作潛力巨大。

5結 語

機電一體化技術是機械技術、電子技術、信息技術的有機結合。機電一體化在各行各業中的應用越來越廣泛，產品層出不窮，引領各行各業發生翻天覆地的改變。機電一體化在未來不可避免地向智能數字、模塊設計生產、互聯共享、人性便攜和環保綠色等方向發展。

參考文獻

[1]顧京.現代機床設備[M].北京：化學工業出版社，2001

篇（2）

[中圖分類號] G41 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）03-0040-02

課程是軍隊任職院校構建人才培養體系的基本單元，也是人才培養過程的基本載體。課程教學設計是對教學實施的系統構思，通過教學設計將教育理念、教學方法與任職教育實踐結合起來，對于保證教學活動的順利進行，提高教學質量有著至關重要的作用。只有優化教學設計，才能形成人才培養優勢。[1]因此，任職教育的課程教學設計必須突出任職教育特點，達到改善認知結構、培養任職能力、提高綜合素質的目的。

一、課程的性質與地位

機電一體化技術課程是依據光學引導專業士官人才培養目標的需求而設置的一門課程，是士官大專光學引導專業的一門任職基礎課程，屬于理論性和實踐性都較強的主干課程，計劃60學時。本課程在整個課程體系中處于承上啟下的地位。一方面，它是對前面所學通用基礎課程的一個歸納提煉；另一方面，它又為后續的任職崗位課程奠定基礎。本課程的主要任務在于為學員操控、保養、修理光學引導設備奠定電氣與自動控制方面的理論基礎，樹立理論聯系實裝的觀點，提高學員運用理論知識分析、排查設備故障的能力。學習好本課程，對促進學員自身專業技能的提高，履行好崗位職責有重要作用。

二、教學對象分析

本課程的教學對象為士官大專學員。通過近幾期的教學情況分析，教學對象有如下幾個共同的特點。

（一）學員人數少

由于專業所限，每期學員目前只有6-10人，課堂秩序比較好管理，實驗分組比較容易，利于開展實施小班化教學，教學針對性更強。

（二）專業基礎弱

所有學員都來自基層部隊，文化程度大都是高中和中專。由于光學引導專業是一個新興的專業，學員入學前在部隊所從事的崗位和工作與現在所學專業基本都不相符，甚至有不少學員來自警衛連、炊事班，總體來說，學員的專業理論基礎差。這就需要在授課過程中根據學員的實際情況來補充相應的基礎知識。

（三）學習熱情高

由于學員對以后所從事的崗位比較感興趣，希望在校期間盡可能多地了解與以后任職崗位有關的理論知識，并且掌握以后執掌裝備的操作技能，思想也比較活躍，求知欲望強，學習積極性好。在實踐教學條件允許的情況下，可以適當地多安排實踐學時，提高學員的實際動手能力。

三、課程教學設計

根據課程的性質地位以及教學對象的特點，我們制定了本課程的教學設計改革方案，主要從內容選取、手段設計和考核方式三個方面進行了探索。

（一）內容選取

機電一體化技術是很多普通高校開設的一門專業基礎課程，市面上也有很多配套的成熟教材。雖然不同的教材側重點有所區別，適用的專業也各不相同，但教材內容大多是根據機電一體化技術系統的幾個組成部分，分為機械零部件、傳感檢測技術、伺服驅動技術和計算機控制技術這幾個主要模塊。[2]

任職教育與學歷教育相比，其最大的特點就是崗位指向性明確。光學引導專業的任職崗位課程主要就是幾型光學引導設備。根據設備機電結合和學員基礎薄弱的特點，基于“必需、夠用”的原則，我們對教學內容進行了優化重組，自編的教材主要包括以下章節。

1.概論。主要從機電一體化技術概念出發，分別介紹機電一體化技術的發展概況，機電一體化技術系統的分類、基本組成、關鍵技術等，最終落腳于機電一體化技術在光學引導設備中的典型應用，旨在幫助學員盡快建立起機電一體化技術的基本概念。

2.機械基礎。主要介紹機械聯接、機械傳動的基本知識，并介紹軸、軸承、聯軸器、彈簧等常用的機械零件。由于學員在此前的基礎課程中并沒有涉及機械部分，而光學引導設備中又涉及一些典型的機械結構，所以本章只介紹一些最基本的機械概念，而不涉及機械設計相關的內容。零機械基礎的學員通過本章學習可以在短時間內建立一定的機械基礎，從而能夠在后續的學習中理解相關設備的結構組成與聯接關系。

3.低壓電器。本章是根據學員沒有低壓電器基礎，而后續電氣控制又需要了解低壓電器的實際情況而設計的。內容主要從低壓電器的分類和組成入手，分別介紹主令電器、熔斷器、接觸器、開關電器、繼電器等常用低壓電器的結構組成、工作原理、特點及其應用，力求使學員能比較全面地認識和了解低壓電器，為正確選擇和合理使用這些低壓電器打下基礎。

4.電氣識圖。這是普通機電一體化技術教材中所沒有的部分，這也是針對學員沒有電氣控制基礎而專門設置的章節。章節內容主要介紹電氣圖的組成、常用符號、繪制原則等基本知識，以及一些典型的控制電路，以使學員掌握電氣圖識讀的基本方法。

5.電機原理。按照直流電機、變壓器、三相異步電機、伺服電機、步進電機和力矩電機的順序，介紹其結構組成和工作原理，以使學員對電機有一個簡單的認識，并了解不同電機的控制原理。本章只注重知識點的廣度，而不側重知識點的深度，主要進行一些定性分析，而不過多地進行公式推導。

6.檢測元件。主要介紹在光學引導設備中應用較為廣泛的角度檢測元件、溫度檢測元件和速度檢測元件。

篇（3）

Abstract: the development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution. In engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development. This article mainly for mechanical and electrical integration concept, core technology, mechanical and electrical integration advantages and application of a simple discusses, for we exchange.

Keywords: mechanical and electrical integration; Concepts; The core technology; application

中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A 文章編號：

一、機電一體化的基本概念 機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。

二、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：

機械本體技術。

現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

傳感技術。

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

信息處理技術。

為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

驅動技術。

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件- 傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

接口技術。

為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。

（六）軟件技術。

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

三、與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。 （一）使用安全性和可靠性提高。

機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。（二）生產能力和工作質量提高。

機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。 （三）使用性能改善。

篇（4）

1 機電一體化技術的優勢

1.1 使用性能改善

機電一體化產品大都數都采用數字顯示和程序控制，產品上所設置的按鈕和手柄數量大幅度減少，自動化程度提高，操作更加方便簡單。機電一體化產品在生產過程中，通過內部的預制程度，實現電子控制系統自動指揮，重復實現全部動作。現階段，高級化的機電一體化產品，可通過對被控對象外界環境參數的變化隨即尋找最佳的工作程序，實現自動最優化操作。

1.2 調整和維護方便

機電一體化產品在安裝和調試的過程中，可以直接通過控制程序改變產品的工作方式，使其適應不同用戶對象的需要。這種控制程序的優勢在于不用改變產品的任何零件或部位，僅僅通過一定的手段將其直接輸入機電一體化產品的操作系統，就可以使原產品按照更新程序進行運作。另外，對于一些具有存儲功能的機電一體化產品，企業可以預先在系統內安裝若干套不同的執行程序，避免在需要時重復安裝，系統也可以隨時根據工作對象的需要，更換程序自動運作，提高工作效率。機電一體化的自動化監視、檢驗功能，可以使產品運作過程中出現故障時，設備自己做出反應并按照預設程序采取相應的整改措施，保證機電一體化產品的正常工作。

1.3 安全性能提高

大部分的機電一體化產品都具有自動報警、自動監視、自動保護、自動診斷等功能，所以如果在機電一體化產品工作過程中出現過壓、過載、短路、過流等故障時，機電一體化產品可以自動采取各種有效措施，排除安全隱患，減少設備故障的危害，在一定程度上保證的安全生產，提高了設備使用的安全性。

1.4 生產質量提高

機電一體化產品一般都具有自動控制功能和信息自動處理功能，為此，在檢測的精度、靈敏度、范圍等方面都有了很大幅度的提高，通過自動控制系統，機電一體化產品可以不受操作者的主觀影響，完全按照預定程序進行運作，確保機械的執行預期動作，保證了設備的生產能力和產品質量；另外，自動化的生產過程，提高了生產產品的效率，使得產品的生產能力大大提高。

1.5 適用面較廣

相比傳統的機電產品，機電一體化產品不再局限于單功能和單技術的限制，具有復合技術和復合功能，這在很大程度上提高了產品的自動化程度和功能水平。機電一體化產品大都有自動校檢、自動補償、自動化控制、自動調節、智能化以及自動保護等多種功能，可以廣泛適用于不同的工作環境和工作領域，應變能力較強。

2 機電一體化技術的發展

2.1智能化。智能化即發展人工智能，是機器能夠具有自主的計算推理能力。而這一切的基礎，主要是模糊技術、軟件芯片技術、信息技術以及其他一些相關技術的飛速發展。智能化是未來科技發展的必然趨勢，其中就包括機電一體化產品之一，智能機器人。

2.2高速、高精度化。數控機床一直是機電一體化的一大項應用，而未來數控機床勢必要比現在更快速、更精確。速度方面，機床主軸的轉速、加速度都會得到極大加強。而納米技術的發展與應用也使機床更微型更精確，這是未來的發展方向。

2.3綠色化。隨著科技發展，科技生產迅速提升的同時也在危害著環境的健康。地球是我們共同的家園，人類的發展絕對不能以破壞生存條件作為代價，所以科技的發展的同時，也要求著生產的綠色化與環境保護。產品的綠色化，指的是在產品設計、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，資源浪費少、排污少、對自然生態環境影響極低。綠色化即將成為最重要的發展方向。

3 機電一體化技術的應用

3.1機電一體化在數控機床中的應用。隨著機電一體化技術在數控機床中的應用，使得數控機床在結構、功能、操作和控制精度上都有所提高。主要體現在以下幾個方面：1、數控機床的結構向著總線式、模塊化、緊湊型的結構發展，在操作的過程中采用多個CPU，多主總線的體系結構。2、數控機床在設計方面對外開放程度較高，硬件體系結構的層次性和兼容性較強，可以使得用戶在使用的過程中達到效益的最大化。不僅如此，還對軟件進行了模塊化設計，使得數控功能更加豐富，加強了整個系統控制功能。3、在數控機床的生產運行中，一臺機床可以同時完成多個加工任務，也可以一次控制多臺機床的運行，從而達到多過程、多通道的控制目的。

3.2智能化技術。在工業設備的生產中，重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術不能達到生產要求，所以有必要采取智能化的控制技術對生產環節加以控制。在重工業領域，職能控制技術主要應用于產品設計、生產、控制、設備的檢查以及產品質量控制等各個方面。

3.3計算機集成制造系統。GIMS是將生產人員與生產經營、生產管理和生產過程的控制有效連接在一起，從而達到生產產品的一體化控制，他不是將各分散系統進行簡單組合，而是將生產的全局動態進行優化組合。這一系統打破了原有制造系統的各個部門之間的界限，以產品的生產制造為核心來控制運輸流程和整個信息流程，從而實現了產品從決策到經營管理的有機結合。更進一步提高了生產效率，節約了生產資源，降低了損耗，達到了節約人力資源的目的，使得產品的庫存量逐漸減少，加快了產品銷售中資金的流動性和周轉能力，促進了企業生產力的快速發展。

4 結束語

現今，機電一體化已經越來越貼近我們的生活，這是讓人聞為之興奮的美好結果。相信隨著科技的不斷發展，各類技術不斷地水融，各學科的不斷滲透和影響，機電一體化必將綻放耀眼的光華，產生更多給于我們極大方便的產品，讓我們的生活彌漫著科技的芬芳。

參考文獻

篇（5）

中國分類號：TH-39

1引言

機電一體化技術是20世紀70年展起來的一種系統工程技術，它綜合應用了機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術、信號變換以及軟件編程等技術，是多種技術交叉融合的產物，并不斷地通過學科交叉、技術融合與創新持續發展【1】。

2目前高職機電一體化技術專業課程設置

機電一體化技術專業是一個基礎理論知識面廣，實踐動手能力強的專業【2】。根據對多個高職院校機電一體化技術專業課程開設情況調研，現將目前高職機電專業的課程設置總結如下：

（一）照搬機械制造專業、電氣控制專業及計算機專業的主干專業課程。使課程量大大增加，學生負擔加重。

（二）將機械、電子電氣、計算機相關專業課程進行了優化，可有些課程有脫節，整個課程設置體系不科學，學生不能理解。

（三）課程設置太偏機械專業。有些高職院校的機電一體化技術專業僅僅在機械設計與制造專業上增加了數控技術專業相關課程。

（四）課程設置偏重理論，實訓技能課程少。

課程體系優化，如何優化、精簡、合理組織以及創新開發課程是關鍵。

3課程設置優化

在培養高職學生的技能中，課程是關鍵【3】。課程是教師教學的指南針，是學生接受知識的最主要的來源。因而，課程設置與優化對學生個方面素質培養非常關鍵。

（一）調研高職機電畢業生就業崗位群，分析職業崗位對應的主要工作任務及職業資格證書。

高職機電專業畢業生就業崗位主要是面向生產（管理）一線的機電設備的操作、安裝、調試、檢測、維護及管理，其次是面向家電、智能控制行業企業、智能玩具行業企業等的技術支持及售后維修人員。

（二）課程設置需要考慮因素

1）課程設置一定要從職業崗位群需求知識技能出發

機電專業課程設置，要從學生畢業就業崗位群所需要的知識和技能作為出發點，為行業企業培養無縫銜接的員工，就應該充分考慮到崗位群的需要，量體裁衣。

2）課程設置要突出專業基礎知識點和面

機電專業涉及到機械、電子電氣、計算機控制多學科多專業，因而課程設置不能只偏向否一個學科，面太窄，就不是機電專業。當然在課程學習中，不可能面面俱到，因而要突出重點。

3）課程設置中要著力培養學生動手能力

高職機電專業，動手能力一定要重點培養。因而在課程中就要設置實踐課，不僅僅在某些單獨的專業課中有實訓項目，可以獨立出來專門的實訓課程。比如，將電工技術、PLC技術、伺服電機技術等根據高職技能要求整合成電控實訓課。

4）課程設置的課程體系系統性好，前后銜接自然。

課程設置先后順序，一定要符合教學規律，這樣才不增加學生學習負擔，也有利于養成好的邏輯思維習慣。

5）專業技能的課程要加大學時。專業技能的訓練，要孰能生巧。

要加大專業技能課程的學時，實訓重在學生訓練，關鍵在于教師的有效指導實訓。

6）專業課程要構建模塊化。把幾門相近的專業基礎課和專業課組成一個模塊，或者根據完成實際項目所需要的聯系緊密的課程構建一個模塊【4】比如，編程模塊，可以包括PLC技術、單片機應用技術、C語言等課程，因為現在單片機應用技術用C語言來開發。

7）課程內容一定要優化，要將行業職業標準融入課堂，融入課程。我們高職機電專業學生課程內容一定要簡化，刪除復雜理論推導，重點在基本概念解釋和實踐能力訓練。行業企業標準學習以及職業資格證書考試，都將成為高職課程的特色。

4總結

高職機電一體化技術專業課程優化任重而道遠，只有各方面給予充分的支持，集思廣益，不斷實際總結，不斷對課程設置進行探討，遵循教育規律，實現能力培養的遞進性和漸進性。滿足社會行業企業對高職對機電畢業生的要求。

參考文獻

[1]張立勛，主編.機電一體化系統設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.

篇（6）

【關鍵詞】汽車制動系統 機電一體化 應用

近些年來，隨著我國科技的迅猛發展，以及計算機應用的全面普及，促進了機電一體化學科的產生。在機械制造業中，機電一體化以其獨特的優勢，不僅有效提高機械制造的生產效率，更可以為產品質量保駕護航，從而發揮著無可替代的作用。

1 機電一體化的基本概念

機電一體化又被稱為機械電子學，是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門獨立的交叉學科，具有較強的綜合學科性質，內容豐富，涉及面廣。目前，機電一體化發展方向主要指向智能化、模塊化、網絡化、微型化以及系統化等。

機電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項特點：

1.1 安全系數高

通過設置警報系統、安裝檢驗以及保護程序，可以有效應對突發事件，通過開啟安全防護模式的方式，避免安全事故發生和減少事故造成的損失。

1.2 精確性好

由于機電一體化的數字化特征相當明顯，對于機械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產的性能。

1.3 簡單高效

通過運用數字加工和程序編輯等計算機應用技術，機電一體化能夠快速完成機械的制造與加工，使用性能相對較高。

1.4 功能多樣

由于機電一體化本身就脫胎于多門學科的融合，應用范圍相當廣泛，而且具有較強的適應性，其市場前景值得期待與展望。

2 汽車制動系統中機電一體化的應用背景

自從一百多年前汽車發明以來，汽車制動系統歷經數個發展重要階段，逐漸由最初的一組簡單的機械制動裝置演變為傳統油液制動系統與防抱制動系統（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對安全出行的要求越來越高，加之汽車生產行業競爭的日趨激烈，汽車質量和性能越來越成為人們購車、用車的重要參考依據。作楸U掀車行駛安全的汽車制動系統，其重要地位是不言而喻的，因此對于汽車制動系統的進一步優化發展的呼聲也日益增長。在此情況下，機電一體化技術的成熟給汽車制動系統的改進和完善提供了全新的思路，通過在汽車制動系統中應用機電一體化技術，用電路控制替代油液控制的全新系統將隨之出現，從而實現汽車制動系統的跨越式發展。這個系統，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過數據傳遞電信號，從而有效縮短了汽車制動反應的時間間隔，該技術被稱為BBW系統。

3 在汽車制動系統中機電一體化的應用技術

3.1 相關主要技術

機電一體化涉及的主要技術，包括以下幾種類型：

3.1.1 基礎技術

機電一體化的基礎，仍然離不開機械技術，但BBW系統的機械技術，不同于傳統的機械技術，其對于精密性的要求相對較高。由于運用了機電一體化的技術，電子技術逐漸取代了過去許多由機械來實現的操作，而電子技術的特殊性和自身局限性，決定了對數字及信號的控制的精密性要求更高。

3.1.2 信息技術

信息技術的主要內容，是對信息進行數字化管理，通過傳輸汽車零部件的各項數據，統一在信息處理器中進行集中處理，并經過系統控制技術，提高信息管理的質量和效率。

3.1.3 傳感技術

在經過測量信號檢測器后，由信息處理裝置接收各項參數，從而保障設備的數據信息的快速全面處理。

3.1.4 自動控制技術

自動控制技術能夠幫助對汽車進行精準定位，并且能夠自動調節汽車的狀態，提高汽車運行的穩定系數和安全性能。

3.1.5 驅動技術

在該技術中，機電一體化主要是根據控制系統發出的指令，由執行元件完成傳達任務，一方面將指令傳達給執行組織，另一方面將執行效果回饋控制系統。

3.2 BBW系統的核心技術

BBW系統的重要組成部分，由ECU中央電子控制單元、車輪制動模塊以及電子踏板模塊三部分共同組成。由于其傳遞的是電流而非壓縮空氣或者液壓油，傳遞的媒介是電線而很少用到機械，因此可以減少傳感設備以及管線通道。

BBW系統運作的主要原理，是踩下汽車的制動踏板，啟動汽車制動裝置，該踩踏的信號就通過腳踏板進行傳輸，信號傳輸的終端是電路控制板塊，再經電子控制機械的功能單元啟動電機部位。此時，經過皮帶、齒輪等機械裝置的相互作用，絲桿開始發生旋轉，沿著其旋轉的方向，止推螺母進行移動，并且在移動的過程中與制動品的活塞部位發生摩擦，進而壓制制動的摩擦片，將其壓制在制動盤當中。上述這一系列動作完成時，也就實現了對汽車的制動操作。

如果需要解除對汽車的制動，重新啟動汽車開始行進，就要松下制動腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉的反方向自動恢復原來的狀態，從而使壓制逐漸減輕直至消失，此時制動活塞器就會因壓力的產生而使密封圈恢復初始狀態，如此一來，制動盤由于平衡被打破，促使制動活塞器回歸到原來的位置，制動盤與制動摩擦片也就相互脫離了。

3.3 完善BBW系統的相關技術

BBW雖然給汽車制動系統帶來了相當大的變革，但同時也存在一些亟待解決的問題。一是控制系統的失效處理問題。由于不存在獨立的主動備用制動系統，不論是ECU元件失去效用，還是傳感器失靈，抑或者是制動器本身或線束出現故障，都需要一個備用系統以保障制動的基本性能，在電子控制單元發生故障時，自行啟動且不會影響到現有系統的完整性。二是抗干擾處理問題。目前的抗干擾技術主要分為兩種，即對稱式和非對稱式的抗干擾處理技術，能夠為汽車在行駛過程中減少和避免其他信號的干擾提供充分的保障，但各有各的優點和缺點。三是控制系統的模塊化處理。由于不同的車型對軟件和硬件的需求不同，如何實際汽車制動系統的兼容性，以適應各種車型的需要，從而實現模塊化處理，是一個重要的難題。

4 結語

BBW系統的應用，能夠在最大限度范圍內提高汽車制動的安全性，對汽車制動系統的未來發展具有十分重要的作用。BBW是未來制動控制系統的發展方向。尤其是近年來隨著電子元件成本的一路下滑，機電一體化已經不再是難以企及的高昴技術與設備，不僅是汽車制造業，更會在各行業領域中得到廣泛的運用，從而使人們的生活越來越便捷，越來越舒服，也越來越安全。

篇（7）

【分類號】：TU855

前言：近些年來，隨著現代科學技術的飛速發展，推動了不同學科的相互交叉與滲透，并引發了幾乎所有工程領域的技術革命與改造。再加之微電子技術的飛速發展及其向機械工業的滲透，機械工業的技術結構、產品結構、功能、生產方式及其管理體系均發生了巨大變化，目前，關于“機電一體化”含義尚未取得統一的定義，較為普遍的提法是“日本機械振興協會”經濟研究所對機電一體化概念所做的解釋：“機電一體化是在機械主功能、功力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。”隨著生產和科學技術的發展，“機電一體化”還被不斷地賦予新的內容。但其基本概念的含義可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，將機械技術、微電子技術、信息技術、控制技術、計算機技術、傳感器技術、接口技術等在系統工程的基礎上有機地加以綜合，實現整個系統最優化而建立起來的一種新的科學技術。它使生產系統柔性化，機電產品智能化，極大地提高了生產效率。一場“機電一體化”革命蓄勢待發。

一。機電一體化的發展背景

隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化產品有逐步取代傳統機電產品的趨勢，這完全取決于機電一體化技術所存在的優越性和潛在的應用性能。

（一） 使用安全性和可靠性提高

機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。機電一體化產品由于采用電子元器件，減少了機械產品中的可動構件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產品的故障率低，壽命得到了提高。

（二）生產能力和工作質量提高

機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。

（三）使用性能改善

機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作

二.形勢。

我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

三.機電一體化的發展趨勢

（一） 智能系統化

所謂智能系統化，是指機電產品系統體系結構進一步采用模式化和開放式的總線結構，機電系統各部分可以靈活組態，進行任意組合，這是機電一體化和傳統機械自動化的主要區別之一。另外，機電產品的通信功能大大加強，局部網絡開始被大范圍地使用。總之，未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電產品開始往著生物系統化的方向發展。

（二） 微型化

未來的機電一體化將會高度融合微機械技術、軟件技術和微電子技術，所以未來的機電產品系統能進行精細操作，在航空航天、生物醫學和信息技術等領域都將有廣闊的應用前景。

（三） 規范化

由于機電一體化產品種類繁多，研制和開發工作相當復雜，所以需要制定一系列標準來規范生產過程。在這種形勢背景下，機電一體化開始向著規范化的方向發展，如此一來，不僅可以迅速開發新產品，而且還可以擴大生產規模。

（四）網絡化趨勢

計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

（五）綠色化趨勢

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。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。

（六） 集成化 集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

篇（8）

一、機電一體化的基本概念

機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。

（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

（四）具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置。

二、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置

（二）計機集成制造系統（CIMS）CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、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，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

三、機電一體化的發展趨勢

(一) 智能化趨勢。智能化是機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學，生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。

(二) 模塊化趨勢。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圈像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

(三) 網絡化趨勢。20 世紀 90 年代，計算機技術的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。而且由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

(四) 環保趨勢。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。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，這是時代的趨勢。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，具有遠大的發展前景。

結語：機電一體化的發展推動了我國制造技術的迅速更新換代，使冰冷冷的機器有了人性化并且更加智能，機電一體化的出現不是偶然的，是社會進步的體現，是生產力發展到一定階段的必然要求，是科學技術的結晶。隨著我國數字化的信息技術革命以及多元信息化步伐的加快，機電一體化技術必將朝著智能化、網絡化、綠色化等方向邁進，創造更大的經濟效益與社會效益，給我們的生活帶來巨大的變革。

篇（9）

性質：《機械工程控制基礎》是機電一體化專業本科段計劃規定必考的一門專業基礎課。其目的在于使考生能以動態的觀點而不是靜態的觀點去看待一個機械工程系統。

地位和任務：其從信息的傳遞、轉換和反饋角度來分析系統的動態行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產過程中存在的問題以及為了使系統按預定的規律運動，達到預定的技術指標，實現最佳控制打下基礎；也為后續課程以及從事機電一體化系統設計打下理論基礎。

二、課程教學的基本要求：

1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數法建立機、電系統的數學模型；拉普拉斯變換在工程中的應用；傳遞函數與方塊圖的求得、簡化和演算等。

2、深刻理解聞熟練掌握典型系統（特別是一階系統）的時域和頻域特性。

3、掌握判別線性系統穩定性的基本概念和常用判據的基本方法，并能判別系統的穩定性。

4、了解系統識別的基本原理及相應的方法。

5、掌握線性系統性能指標以及相應的系統綜合校正的方法。

三、本課程與其他課程的關系

學習本課程之前考生應具有一定的數學、力學和電工學基礎，同時應具有一定的機械工程基礎知識，以便使考生順利掌握機械工程教學模型的建立以信相應的運算。

四、教學實數分配表

適

用

專

業

章節

序號

章節名稱

課堂

講授

其它

（練習）

小計

機電一體化專業

一

緒論

1

22

二

拉普拉斯變換的數學方法

6

三

系統的數學模型

6

四

系統的瞬態響應與誤差分析

6

五

系統的頻率特性

6

六

系統的穩定性

5

七

機械工程控制系統的校正與設計

4

合計

34

22

56

五、大綱內容

第1章

緒論

一、教學目的：

通過本章學習了解機械控制工程的基本概念，它的研究對象及任務。了解系統的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統的分類。本章中介紹的一些技術上的名詞術語、定義等以后章節會經常用到需要熟記。

二、教學內容：

1、機械工程控制的基本含義

2、機械工程系統中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念

3、本課程特點及內容簡介

三、教學重點：

1、機械工程控制的基本含義。

2、信息的傳遞、反饋及反饋控制的概念。

第2章

拉普拉斯變換的數學方法

一、教學目的：

通過本章的學習明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態系統的有力工具，通過拉氏變換將時域的微分方程變換為復數域的代數方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質及其應用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。

二、教學內容：

1、復數和復變函數

2、拉氏變換及拉氏反變換的定義

3、典型時間函數的拉氏變換

4、拉氏變換的性質

5、拉氏反變換的數學方法

6、用拉氏變換解常微分方程

三、教學重點：

拉氏變換的定義，用拉氏變換的定義求常用函數的拉氏變換，拉氏變換的性質及其應用部分分式法求拉氏反變換的方法，用拉氏變換法解常微分方程。

第3章

系統的數學模型

一、教學目的：

通過本章學習明確為了分析、研究機械工程系統（特別是機、電綜合系統）的動態特性，或者對它們進行控制，最重要的一步首先是建立系統的數學模型，明確數學模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機、電系統的數學模型，傳遞函數定義、特點及推導方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流圖及梅遜公式的應用，以及數學模型傳遞函數、方塊圖和信號流程圖之間的關系。

二、教學內容：

1、概述

2、系統微分方程的建立

3、傳遞函數

4、方塊圖及動態系統的構成

5、機、電系統的傳遞函數

6、系統的狀態空間描述

三、教學重點：

建立簡單機電系統的微分方程，運用綜合基礎知識，對系統正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫系統微分方程。建立系統傳遞函數概念，系統構成及其傳遞函數，方塊圖簡化及其繪制。

第4章

系統的瞬態響應與誤差分析

一、教學目的：

通過本章學習明確一個系統，在建立了系統的數學模型（包括微分方程和傳遞函數）之后就可以采用不同的方法來分析和研究系統的動態性能，時域分析是重要的方法之一，明確系統在外加作用激勵下，根據所描述系統的數學模型，求出系統的輸出量隨時間變化的規律，并由此確定系統的性能，明確系統的時間響應及其組成，脈沖響應函數的概念，掌握一階、二階系統的典型時間響應和高階系統的時間響應以及主導極點的概念，系統的誤差與穩態誤差的計算以及與系統型次的關系。

二、教學內容：

1、時間響應

2、一階系統的時間響應

3、二階系統的時間響應

4、高階系統動態分析

5、瞬態響應的性能指標

6、系統誤差分析

三、教學重點：

本章時間響應的基本概念，一階系統的時間呼應，二階系統階躍響應及性能指標，誤差分析，誤差及穩態誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計算，干擾作用下的系統誤差計算。

第5章系統的頻率特性

一、教學目的：

通過本章學習明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數的關系，系統的動剛度與動柔度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及頻率特性與時間響應之間的關系，各基本環節及系統的極坐標圖和伯德釁的畫法，閉環頻率特性及相應的性能指標，為頻域分析系統的穩定性以及綜合校正打下基礎。

二、教學內容：

1、頻率特性

2、頻率特性的對數坐標圖（伯德圖）

3、頻率特性的極坐標圖（乃奎斯特圖）

4、最小相位系統的概念

5、閉環頻率特性與頻域性能指標

6、系統辨識

三、教學重點：

頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫法及特點，閉環頻率特性的性能指標及其計算方法。

第6章系統的穩定性

一、教學目的：

通過本章學習明確穩定性的概念，掌握判別系統穩定性的基本準則，掌握勞斯一胡爾維茨穩定性判據和乃奎斯特穩定判據以及系統相對穩定性的概念。

二、教學內容：

1、穩定性

2、勞斯一胡爾維茨穩定性判據

3、乃奎斯特穩定性判據

4、系統的相對穩定性

三、教學重點：

系統穩定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩的方法，乃奎斯特判穩的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計算方法和表示。

第7張機械一程控制系統的技術與設計

一、教學目的：

通過本章學習明確在預先規定了系統的性能指標情況下，如何選擇適當的校正環節和參數使系統滿足這些要求，因此應掌握系統的時域性能指標、頻域性能指標以及它們之間

的相互關系，各種校正方法的實現。

二、教學內容：

1、控制系統的性能指標及校正方式

2、控制系統的串聯校正

3、反饋和順饋校正

4、PID校正器的設計

三、本章重點：

各種性能指標的含義及算法，校正的概念，各種校正環節的傳遞函數及其特點。

六、教材與主要參考書

1.教材

機械工程控制基礎，陳康寧主編，西安交通大學出版社，1999年。

2.主要參考書

篇（10）

前言

從2009年起，我國開始培養全日制工程碩士，接受應屆本科生報考。這種新的研究生教育模式，在短時間內得到迅速發展。

船舶與海洋工程作為國家級重點學科，在浙江海洋學院最早開展專業型碩士研究生培養與教育。以培養具有良好的職業素養、能獨立擔負本專業領域技術工作的，創新能力，創業能力和實踐能力強的高層次應用型專門人才為目標，重點培養掌握船舶與海洋工程領域堅實的基礎理論和系統的專業知識，能運用先進技術獨立解決船舶與海洋工程技術實際問題的能力。具體分為：船舶與海洋結構物設計制造，輪機工程，水聲工程，海洋工程和海洋油氣工程5個大方向。

與學術型碩士不同，專業型碩士學歷教育時間短，發展規模迅速壯大，不少單位和導師在培養過程中遇到了諸多問題。

船舶與海洋工程專業型碩士培養存在的問題

1、專業型碩士與學術型碩士的培養模式區別不明顯

應用型人才培養是以能力培養的系統化取代知識培養的系統化。高校探索專業型碩士的培養，也進行了一定的改革，但在具體操作過程中，由于高校“學術至上”的傳統，導致“重科研、輕應用”的現象較為普遍。由于學校應用型導師不足，在課程設置上，缺乏實用性較強的課程。

2、專業型碩士的教育實踐環節落實不到位

專業型碩士的培養，尤其強調實踐環節，大多有至少半年或一年的要求。但由于導師研究任務多、實踐基地建設不足等問題，加上企業對研究生培養沒有相關經驗，往往使得專業型碩士的實踐環節落實不到位。

3、專業型碩士的社會認可度不夠

由于認識不足等原因，部分學校在研究生招生過程中就出現了高分成為學術型碩士，低分成為專業型碩士的現象，導致專業型碩士的“先天不足”。此外，從目前的就業情況來看，專業型碩士的整體就業情況差于學術型碩士，成為不良的反饋刺激，挫傷了專業型碩士的學習積極性。

加強課程建設有助于專業型碩士培養質量的提升

研究生培養質量是一個系統工程，它包括生源質量、課程教學、導師隊伍、教學管理、科研條件等諸多因素，但其中課程教學卻是保證研究生培養質量的基礎，它對研究生知識結構的拓寬、科研能力的提升起著至關重要的作用。因此，如何加強課程建設已成為當前提高研究生教育質量的重要突破口。

教學方法是實現課程目標的主要手段。國外推廣Seminar教學法，加強案例教學，重視啟發式教學。與國外研究生的教學方法相比，我國研究生課程教學方式明顯缺少研究性，灌輸傾向比較嚴重，基本上還屬于“保姆式”、“填鴨式”教學，不能引導學生自主學習，更不能激發學生的探究與發現精神。為了適應現代科學技術的發展和社會的需要，就要求我們樹立新型的思維觀，采用多種形式的教學法，突出研究生的參與主導作用，因此，研究和實踐創新的教學內容與方式將有助于專業型碩士培養質量的提升。

《機電一體化技術》項目教學法的實踐

1、《機電一體化技術》課程介紹

《機電一體化技術》是實用性非常強的課程，對船舶與海洋工程的專業碩士來說具有重要的意義。目前我校把該課程列為專業主干課，32學時，2學分，所用教材是梁景凱主編的《機電一體化技術與系統》（機械工業出版社，2009年）[6]。本課程旨在讓學生熟練掌握機電一體化的基本概念和基本要素以及各部分的作用，了解機電一體化的相關技術和發展趨勢，并結合實例分析機電一體化技術在機電產品中的應用。

2、《機電一體化技術》項目教學法的實踐

在學習“第3章伺服傳動技術”的第4節“步進電動機控制系統”時，我們采用項目教學法，設計了這樣的任務：要求學生自己選用某一種類型的控制器，控制步進電機按三相六拍的方式運行，實現正轉、反轉、加速、減速等功能。具體任務包括：設計控制系統硬件電路、畫出電路原理圖、元器件布線圖、設計控制程序、系統調試、運行，提交設計報告。

項目確定后，接下來便是分組實施，以小組為單位，既體現合作性，又體現獨立性，分組時要注意學生的搭配[7]。全班10人，被分成4個組，每個組選出1名組長負責本組的實施，分組后各組便爭先恐后地開始查資料、自學，甚至向其他老師咨詢，不亦樂乎。在實施過程中，我們注重啟發和引導，讓學生自己去分析發現的問題，使他們在解決問題的過程中學習。

經過1周的團隊合作，4個組都完成了任務，都感到很欣慰。接下來讓學生進行自我評估，并講解、展示各自的成果。最后我們對各組進行點評，首先充分肯定了同學們的成績，點贊各組在實施過程中的靚點。經過這樣一次嘗試，不僅各組完成了規定的任務，在老師的啟發下，學生自己又將這幾種控制方式的優缺點進一步進行了比較，結果如表1所示。

結束語

專業學位研究生教育是我國研究生教育的重要組成部分，為使其更好地應用于社會，服務社會，針對目前普遍存在的培養質量問題，積極探索高效的教學方法，并在實踐中不斷充實和完善具有深遠意義。

以《機電一體化技術》課程為例在我校船舶與海洋工程專業學位研究生中實施項目教學法，激發了學生的興趣，收到了良好的效果，對其他課程的教學改革也具有一定啟發作用。

參考文獻：

[1]張嶸峰.船海專業產學研結合培養專業碩士研究生的機制探索[J].船海工程，2014，43（1）：39-41.

[2]楊國華.船舶與海洋工程全日制專業學位研究生培養研究[J].寧波大學學報（教育科學版），2015，37（4）：115-118.

[3]周宏，蔣志勇，王岳等.基于專業學位碩士的船舶與海洋先進制造技術培養模式研究[J].江蘇教育學院學報（自然科學版）， 2012，28（6）：1-3.

[4]李崢，李鋒，張旭.專業學位研究生培養質量保障體系研究――以船舶與海洋工程領域為例[J].江蘇科技大學學報（社會科學版），2013，13（1）：104-108.

[5]劉永泉.加強研究生課程建設提高研究生培養質量[J].黑龍江教育，2008，62（5）：27-28.

篇（11）

一、機電一體化的基本概念

機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

（四）具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。

（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品，可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。

①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。

②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。

③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。

二、機電一體化產品的構成及特點

機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。

（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。

（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。