序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機(jī)電一體化技術(shù)定義范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

在電力系統(tǒng)中，線路整定是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及到各個(gè)元件之間的保護(hù)和協(xié)調(diào)配合。隨著近年來電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，線路布置的日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)線路保護(hù)和整定計(jì)算也顯得越來越繁瑣。通過近年來的不斷深入研究，線路整定計(jì)算自動化程度有了巨大的變化和有效的提高，但是還未曾全面良好的從整定計(jì)算人員的復(fù)雜計(jì)算工作中脫離出來。因此，目前的線路保護(hù)和整定計(jì)算還是一項(xiàng)復(fù)雜的繼電保護(hù)工作，在工作中具有著工作環(huán)境復(fù)雜，程序較多，考慮到的因素多和耗費(fèi)時(shí)間長的特點(diǎn)。

一、線路整定計(jì)算一體化結(jié)構(gòu)

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中有著重要的作用與意義。在電力系統(tǒng)中，線路由于受到自然地、人為的或者設(shè)備自身故障等因素造成的某處發(fā)生故障，這就需要繼電保護(hù)裝置能夠快速及時(shí)的運(yùn)行，并針對這些故障采取隔離、切除、警告的措施來保持配電系統(tǒng)的連續(xù)性、可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠保證工作人員人身安全、設(shè)備安全等。電力線路繼電保護(hù)整定計(jì)算是最為復(fù)雜和繁瑣的整定計(jì)算工作之一，在這項(xiàng)工作之中首先要考慮工程項(xiàng)目周圍環(huán)境因素、工作程序影響和時(shí)間的開銷問題。因此在這個(gè)過程中就需要廣大工作人員不斷采用新的科學(xué)技術(shù)手段去分析和整合，從而減輕工作人員的工作壓力和負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

二、保護(hù)整定計(jì)算中存在問題

在一般的線路整定計(jì)算過程中，整定計(jì)算具有著定制計(jì)算偏重于靈敏性，對用戶變電所線路選擇難以保證輸電要求和選擇重合閘的質(zhì)量無法保證的缺陷，這些不完善的設(shè)備和缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的不夠合理

沒有實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)整定計(jì)算全過程的自動化。目前的線路保護(hù)整定計(jì)算軟件通常只完成了線路零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算。線路保護(hù)裝置中其他整定項(xiàng)目的整定，如啟動量、控制字等，仍然需要用戶通過一定的計(jì)算工具完成；整定計(jì)算軟件的整定結(jié)果仍然需要用戶手工輸入到定值通知單中；通知單已經(jīng)執(zhí)行的線路保護(hù)新定值仍然需要用戶手工錄入到線路保護(hù)整定計(jì)算軟件中，作為保護(hù)的當(dāng)前運(yùn)行定值。這種工作模式需要用戶進(jìn)行大量的手工轉(zhuǎn)換工作，加重了整定計(jì)算人員的工作負(fù)擔(dān)。

2、計(jì)算方式方面

在零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)的整定中，沒有考慮實(shí)際線路保護(hù)裝置中這些保護(hù)的配置情況。隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展和國外保護(hù)的引進(jìn)，許多線路保護(hù)裝置都配置了兩段式零序保護(hù)、反時(shí)限零序保護(hù)、四段式距離保護(hù)等比較特殊的保護(hù)。為了提高整定計(jì)算工作的效率，提高整定計(jì)算結(jié)果的正確性和合理性，有必要研制新的線路保護(hù)整定計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)整定計(jì)算全過程的自動化，從根本上將整定計(jì)算人員從繁雜的計(jì)算工作中解放出來。

三、線路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

線路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)線路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)一、二次參數(shù)的建立和管理功能。階段式保護(hù)整定計(jì)算子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)面向線路保護(hù)裝置的零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算功能。保護(hù)裝置整定計(jì)算子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有線路保護(hù)裝置各個(gè)整定項(xiàng)目的整定計(jì)算功能。定值通知單管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有線路保護(hù)裝置定值通知單的管理功能。

一套系統(tǒng)化的線路保護(hù)裝置通常都是采用多種不同的工作原理構(gòu)成的保護(hù)系統(tǒng)和保護(hù)裝置，而在線路整定保護(hù)一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，所需要的整定計(jì)算方法和方式都是通過階段性保護(hù)來完善和控制的。在這種保護(hù)系統(tǒng)中，是由于上下兩級之間存在著配合和整定復(fù)雜的狀態(tài)，這也就造成了保護(hù)之間相互復(fù)雜和反復(fù)強(qiáng)調(diào)的曲面。在目前的高頻保護(hù)系統(tǒng)中，具有著一套系統(tǒng)化的計(jì)算管理模式，只要在電網(wǎng)系統(tǒng)中滿足運(yùn)行變化的限度，便可以進(jìn)行系統(tǒng)、精確和高效的計(jì)算方式。

四、線路保護(hù)整定計(jì)算的擴(kuò)展性

隨著近年來科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，這就促使各種新型號、新結(jié)構(gòu)和新材料的線路保護(hù)裝置的不斷推出和迅速發(fā)展，為電力系統(tǒng)的安全可靠發(fā)展提供了必然依據(jù)，也為電力系統(tǒng)整定計(jì)算質(zhì)量的提高指明了發(fā)展方向。新的線路保護(hù)裝置與已有保護(hù)裝置相比，無論是整定項(xiàng)目的數(shù)目內(nèi)容，還是基本整定原則之中都存在較大差別。因此，每增加一種新裝置都必須針對該裝置定義其包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容編制其對應(yīng)的整定計(jì)算代碼，才能夠在整定計(jì)算系統(tǒng)中對該裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和整定計(jì)算。但是如果每新增一種保護(hù)裝置都必須對整個(gè)整定計(jì)算系統(tǒng)的代碼進(jìn)行修改和編譯，則程序維護(hù)的工作量非常大，既要靈活添加各種新增保護(hù)裝置，又要減小程序維護(hù)的工作量最理想的解決方案，就是實(shí)現(xiàn)新增保護(hù)裝置的插件式升級為了實(shí)現(xiàn)新增保護(hù)裝置的插件式升級。在線路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)中采用了建立統(tǒng)一的保護(hù)裝置數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)一的保護(hù)裝置接口函數(shù)的方法。

五、整定原則

1、階段式保護(hù)整定計(jì)算原則

階段式保護(hù)主要指零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)。階段式保護(hù)的上、下級保護(hù)間存在相互的配合關(guān)系，其整定計(jì)算比較復(fù)雜需要較多的人工干預(yù)。通常，階段式保護(hù)的整定計(jì)算單獨(dú)進(jìn)行不與線路保護(hù)裝置同時(shí)進(jìn)行。但是在實(shí)際電力系統(tǒng)中，不同的線路保護(hù)裝置配置的階段式保護(hù)的段數(shù)性質(zhì)，投退情況都不相同，在完全不考慮保護(hù)裝置實(shí)際情況的階段式保護(hù)整定是不正確不合理的。

2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)整定計(jì)算原則

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中圖分類號：X773 文章編號：1009-2374（2016）16-0085-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.16.041

1 項(xiàng)目背景

定州電廠一期煙氣脫硫工程由川崎公司供貨。采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，吸收塔設(shè)置三層噴淋層，并設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)及GGH。兩套脫硫裝置可處理#1、#2兩臺爐的全部煙氣。原設(shè)計(jì)按照FGD入口SO2濃度為1576mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6%氧）時(shí)，脫硫效率95%設(shè)計(jì)。目前，定州電廠實(shí)際來煤與設(shè)計(jì)煤質(zhì)較為接近，實(shí)測#1、#2機(jī)組FGD出口SO2濃度分別為51mg/Nm3及76mg/Nm3。因此，定州電廠目前的脫硫設(shè)施可達(dá)到95%的脫硫設(shè)計(jì)效率，但尚不滿足國華電力集團(tuán)的綠色發(fā)電低于35mg/Nm3的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

為貫徹神華集團(tuán)提出的“1245”能源發(fā)展戰(zhàn)略，國華公司于2015年02月《國華電力高品質(zhì)綠色發(fā)電計(jì)劃》（2015版國華電環(huán)[2015]1號），對2015年的綠色發(fā)電改造做出了具體的部署和要求，其中對地處京津冀腹地的定州電廠一期兩臺機(jī)組提出了更高的綠色發(fā)電改造要求，即：煙塵≤1mg/Nm3，SO2和氮氧化物達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的一半（SO2≤17.5mg/Nm3，NOX≤50mg/Nm3）。

經(jīng)過系列考察，基于對脫硫、除塵的環(huán)保要求，保證長期的環(huán)保需求，定州電廠最終確定采用單塔一體化脫硫除塵技術(shù)。

2 工程概況

圖1 原有煙氣系統(tǒng)示意圖

定州電廠一期工程兩臺機(jī)組分別于2004年4月及9月投運(yùn)發(fā)電。一期煙氣脫硫工程由川崎公司供貨。采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，吸收塔設(shè)置三層噴淋層，并設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)及GGH。兩套脫硫裝置可處理#1、#2兩臺爐的全部煙氣。原設(shè)計(jì)按照FGD入口SO2濃度為1576mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6%氧）時(shí)，脫硫效率95%設(shè)計(jì)。

原脫硫系統(tǒng)采用單塔處理一臺600MW機(jī)組鍋爐的煙氣。待處理的煙氣從吸收塔底部從下向上與噴淋的石灰石漿液逆向接觸。吸收塔下部為反應(yīng)池，反應(yīng)池設(shè)有側(cè)進(jìn)式攪拌器或脈沖設(shè)備，以保持固體顆粒懸浮；在吸收塔的頂部設(shè)有兩級除霧器，用來除去出口煙氣中的霧珠，使離開吸收塔的脫硫煙氣中含水量降低至75mg/Nm3以下；吸收塔設(shè)置3臺漿液循環(huán)泵，以保證氣液兩相充分接觸，提高SO2的吸收效率。設(shè)置2臺氧化風(fēng)機(jī)，1運(yùn)1備，將空氣送入反應(yīng)池，將漿液中未氧化的HSO3-和SO32-氧化成SO42-，達(dá)到使?jié){液充分氧化的目的。設(shè)2臺石膏漿液排出泵，1運(yùn)1備，將氧化后生成的石膏從吸收塔排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。

目前，定州電廠實(shí)際來煤與設(shè)計(jì)煤質(zhì)較為接近，實(shí)測FGD出口SO2濃度如下：

因此，定州電廠目前的脫硫設(shè)施可達(dá)到95%的脫硫設(shè)計(jì)效率，但尚不滿足國華電力集團(tuán)的綠色發(fā)電低于

35mg/Nm3的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 改造技術(shù)方案

煙氣系統(tǒng)改造改造后，取消增壓風(fēng)機(jī)，相應(yīng)的煙氣阻力由兩臺50%容量引風(fēng)機(jī)克服。原來的兩臺靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)更換為雙級動葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)。

吸收塔后增加一臺濕式電除塵器，吸收塔出口凈煙氣經(jīng)濕式電除塵器除塵后進(jìn)入“主煙道”，然后從煙囪排出。旁路擋板門及其配套系統(tǒng)全部拆除。

原有脫硫塔為折返塔，本次改造對吸收塔地改造內(nèi)容簡述如下：（1）拆除原吸收塔內(nèi)件，包括隔板、噴淋層支撐梁、導(dǎo)流裝置等；（2）拆除原入口、出口煙道并進(jìn)行封堵；（3）在入口煙道與最低一層噴淋層之間增加旋匯耦合器（湍流器）一套，噴淋層四層、在最上頂層噴淋層上部增加管束式除塵裝置一套等其他內(nèi)件；（4）拆除原先塔內(nèi)噴槍氧化方式，增加新的噴槍式氧化裝置一套；（5）改造原吸收塔平臺、爬梯及管口、人孔安裝孔等；（6）拆除原有4臺流量為8000m3/h的循環(huán)泵，設(shè)置4臺流量為9000m3/h的循環(huán)泵，揚(yáng)程為23.1/24.9/26.7/27.6m；（7）改造后吸收塔噴淋區(qū)直徑為17.6m，漿池直徑為17.6m，操作液位為7.0m；（8）本項(xiàng)目氧化空氣系統(tǒng)采用噴槍式。拆除原有氧化風(fēng)機(jī)，并將新的氧化風(fēng)機(jī)布置在原有位置，即出口煙道下部。每臺機(jī)組設(shè)置兩臺氧化風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備。氧化風(fēng)機(jī)采用離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)流量Q=8250Nm3/h，揚(yáng)程為76kPa；（9）拆除原有石膏排出泵，并將新泵布置在原有位置。每塔設(shè)置兩臺石膏排出泵，一運(yùn)一備。石膏排出泵采用臥式離心泵，流量Q=170m3/h，揚(yáng)程為65m。

4 改造技術(shù)特點(diǎn)

4.1 高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)

引風(fēng)機(jī)出口煙氣進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過高效旋匯耦合裝置，利用流體動力學(xué)原理，形成強(qiáng)大的可控湍流空間，使氣液固三相充分接觸，提高傳質(zhì)效率，同時(shí)液氣比比同類技術(shù)低30%，實(shí)現(xiàn)第一步的高效脫硫和除塵。

煙氣與噴淋漿液旋轉(zhuǎn)劇烈接觸，漿液液面快速更新，傳質(zhì)和傳熱效果迅速，具有脫硫作用，同時(shí)煙氣被漿液洗滌，具有除塵效果高脫硫、除塵效率。

經(jīng)過湍流器后促使吸收塔內(nèi)煙氣均布，有效避免了空塔噴淋氣流分布不均、噴淋層失效的問題。煙氣快速降溫，增強(qiáng)噴淋層的吸收效果。湍流塔液氣比遠(yuǎn)低于空塔噴淋塔，雖然湍流器會增加阻力使引風(fēng)機(jī)的電耗增加，由于漿液循環(huán)量大幅降低，脫硫系統(tǒng)綜合電耗比空塔噴淋低8%～20%。

穩(wěn)定性強(qiáng)，煙氣進(jìn)入吸收塔后，在湍流器中由層流變成湍流，氣液固充分接觸。煙氣湍流上升，反而系統(tǒng)不易結(jié)垢。湍流塔更適合煤質(zhì)硫含量寬泛波動的機(jī)組，保證脫硫效率，可靠性高。

4.2 高效節(jié)能噴淋技術(shù)

優(yōu)化噴淋層結(jié)構(gòu)，改變噴嘴布置方式，提高單層漿液覆蓋率達(dá)到300%以上，增大化學(xué)吸收反應(yīng)所需表面積，完成第二步的洗滌，煙氣經(jīng)高效旋匯耦合裝置和高效節(jié)能噴淋裝置2次洗滌反應(yīng)，兩次脫硫效率的疊加，可實(shí)現(xiàn)煙氣中二氧化硫降低至35mg/Nm3以下。

設(shè)計(jì)了防壁流裝置，避免氣液短路。

4.3 離心管束式除塵技術(shù)

除霧器是依靠煙氣中液滴的慣性作用和重力作用為工作原理。設(shè)計(jì)流速一般選定在3.5～5.5m/s之間。折返式除霧器的工作原理及運(yùn)行流速決定了無法除去細(xì)小液滴，無法捕悉粒徑小于15μm的細(xì)小液滴，即使多層屋脊式除霧器也實(shí)現(xiàn)不了出口塵濃度5mg/Nm3。而目前控制脫硫塔出口5mg/Nm3的塵排放濃度就是控制對細(xì)小粉塵和

經(jīng)高效脫硫及初步除塵后的煙氣向上經(jīng)離心管束式除塵裝置進(jìn)一步完成高效除塵除霧過程，離心管束式除塵裝置由分離器、增速器、導(dǎo)流環(huán)、匯流環(huán)及管束等構(gòu)成。

煙氣在一級分離器作用下使氣流高速旋轉(zhuǎn)，液滴在壁面形成一定厚度的動態(tài)液膜，煙氣攜帶的細(xì)顆粒灰塵及液滴持續(xù)被液膜捕獲吸收，連續(xù)旋轉(zhuǎn)上升的煙氣經(jīng)增速器調(diào)整后再經(jīng)二級分離器去除微細(xì)顆粒物及液滴。同時(shí)在增速器和分離器葉片表面形成較厚的液膜，會在高速氣流的作用下發(fā)生“散水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，穿過液滴層的細(xì)小液滴被捕獲，大液滴變大后被筒壁液膜捕獲吸收，實(shí)現(xiàn)對細(xì)小霧滴的脫除。最后經(jīng)過匯流環(huán)排出，實(shí)現(xiàn)煙塵低于5mg/Nm3超凈脫除。

由上面的圖片可以看到單塔一體化脫硫除塵技術(shù)對微細(xì)顆粒物的捕集效果顯著，對粉塵、酸霧、氣溶膠、PM2.5等多污染物進(jìn)行協(xié)同治理的能力高。

5 應(yīng)用效果

改造后，經(jīng)河北省環(huán)境監(jiān)測中心站進(jìn)行了性能測試，在各污染物治理設(shè)施正常運(yùn)行的情況下，1號煙塵≤1mg/Nm3，SO2≤17.5mg/Nm3，達(dá)到了超凈排放，這使1號機(jī)組成為京津冀區(qū)域內(nèi)又一臺實(shí)現(xiàn)“近零排放”的600兆瓦等級燃煤機(jī)組。

6 結(jié)語

濕法脫硫是我國的主流工藝，同時(shí)經(jīng)過多年的運(yùn)行，脫硫裝置和設(shè)備損壞嚴(yán)重，可利用率低。多種因素的影響迫使電廠必須對原有脫硫裝置進(jìn)行增容改造，但是很多電廠卻面臨著改造工期短、改造現(xiàn)場空間有限、成本等很多客觀條件的限制，所以選擇一款煙氣治理技術(shù)產(chǎn)品需要有長遠(yuǎn)的眼光，不能僅局限于當(dāng)下的問題，還要充分地考慮這些都能很好地適應(yīng)我國未來越來越嚴(yán)峻的環(huán)保趨勢。而以單塔一體化脫硫除塵在定州電廠的成功應(yīng)用，為目前主流燃煤機(jī)組的環(huán)保改造提供了一個(gè)新的選擇。

參考文獻(xiàn)

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伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)及市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建造也進(jìn)入了一個(gè)快速成長的黃金階段，機(jī)電一體化的技能也逐步老練成熟。由于相關(guān)系統(tǒng)所處外部環(huán)境在不斷變化，在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中開始廣泛使用智能系統(tǒng)，其在機(jī)電一體化技術(shù)的成長過程別是在現(xiàn)時(shí)期有著舉足輕重的地位，同時(shí)也將進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)電一體出現(xiàn)飛躍的發(fā)展。本文從機(jī)電一體化及智能系統(tǒng)的視點(diǎn)動身，將這兩部分進(jìn)行融合，剖析研究機(jī)電一體化體系中智能操控的使用。需注意的是，雖然中國機(jī)電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，但其在實(shí)際工程過程中面臨的對象存在不確定性、多層次及非線性等特點(diǎn)，從而給該系統(tǒng)的發(fā)展造成了很多阻礙。伴隨著智能控制系統(tǒng)的使用給該系統(tǒng)帶來了良好的外部環(huán)境，有利于其科學(xué)發(fā)展。所以在機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制逐步受到各領(lǐng)域的關(guān)注重視，對其進(jìn)行相關(guān)分析研究是需要的。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述及定義

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的含義

機(jī)電一體化系統(tǒng)又被稱作機(jī)械電子學(xué)，其具體內(nèi)容是由多種技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，且在實(shí)際工作生活中進(jìn)行歸納綜合應(yīng)用的一種綜合性技能。其所有機(jī)融合的多種技術(shù)主要包括以下幾種：信號改換技能、傳感器技能、電工電子技能、接口技能、信息技能、微電子技能及機(jī)械技能等。

1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本內(nèi)容原則要求組成要素

該系統(tǒng)的基本內(nèi)容主要包括6個(gè)環(huán)節(jié)，即：a)計(jì)算機(jī)與信息技能；b)自動操控技能；c)機(jī)械技能；d)系統(tǒng)技能；e)伺服傳動技能；f)傳感檢查技能。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本原則要求主要包括4個(gè)方面，即：a)能量變換；b)構(gòu)造耦合；c)構(gòu)造耦合；d)運(yùn)動傳遞。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素主要包括4個(gè)方面，即：a)感知構(gòu)成要素；b)結(jié)構(gòu)構(gòu)成要素；c)運(yùn)動構(gòu)成要素；d)功能構(gòu)成要素[1]。

2機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景

2.1煤礦機(jī)械

增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化可把有關(guān)煤炭生產(chǎn)的各種機(jī)械與技能科學(xué)的進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，同時(shí)將其在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行綜合應(yīng)用。這些機(jī)械與技能有很多種，主要包括：微電子技能、傳感器技能、信息變換技能、電子電工、接口技能等。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可依據(jù)煤炭企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)及技能要求對相應(yīng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，或?qū)δ承┘夹g(shù)技能進(jìn)行改革完善。同時(shí)，應(yīng)用機(jī)電一體化還可借助智能化的操控系統(tǒng)從而不斷增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，有效提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。

2.2有效提高煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)效益

機(jī)電一體化本身具有很多特性，采煤機(jī)械具備良好的牽引能力便是其中之一。在煤礦的采煤過程中，采煤機(jī)行走時(shí)可為其提供較大的牽引力，幫助其有效攻克移動前進(jìn)過程中遇到的阻力，同時(shí)還可在采煤機(jī)變頻降速時(shí)進(jìn)行有效制動。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可把煤礦企業(yè)的能量、物流及信息融為一體，從而進(jìn)一步提升整個(gè)煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)能力，有利于煤礦企業(yè)在不久的將來走向高效、安全及可持續(xù)發(fā)展道路[2]。

3智能控制的概述及定義

3.1智能控制的含義

智能控制其本質(zhì)指的是在沒有人進(jìn)行干預(yù)的狀況下，可自主自立地驅(qū)動相關(guān)智能機(jī)械做到對目標(biāo)進(jìn)行有效操控的一類自動操控技能。其是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行人類智能擬的一類重要范疇，主要針對比以往傳統(tǒng)控制更加復(fù)雜多樣的操控任務(wù)和目的，給目前中國社會各大領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣泛的適應(yīng)空間，同時(shí)有效解決了傳統(tǒng)操控不能完成的復(fù)雜體系的操控。以往傳統(tǒng)的操控僅歸屬于智能操控的一個(gè)簡單環(huán)節(jié)，是智能操控最底層的組成部分。智能操控的理論基礎(chǔ)有很多，如主動操控論、信息論、人工智能及運(yùn)籌學(xué)等。其屬于一項(xiàng)由多種學(xué)科彼此相互穿插所構(gòu)成的學(xué)科。

3.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7個(gè)方面，即：a)其具有組織性特點(diǎn)，核心主要是由高層來進(jìn)行有效控制的；b)智能操控具有變構(gòu)造特色；c)其智能控制器具備非線性的特點(diǎn)；d)智能操控系統(tǒng)可達(dá)到多樣性方針的高性能要求；e)智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)；f)智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題；g)智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。

3.3智能控制的基本類型

智能控制的基本類型主要包括以下7個(gè)方面，即：a)專家操控體系（ExpertSystem）；b)進(jìn)化核算與遺傳算法；c)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系；d)組合智能操控辦法；e)分級遞階操控體系；f)復(fù)合（混合）或集成操控；g)學(xué)習(xí)操控體系。

3.4智能控制的發(fā)展趨勢

這些年，智能操控技能在世界上很多國家都取得了較大的發(fā)展，甚至很多已進(jìn)入實(shí)用化及工程化的時(shí)期。不過智能操控技能作為一種新式的理論技能，目前依然處于發(fā)展階段。但伴隨著計(jì)算機(jī)技能及人工智能技能的快速成長，智能操控也一定會在不久的將來走進(jìn)一個(gè)屬于它的新時(shí)期。機(jī)電一體化系統(tǒng)中往往會應(yīng)用很多技能，其中最常用的便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家體系及遺傳算法等相關(guān)技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。而目前機(jī)電一體化方面未來的主要發(fā)展趨勢便是廣泛使用智能控制系統(tǒng)，因?yàn)槠渚邆浜芏嗔己玫奶匦裕欣跈C(jī)電一體化健康發(fā)展，如其具備極強(qiáng)的適應(yīng)性、組織及學(xué)習(xí)功能等[3]。

4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代后期開始，機(jī)電一體化系統(tǒng)開始往智能控制方向發(fā)展，從而打開了機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用智能控制的新時(shí)代，該系統(tǒng)將來發(fā)展的主要方向一定是以智能化為主，其將直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的全體水平。

4.1智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械制造過程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中包括很多環(huán)節(jié)，其中機(jī)械制造便是重要的環(huán)節(jié)之一，把計(jì)算機(jī)輔佐技能和智能操控技能進(jìn)行有機(jī)融合的技術(shù)便是目前最領(lǐng)先的機(jī)械制作技能，往智能控制方向發(fā)展，借助科學(xué)的計(jì)算機(jī)技能來代替部分腦力勞動，來模仿人們有關(guān)機(jī)械制作的行動，這是其最終的意圖目標(biāo)。同時(shí)，智能操控技能可借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系的核算方式來動態(tài)模擬制作機(jī)械的詳細(xì)過程。對所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器融合技能來進(jìn)行預(yù)處理，然后操控修正模式中的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。智能操控在機(jī)械制作中的應(yīng)用環(huán)節(jié)有很多，其中主要包含以下幾種：智能學(xué)習(xí)、智能監(jiān)控與檢查、智能診斷機(jī)械故障及智能傳感器等。

4.2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各大領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)控技能也逐漸有著越來越高的要求標(biāo)準(zhǔn)，不但需要其實(shí)現(xiàn)很多智能功能，還需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，從而促使其數(shù)控技能完成智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫及智能編程等意圖，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用智能操控技能就可完成這些任務(wù)。例如借助專家系統(tǒng)能綜合解決數(shù)控領(lǐng)域里的很多問題，如難以確定及結(jié)構(gòu)不明確的算法等；使用推理規(guī)則可有效推理數(shù)控現(xiàn)場的部分?jǐn)?shù)控故障熟悉信息，得到某些指導(dǎo)性建議從而有利于數(shù)控機(jī)械的維修等。

4.3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

機(jī)器人在動力系統(tǒng)中存在很多自身的特點(diǎn)，如時(shí)變性、強(qiáng)耦合及非線性等，而多邊變性及多任務(wù)性是機(jī)器人在控制參數(shù)的系統(tǒng)容易體現(xiàn)的特征。這些特點(diǎn)有利于智能操控技能的使用。現(xiàn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中使用智能操控技能主要體現(xiàn)在下面四大環(huán)節(jié)：a)機(jī)器人在視覺處理及多傳感器信息融合這兩方面能實(shí)現(xiàn)智能操控；b)可智能控制機(jī)器人的手臂動作及相關(guān)姿態(tài)；c)經(jīng)過專家操控體系可科學(xué)定位、建模、計(jì)劃及監(jiān)測機(jī)器人所處的運(yùn)動環(huán)境，從而進(jìn)行相關(guān)的控制及探究；d)可以智能控制跟蹤機(jī)器人的行走軌跡及走路等。

4.4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)環(huán)節(jié)，即：a)能智能操控建筑物內(nèi)的空調(diào)，例如能智能控制有關(guān)空調(diào)的風(fēng)閥，不僅能有效保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量，還能大幅度減少浪費(fèi)能量的現(xiàn)象發(fā)生；同時(shí)還可經(jīng)過比例積分來對其閉環(huán)方法進(jìn)行調(diào)整，從而有效設(shè)置在冬季和夏季時(shí)空調(diào)的使用模式；b)可經(jīng)過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和通信實(shí)現(xiàn)智能操控所有照明系統(tǒng)，如智能操控照明體系的節(jié)能、照明時(shí)刻及照明邏輯等。

4.5智能控制在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦機(jī)械所處工作環(huán)境一般情況下比較惡劣，往往都是在井下進(jìn)行作業(yè)，從而導(dǎo)致煤礦機(jī)械容易被惡劣的環(huán)境侵襲，同時(shí)還可能會遭受各種采煤沖擊及振動的干擾。由此可知，井下作業(yè)具有某種程度的危險(xiǎn)性，同時(shí)還需要煤礦機(jī)械能適應(yīng)各種環(huán)境并達(dá)到高產(chǎn)的要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)就可將井下作業(yè)的危險(xiǎn)性大幅度降低，從而在某種程度上確保其安全性。

5結(jié)語

由20世紀(jì)90年代后期以來，機(jī)電一體化系統(tǒng)已逐步開始往智能控制方向發(fā)展。針對智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)講解，闡述了有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述定義、原則要求、基本內(nèi)容及組成要素等。介紹了智能操控的概述及定義、基本類型、發(fā)展趨勢及基本特征。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中很多領(lǐng)域都可使用智能控制系統(tǒng)，如：煤礦機(jī)電、機(jī)器人領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、統(tǒng)建筑工程及機(jī)械制造過程等。

作者:龐海龍 單位:同煤集團(tuán)機(jī)電管理處

參考文獻(xiàn)：

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第一章 緒論

1.1概述

進(jìn)入80年代以來，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡單的日用消費(fèi)品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會生產(chǎn)和管理系統(tǒng).機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá)到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機(jī)電一體化？”，‘呼機(jī)電一體化技術(shù)都包括那些特征？”，“機(jī)電一體化技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r如何？”等問題卻很難令人回答，這一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術(shù)手段越來越先進(jìn)，無法通過定義來界定其發(fā)展?jié)摿Γ涣硪环矫媸且驗(yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無法通過定義來界定其應(yīng)用范圍。

第二章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

2.1數(shù)字化。微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

2.2智能化。即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

2.3模塊化。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

2.4網(wǎng)絡(luò)化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2.5？人性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

第三章 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：

3.1智能化控制技術(shù)（IC）。由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）。分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

篇（5）

引言：顧名思義機(jī)電一體化應(yīng)用型人才就是畢業(yè)之后立刻就能就職參加工作。能做到這一點(diǎn)的大學(xué)生大多是品學(xué)兼優(yōu)，能力素質(zhì)也很強(qiáng)的學(xué)生。

另外他們的為人處世能力也不錯(cuò)。這些都是現(xiàn)代企業(yè)所需要的。所以，高職機(jī)電一體化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是必要的。下文就針對相關(guān)問題進(jìn)行探討，主要是高職教育關(guān)于機(jī)電一體化應(yīng)用型人才的定義和能力要求以及機(jī)電一體化應(yīng)用型人才培養(yǎng)的具體做法

一、高職教育關(guān)于機(jī)電一體化應(yīng)用型人才的定義和能力要求

（1）機(jī)電一體化應(yīng)用型人才的定義

應(yīng)用型人才對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。學(xué)校為了培養(yǎng)更多的應(yīng)用型人才應(yīng)該積極改革教學(xué)模式，對應(yīng)用型人才進(jìn)行詳細(xì)定義，并進(jìn)行專門性的相關(guān)培養(yǎng)課程。機(jī)電一體化應(yīng)用型人才主要負(fù)責(zé)工程策劃部分，這關(guān)乎整個(gè)工程能否順利進(jìn)展和完成，要求對工程整體把握能力要強(qiáng)，所以不容小覷，必須重視起來。另外必須有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，提高整個(gè)工程的技術(shù)性指數(shù)，而不是毫無特色的模板套用，這樣既沒有心意，也不符合社會發(fā)展需求。機(jī)電一體化應(yīng)用型人才還時(shí)常參與工程現(xiàn)場施工工作，這就使得對其實(shí)際操作能力要求也很強(qiáng)。

（2）機(jī)電一體化應(yīng)用型人才的能力要求

機(jī)電一體化應(yīng)用型人才顯然看重的他們的應(yīng)用能力，簡單來說就是，學(xué)生不僅得有必備的理論知識儲備，還得有超強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，另外創(chuàng)新思維也必不可少，交際能力當(dāng)然也很重要，因?yàn)槊獠涣艘M(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。針對以上分析我們進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，首先對于理論知識來說，數(shù)控技術(shù)自己計(jì)算機(jī)操作知識必須熟練掌握。接下來關(guān)于實(shí)際操作能力的培養(yǎng)就需要高職學(xué)校努力為學(xué)生爭取和提供了。而創(chuàng)新式邏輯思維能力需要自我培養(yǎng)，積極思考。關(guān)于交際能力也需要加強(qiáng)語言科目的學(xué)習(xí)，不光是漢語，也包括外語。不管是哪一方面能力的培養(yǎng)都需要學(xué)生盡心盡力，及時(shí)與老師和同學(xué)交流分享，共同探討。

二、機(jī)電一體化應(yīng)用型人才培養(yǎng)的具體做法

（1）理論知識的學(xué)習(xí)

高職學(xué)校對學(xué)生所學(xué)理論只是的合理選擇對于學(xué)生能力培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。主要需要考慮兩個(gè)方面，首先是學(xué)生的自身情況，理論知識的選擇必須適應(yīng)學(xué)生，不然只能是背道而馳，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性被打擊，反而起到反面作用。另外要考慮社會企業(yè)的需求和發(fā)展趨勢，因?yàn)楦呗殞W(xué)校培養(yǎng)學(xué)生就是為了讓學(xué)生順利就業(yè)，提高市場競爭力，所以要充分考慮社會問題，并盡力為學(xué)生提供更多鍛煉自己的平臺和機(jī)會。高職學(xué)校可以適當(dāng)改革教學(xué)模式，把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

（2）注重實(shí)踐操作

理論知識的教授只起到一個(gè)幫助學(xué)生加強(qiáng)理解的作用，這是最基本的。另外最重要的是開展一些實(shí)際操作活動，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在實(shí)踐中應(yīng)用理論知識，把理論知識和實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，提升學(xué)生自身的綜合素質(zhì)能力。除此之外，這也符合的社會對人才的需求，達(dá)到應(yīng)用型人才的標(biāo)準(zhǔn)。這樣學(xué)生的社會競爭力度一定能得到提高，就業(yè)率也會上漲。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力

機(jī)電一體化專業(yè)的市場需求量大，高職學(xué)校應(yīng)該貫徹創(chuàng)新式教學(xué)模式，與社會企業(yè)聯(lián)手合作，為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會，切實(shí)了解工作進(jìn)程。此外，學(xué)校還可以邀請一些相關(guān)專業(yè)人士去學(xué)校開講座，向?qū)W生普及相關(guān)知識，鼓勵學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。高職學(xué)校在對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練是可以參照專業(yè)企業(yè)的規(guī)章管理制度，讓學(xué)生提前適應(yīng)工作模式，開展進(jìn)工實(shí)習(xí)項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。在日常教學(xué)中大力鼓動學(xué)生積極創(chuàng)新，提倡特立獨(dú)行，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

小結(jié)：機(jī)電一體化應(yīng)用型人才包括技術(shù)專人和能力專人以及策劃專人，但不論是哪一種類型對學(xué)生的各方面能力要求都很高，包括基礎(chǔ)的理論知識儲備，還有創(chuàng)新思維能力以及交際能力，此外最重要的就是實(shí)踐操作能力。高職學(xué)校應(yīng)該根據(jù)機(jī)電一體化專業(yè)特點(diǎn)以及社會發(fā)展趨勢對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)模式改革，把理論知識與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力，幫助他們適應(yīng)社會需求，提高學(xué)生就業(yè)率，也為推動社會發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國國家教育部高職教育培訓(xùn)司.中德機(jī)電一體化高職高專培訓(xùn)教程[M].2010.10

篇（6）

2基于MCD機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的可操作性

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了機(jī)電一體化的進(jìn)行，也為工程信息技術(shù)行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。在機(jī)械生產(chǎn)、加工、制造等行業(yè)中，機(jī)電一體化的形成和應(yīng)用，使其發(fā)生了翻天覆地的變化，機(jī)電一體化主要是將主功能、動力功能、處理功能等有效的結(jié)合在一起，并引入電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)、軟件、設(shè)備等的結(jié)合。當(dāng)前的機(jī)電一體化并沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的定義，這主要是因?yàn)闄C(jī)電一體化自身具有復(fù)雜性，涉及到很多領(lǐng)域的知識、技術(shù)等，MCD機(jī)電一體化，主要是機(jī)電一體化方案，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用MCD機(jī)電一體化系統(tǒng)，結(jié)合機(jī)械工程、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，形成科學(xué)性、復(fù)雜性、融合性等特點(diǎn)為一體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，充分的利用它的功能，完成產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。為了研究基于MCD機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的可操作性，我們針對產(chǎn)品的MCD機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵進(jìn)行分析。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最復(fù)雜、重要的部分，是實(shí)現(xiàn)從無到有、從模糊到清晰的一個(gè)過程，在信息技術(shù)、智能技術(shù)等的支持和應(yīng)用下，概念設(shè)計(jì)取得了新的發(fā)展成果。應(yīng)用MCD機(jī)電一體化進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，主要分為產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)等，不同的環(huán)節(jié)中，有不同的子模塊組成部分，例如在概念設(shè)計(jì)中，分為功能設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)、功能分析等等。將MCD機(jī)電一體化應(yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，需要借助各種信息庫確定MCD機(jī)電一體化方案，然后進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。MCD機(jī)電一體化系統(tǒng)的交換頻率非常高，抗干擾能力強(qiáng)，在進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)誤差小，結(jié)構(gòu)功能非常強(qiáng)，將其應(yīng)用在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，可以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)用性、可靠性、穩(wěn)定性、規(guī)范性、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也有安全性和可操作性。為了研究研究MCD機(jī)電一體化在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的可操作性，我們以其在傳感器概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。在進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，對傳感器的功能、性能等進(jìn)行分析，然后檢驗(yàn)傳感器子系統(tǒng)的傳感器的功能載體，了解傳感器的類型和用途，最后采用MCD機(jī)電一體化中的信息處理系統(tǒng)，對傳感器設(shè)計(jì)中的相關(guān)信息進(jìn)行處理和控制，完成信息的分析、處理之后，進(jìn)行MCD機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。互感器等產(chǎn)品的MCD機(jī)電一體化設(shè)計(jì)制造，是一個(gè)復(fù)雜的過程，其中包含了很多的子系統(tǒng)和子環(huán)節(jié)，每一個(gè)過程都比較的繁瑣，稍有差錯(cuò)和偏差，就會造成設(shè)計(jì)制造的失敗，而且產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要很長的時(shí)間，設(shè)計(jì)制造中使用的材料價(jià)格很高，所以在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)中，如果出現(xiàn)差錯(cuò)，就會造成嚴(yán)重的損失。在使用MCD機(jī)電一體化進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，一定要對產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)理論、方法、方案等進(jìn)行仔細(xì)的審核。概念設(shè)計(jì)是中最為重要的是方案設(shè)計(jì)，要確定MCD機(jī)電一體化產(chǎn)品方案，需要將前面的各項(xiàng)工作的理論等加入其中形成一個(gè)邏輯思維，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的支持下，基于MCD機(jī)電一體化的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，具有可行性。

篇（7）

機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。它不是上述技術(shù)的簡單拼湊，而是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理配置各功能單元，使得整個(gè)系統(tǒng)具有高質(zhì)量，高可靠性的特點(diǎn)。

機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦撲許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延仲，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。

1.機(jī)電一體化的發(fā)展過程

機(jī)電一體化經(jīng)歷了長期的產(chǎn)生于發(fā)展過程，大致分為三個(gè)階段：

萌芽階段：20世紀(jì)60年代以前為萌芽階段。由于電子技術(shù)發(fā)展迅速，人們逐步使用電子技術(shù)的初步成果完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是第二次世界大戰(zhàn)后，機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合使得許多性能優(yōu)良的產(chǎn)品出現(xiàn)，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的作用。

蓬勃發(fā)展階段：20世紀(jì)70年代至20世紀(jì)80年代是蓬勃發(fā)展階段。在這一階段，人們主動地利用新技術(shù)的巨大成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。應(yīng)該特別指出的是，日本在推動機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方面起了主導(dǎo)作用。日本政府于1971年3月頒布了《特定電子工業(yè)與特定機(jī)械工業(yè)振興臨時(shí)措施法》，要求企業(yè)界“應(yīng)特別注意促進(jìn)為機(jī)械配備電子計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)控制的自動化和機(jī)械產(chǎn)品的其他功能”。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為基點(diǎn)一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

智能化階段：從20世紀(jì)90年代開始至今稱為智能化階段。機(jī)電一體化技術(shù)向智能化新階段邁進(jìn)。人工智能技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的新天地。大量的智能化機(jī)械產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。出現(xiàn)了“模糊控制”和“混沌控制”等新概念。

機(jī)電一體化的目的是使系統(tǒng)高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕薄短小巧化方向發(fā)展，不斷滿足人們的生活多樣化需求和生產(chǎn)的省力化、自動化需求。因此，機(jī)電一體化的研究方法并不是拼拼湊湊的“混合”設(shè)計(jì)法，應(yīng)該從系統(tǒng)的角度出發(fā)，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)分析方法，充分發(fā)揮邊緣學(xué)科技術(shù)的優(yōu)勢。

2.機(jī)電一體化發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)電一體化發(fā)展所采用微電子技術(shù)必須解決一些共性關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)包括檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。各部分所包括的內(nèi)容如下：

檢測傳感技術(shù)：檢測傳感器的檢測對象有位移、壓力、溫度、速度、加速度、流量等物理量，其檢測精度的高低直接影響機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能好壞。檢測傳感技術(shù)的主要難點(diǎn)在于提高可靠性、精度和靈敏度。

信息處理技術(shù)：信息處理技術(shù)包括信息的輸入、變換、運(yùn)算、次數(shù)和輸出技術(shù)。信息處理是否及時(shí)正確，直接影響機(jī)電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，因而成為機(jī)電一體化產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。在信息處理技術(shù)方面存在的問題有減輕重量、提高處理速度、提高可靠性和抗干擾能力以及標(biāo)準(zhǔn)化、提高操作性及便于維修保養(yǎng)等。

自動控制技術(shù)：自動控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等技術(shù)。其技術(shù)難點(diǎn)是現(xiàn)代控制理論的工程化與實(shí)用化，以及優(yōu)化控制模型的建立等。

伺服驅(qū)動技術(shù)：伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指執(zhí)行元件中的一些技術(shù)問題。伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液動等各種類型。希望之星元件滿足小型、重量輕和輸出功率大等三個(gè)方面的要求，以及提高對環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。

精密機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化產(chǎn)品對精密機(jī)械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善動態(tài)性能等。

系統(tǒng)總體技術(shù)：系統(tǒng)總體技術(shù)是以中國從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個(gè)功能的技術(shù)方案，再把功能和技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品要求系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性很好，否則即使各個(gè)部分的性能、可靠性都很好，性能和產(chǎn)品也很難保證正常運(yùn)行。

3.機(jī)電一體化發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，對機(jī)電一體化技術(shù)提出了許多新的和更高的要求，出現(xiàn)了新的概念。如數(shù)控技術(shù)、CNC、FMS、CIMS及機(jī)器人等都被一致認(rèn)為是典型的機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢有以下幾點(diǎn)：

高性能化：高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。新一代CNC系統(tǒng)就是以此“四高”為滿足生產(chǎn)急需和人誕生的。可實(shí)現(xiàn)告訴數(shù)據(jù)傳遞，在相當(dāng)高的分辨率情況下，系統(tǒng)仍有高速度，此外其效率也非常高。

智能化：人工智能的研究日益得到重視，其中機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。智能機(jī)器人通過視覺，觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際變化過程反饋信息并作出判斷與決定。數(shù)控機(jī)床智能化，使用各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做出判斷，自動對異常現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。

此外，機(jī)電一體化發(fā)展趨勢還有系統(tǒng)化，輕量化及微型化等

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，梁俊彥

篇（8）

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0062-03

在機(jī)電一體化的發(fā)展過程中，傳感檢測技術(shù)扮演著重要的角色，一方面是實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的自動控制；另一方面也是自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，在一定程度上講，對于機(jī)電自動化系統(tǒng)質(zhì)量的提升，產(chǎn)生了重要的影響。對于一個(gè)自動化系統(tǒng)，要保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，就需要應(yīng)用傳感檢測技術(shù)對系統(tǒng)的各個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)檢查。因此，本文對有關(guān)機(jī)電傳感檢測技術(shù)進(jìn)行探討，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，不足之處，敬請指正。

1 傳感器與機(jī)電一體化的介紹及聯(lián)系

1.1 傳感器

傳感器是機(jī)器在工作過程中，通過按照固定規(guī)律將一種量轉(zhuǎn)換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具。傳感器與我們?nèi)说钠鞴儆邢嗤帲瑫r(shí)在人類的器官之上進(jìn)行了延伸，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。在如今信息化日益發(fā)達(dá)的社會里，人們常常應(yīng)用傳感器對許多信息參數(shù)進(jìn)行檢測，例如力、壓力、溫度、濕度、流量、速度、生物量等等。以完成人類無法完成的許多問題，促進(jìn)人類的生產(chǎn)力的發(fā)展。

1.2 機(jī)電一體化

對于機(jī)電一體化的定義，國際上之前有很多種說法，但是被國際上首次承認(rèn)的關(guān)于機(jī)電一體化的定義是來自日本機(jī)械振興協(xié)會經(jīng)濟(jì)研究所的。他們給出的機(jī)電一體化定義為：“機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而成的系統(tǒng)總稱。”從以上的定義可以看出，機(jī)電一體化技術(shù)對于諸如機(jī)械制造技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)、測試技術(shù)等很多方面都有涉及。

1.3 傳感器與機(jī)電一體化之間的關(guān)系

在機(jī)電一體化的過程中，傳感器技術(shù)扮演著十分重要的作用。傳感器技術(shù)對于機(jī)電一體化系統(tǒng)正常運(yùn)行的控制至關(guān)重要，同時(shí)還能為機(jī)電一體化在不同程度上傳輸運(yùn)行相關(guān)的信息。傳感器在機(jī)電一體化的具體操作中，主要對系統(tǒng)本身、作業(yè)環(huán)境與操作對象等進(jìn)行檢測。由此可知，為了提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率，除克服外部環(huán)境與系統(tǒng)自身的影響外，還要保證快速獲得運(yùn)行所需信息。因此，想要完成機(jī)電一體化的工作效率高水平運(yùn)作，對于能夠完成信息的快速、精準(zhǔn)處理的傳感器技術(shù)是不可缺少的。在一定程度上，機(jī)電一體化水平對自動化水平的提高有著巨大的推動作用，而傳感器檢測技術(shù)發(fā)展水平高度對機(jī)電一體化技術(shù)中的自動功能又起到了關(guān)鍵的作用。由此可知，掌握越高的傳感器技術(shù)，就會擁有越高的自動化水平。

2 機(jī)電傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 傳感檢測技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用

在科技快速發(fā)展的今天，作為自動化產(chǎn)物的代表――機(jī)器人，在傳感器技術(shù)的加入，使其在自動化方面得到了很大的突破。從而使機(jī)器人能夠在工作中保持高自動化程度，操作快速準(zhǔn)確，成功率高。在機(jī)器人運(yùn)作時(shí)，傳感器檢測探知機(jī)器人自身以及操作對象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過分析后對位置、速度、加速度等信息處理。

2.2 傳感檢測技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

2.2.1 傳感檢測技術(shù)在切削過程中的應(yīng)用。傳感器在切削過程中主要起到檢測金屬切割、切削過程效率的提高以及加工成本控制的作用。傳感器通過對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測，然后對切削中的切削力以及振動的實(shí)時(shí)變化做到有效的識別及反應(yīng)，相關(guān)參數(shù)例如切削過程中的電機(jī)功率、切削力以及切削振動等。

2.2.2 傳感檢測技術(shù)在機(jī)床運(yùn)行過程中的應(yīng)用。傳感器在機(jī)床運(yùn)行中主要通過對驅(qū)動系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、軸承及溫度和安全性的監(jiān)測與控制等實(shí)時(shí)追蹤檢測，檢測結(jié)果的主要體現(xiàn)參數(shù)有機(jī)床運(yùn)行參數(shù)、故障時(shí)間參數(shù)、液流量參數(shù)、加工精準(zhǔn)度參數(shù)以及工件粗糙度參數(shù)等。

2.2.3 傳感檢測技術(shù)在工件加工過程中的應(yīng)用。在工程和研究中，傳感器最初的、最廣泛的應(yīng)用是對工件加工過程中的檢測。最初傳感檢測技術(shù)只對工件加工的質(zhì)量進(jìn)行檢測控制，到20世紀(jì)80年代，傳感檢測技術(shù)才在工件的安裝位置與識別上應(yīng)用。即檢測工件與被加工件是否同一，檢測工件的安裝位置與實(shí)際要求是否一致，對于這些識別與檢測功能，我國現(xiàn)今仍不能完成得很好，因此我們在這方面仍需加大研究力度。

2.2.4 傳感檢測技術(shù)在砂輪上的應(yīng)用。對工件的加工，主要是切削和磨削兩種方法。磨削的主要工具是砂輪，砂輪工作一定時(shí)間后，磨損加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)破損的情況，這樣在磨削過程中就不能保證加工質(zhì)量和精度，甚至不能保證工件的完整，即砂輪失效。出現(xiàn)砂輪失效主要是機(jī)床出現(xiàn)故障不能在第一時(shí)間被解決，這樣不僅不能保證工件的質(zhì)量精度，嚴(yán)重的還會發(fā)生危險(xiǎn)事故，危害生命安全，因此對機(jī)床故障第一時(shí)間檢測出來十分重要，這恰是傳感檢測技術(shù)需要完成的功能。

2.3 傳感檢測技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

近幾年，汽車行業(yè)在中國得到了前所未有的發(fā)展，相比于傳統(tǒng)汽車，現(xiàn)代汽車的電氣系統(tǒng)和裝置是發(fā)展最快、最大的。而在這里面?zhèn)鞲衅鲹碛兄鲗?dǎo)地位，在電子控制系統(tǒng)和裝置上，基本每一輛現(xiàn)代汽車上都裝了很多的傳感器，如汽車安全氣囊裝置、ABS、安全報(bào)警裝置、驅(qū)動防滑系統(tǒng)以及各種娛樂設(shè)備等。由于傳感器的加入，使現(xiàn)代汽車在駕駛性能、安全性能、舒適性能以及娛樂性能等都得到了前所未有的提升。同時(shí)，現(xiàn)代汽車的控制系統(tǒng)也由全自動化控制的方式代替了原來的機(jī)械式控制方式。

2.4 傳感檢測技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

利用數(shù)字信號控制機(jī)床工作的數(shù)控技術(shù)就是數(shù)控機(jī)床的工作過程。具體的說，就是通過數(shù)字信號的方式將機(jī)床刀具的運(yùn)行軌跡記錄下來，通過處理系統(tǒng)處理數(shù)字信號，然后發(fā)出指令信號，控制機(jī)床刀具與加工工件做相對運(yùn)動，從而完成加工過程。在數(shù)控加工的整個(gè)過程中，就是通過傳感器檢測技術(shù)對加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的。

3 傳感檢測技術(shù)的發(fā)展方向

之前我們對傳感器檢測技術(shù)的研究主要是不斷地提高檢測的精度、可靠性和靈敏度，提高傳感器的性價(jià)比，縮小體積同時(shí)加大檢測范圍等等。今后，我們還需要尋找新方向，繼續(xù)探求傳感檢測技術(shù)的新發(fā)展。

3.1 研究新型傳感器

3.1.1 研究傳感器的新材料。在研究新型傳感器過程中加入新型材料，如人工皮膚傳感器、壓電傳感器等等。未來正在研究的新型材料還有精細(xì)陶瓷、非晶半導(dǎo)體以及形狀記憶合金等都將對傳感檢測技術(shù)起到巨大的推動作用。

3.1.2 研究傳感器的新加工技術(shù)。隨著傳感器的發(fā)展，傳感器的體積越來越小，所以研究新加工技術(shù)對于傳感器的發(fā)展至關(guān)重要，如光刻、擴(kuò)散還有各項(xiàng)異性腐蝕等新技術(shù)。

3.1.3 研究傳感器的新原理。近年來出現(xiàn)的一項(xiàng)比較突出的新技術(shù)，利用光導(dǎo)纖維的性能制造傳感器，其對于體積減小和可靠性提高的光測系統(tǒng)很有效果。現(xiàn)在還有紅外探測器、約瑟夫效應(yīng)傳感器以及磁敏傳感器等新型傳感器。

3.2 研究智能化的傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)正在向智能化方向迅速發(fā)展，能夠自動協(xié)調(diào)工作的智能化儀表將傳感檢測技術(shù)的智能化提到了一個(gè)更高的水平。

3.3 研究傳感器的復(fù)合功能

這種復(fù)合傳感器具有同時(shí)檢測多種物理參量的復(fù)合檢測功能，像力、力矩復(fù)合傳感器、視聽復(fù)合傳感器等，這類復(fù)合傳感器將多種信息融合，對機(jī)電一體化系統(tǒng)起到了巨大的推進(jìn)作用。

4 結(jié)語

未來，隨著電子信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析算法的繼續(xù)向

前發(fā)展，傳感器的發(fā)展一定會向智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。雖然目前我國在研制傳感器和傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用上已取得了一定的成就，但與外國相比，仍然有很大的差距。因此，我們應(yīng)努力加大傳感檢測技術(shù)的研究，加強(qiáng)對未來傳感檢測技術(shù)的發(fā)展方向的把握，我們必將取得巨大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0100-01

目前，我國在傳感器上的研制與傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有所成就，但是與外國的很多先進(jìn)技術(shù)還具有很大的差距。機(jī)電一體化是現(xiàn)代科技發(fā)展下的產(chǎn)物，它在各個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用，并且起著非常大的作用。本文主要介紹傳感器與檢測技術(shù)的基本概念，和傳感器檢測技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

一、傳感器與機(jī)電一體化的介紹及聯(lián)系

（一）傳感器的概念

在工程作業(yè)中，能按照固定規(guī)律將一種量轉(zhuǎn)換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具，我們稱它為傳感器。傳感器和人類的器官有相同點(diǎn)，并且在人類器官上有所延伸。在信息化的社會中，人們通常也利用傳感器檢測力、壓力、速度、溫度、流量、濕度、生物量以及更多的非電量信息來促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。

（二）機(jī)電一體化的簡介

日本機(jī)械振興協(xié)會經(jīng)濟(jì)研究所對機(jī)電一體化提出的解釋在國際上被首次認(rèn)可，也可以說是機(jī)電一體化的初步定義，“機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而成的系統(tǒng)總稱”。從它的定義上能看出，機(jī)電一體化技術(shù)涉及到了很多方面，例如，機(jī)械制造技術(shù)、測試技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)等等。

（三）傳感器與機(jī)電一體化的聯(lián)系

傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中起到非常關(guān)鍵的作用，它不僅能控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常運(yùn)作，還能在各種程度上為機(jī)電一體化提供相關(guān)運(yùn)作的信息。在具體的操作上，傳感器主要的作用是檢測機(jī)電一體化系統(tǒng)自身、操作對象以及作業(yè)環(huán)境。從此可以看出，克服種種自身與環(huán)境帶來的影響，并且能夠準(zhǔn)備，快捷的獲取到所需的信息，才能使機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率提高。所以，沒有傳感器對信息精確、快速的處理，就沒有機(jī)電一體化的高水平工作效率。機(jī)電一體化在某種程度上帶動了自動化技術(shù)的發(fā)展，而傳感器技術(shù)水平的高低，很大程度上影響著機(jī)電一體化的自動功能，傳感器技術(shù)水平越高，自動化水平就越高。

二、傳感檢測技術(shù)在機(jī)電一體化中的具體應(yīng)用

（一）機(jī)器人需要傳感器

機(jī)器人是自動化科技的代表產(chǎn)物，它的自動化程度在某些方面實(shí)現(xiàn)了很大的突破。它之所以具備良好自動化功能，在操作中能夠準(zhǔn)確無誤，其中主要原因是傳感器的作用。傳感器在機(jī)器人內(nèi)部感知到自身、外部或者操作對象的狀態(tài)，從而對信息進(jìn)行處理，比如，速度、加速度、方向、位置等等。

（二）機(jī)械加工過程的傳感檢測技術(shù)。

1.切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程中的傳感技術(shù)應(yīng)用

切削過程中，傳感器的主要作用是對提高切削過程的效率、制造成本和對金屬材料的切割的檢測。傳感器通過對切削力、切削過程振動、切削過程的聲音發(fā)射和切削過程中電機(jī)的功率等傳感參數(shù)的檢測，來對切削過程中的切削力、振動的變化進(jìn)行有效的辨識。在機(jī)床的運(yùn)行方面，傳感器的主要是對驅(qū)動系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制、軸承和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及安全性進(jìn)行跟蹤檢測，其檢測結(jié)果具體有機(jī)床故障停留時(shí)間、工件的粗糙程度、加工過程中的準(zhǔn)確度和精度、液的流量和機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)等傳感參數(shù)。

2.工件加工過程的傳感

對工件的過程監(jiān)視是傳感器在工程與研究中最早的應(yīng)用，同時(shí)在此中也是應(yīng)用最廣泛的，但在很早的時(shí)候傳感器技術(shù)在工件制作的過程中只起到對質(zhì)量的監(jiān)控，直到20世紀(jì)80年代，傳感器才同時(shí)應(yīng)用在工件的識別和安裝位置上。主要表現(xiàn)在檢測用來加工工件的工作過程是否符合工件加工的標(biāo)準(zhǔn)程序、即將被加工的工件是否是當(dāng)前要求被加工的工件、工件所安裝的具置是否是當(dāng)前工件要求安裝的位置。

（三）傳感器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的主要工作過程是利用數(shù)控技術(shù)中的數(shù)字信號對機(jī)床的工作過程進(jìn)行控制，也就是說將刀具的具體運(yùn)行過程與路線以數(shù)字信號的形式記錄下來，然后經(jīng)過系統(tǒng)的識別發(fā)出信號，使機(jī)床上的工件與刀具產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而加工出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的零件。

三、傳感檢測技術(shù)的地位和作用

傳感檢測技術(shù)不僅是機(jī)電一體化中不可缺少的技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在很大程度上傳感器的檢測技術(shù)影響著自動化系統(tǒng)的質(zhì)量。在一個(gè)自動化系統(tǒng)中，只有利用傳感器的檢測技術(shù)對各方面參數(shù)進(jìn)行檢查，才能使整個(gè)自動化系統(tǒng)正常的工作。在科技高速發(fā)展的今天，不論是生活中還是生產(chǎn)中都能利用到檢測傳感技術(shù)。例如，部分儀器設(shè)備、辦公設(shè)備、家電中的計(jì)算機(jī)繼承制造系統(tǒng)、CNC機(jī)床、大型發(fā)電機(jī)等等。在國防事業(yè)和裝備武器上，傳感檢測技術(shù)同樣有著重要的作用。可以看出，傳感檢測技術(shù)在提高生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)控檢測手段、控制產(chǎn)品質(zhì)量等方面都推動了社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。總的來說，無論從宇宙到陸地，從陸地到海洋，從頂尖技術(shù)到基礎(chǔ)知識，從復(fù)雜的大型自動化設(shè)備到社會中每個(gè)細(xì)節(jié)，傳感檢測技術(shù)都扮演著重要的角色。

四、我國傳感器技術(shù)的發(fā)展方向

精度的發(fā)展：在原有的基礎(chǔ)上研究出更加具有靈敏度、準(zhǔn)確度、靈活性的傳感器；可靠性的發(fā)展。傳感器的抗溫度性能、抗壓力性能、抗干擾性能都是影響傳感器可靠性的關(guān)鍵因素，所以我們應(yīng)該注重這些因素，增強(qiáng)傳感器的可靠性；微型化發(fā)展：努力開發(fā)出更好的材料與技術(shù)使傳感器微型化的理想成為現(xiàn)實(shí)；節(jié)能性發(fā)展：傳感器的工作是建立在電源的基礎(chǔ)上的，既耗費(fèi)能源又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以我們應(yīng)該努力研制出不靠電源的傳感器。

總之，雖說目前我國在傳感器上的研制與傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有所成就，但是與外國的很多先進(jìn)技術(shù)還具有很大的差距。所以，我們應(yīng)該從研究手法和設(shè)備上做出提高，從而使傳感器與檢測技術(shù)在整體的運(yùn)用上有所增強(qiáng)。

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2機(jī)電一體化系統(tǒng)異地設(shè)計(jì)多能量域集成仿真技術(shù)解析

結(jié)合早期設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析,有關(guān)產(chǎn)品功能需求與工作原理需要得到進(jìn)一步重視,所以在設(shè)計(jì)計(jì)算期間應(yīng)該針對系統(tǒng)內(nèi)部組件形態(tài)加以簡化,包括線性近似、阻尼剛性影響忽略等。目前設(shè)計(jì)精確度不斷提升,有關(guān)CAD、行為、配置模型逐步完善;現(xiàn)實(shí)中系統(tǒng)中組件主要采用實(shí)際模型搭配,其間有必要針對系統(tǒng)實(shí)際性能指標(biāo)加以預(yù)測。因?yàn)榉蔷€性、時(shí)變、離散等實(shí)際情況都要考慮在內(nèi),涉及傳遞函數(shù)形式開始不再適用,數(shù)值求解便成為唯一出路。需要特別注意的是,透過產(chǎn)品模型中推導(dǎo)出如果所有組件的行為模型都已知,則根據(jù)系統(tǒng)的配置模型,利用Mapple等工具包可以進(jìn)行符號求解。但由于整個(gè)開發(fā)項(xiàng)目參與者之間存在競爭合作并重關(guān)系,這便導(dǎo)致系統(tǒng)組件行為模型的形式多樣性,包括HDL、XML等可執(zhí)行代碼及其他MDL等。這時(shí)可將系統(tǒng)組件模型進(jìn)行封裝,通過提供封裝器的標(biāo)準(zhǔn)API接口,可以開發(fā)出各種系統(tǒng)組件模型的封裝器。利用封裝器可以實(shí)現(xiàn)基于配置的多能量域集成聚臺仿真改造。在此基礎(chǔ)上,如果利用CORBA/JAVA/XML/Web技術(shù),則可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)異地設(shè)計(jì)的分聚臺仿真目標(biāo)。此外,基于XML的多能量域集成產(chǎn)品建模機(jī)電一體化系統(tǒng)異地設(shè)計(jì)的演化過程對組件的可演化性提出了很高的要求。就是在設(shè)計(jì)的早期階段,強(qiáng)調(diào)組件的功能需求及性能、結(jié)構(gòu)與形狀方面的約束,此時(shí)主要定義復(fù)合組件的接口、配置模型、附加的約束;而在設(shè)計(jì)的后期階段,強(qiáng)調(diào)組件在系統(tǒng)中的裝配關(guān)系、端口連結(jié)關(guān)系以及組件內(nèi)部各能量域內(nèi)的行為屬性參數(shù)件是否滿足設(shè)計(jì)需求,此時(shí)需要詳細(xì)定義組件的端口模型、配置模型、行為模型、幾何模型、關(guān)聯(lián)模型、約束模型。需要特別注意的是,整個(gè)開發(fā)項(xiàng)目中,任何參與者之間都存在競爭、合作關(guān)系,這便令行為組件模型樣式更加豐富多樣,如XML、可執(zhí)行代碼等,此時(shí)技術(shù)人員可考慮進(jìn)行組件模型封裝處理,并透過封裝器標(biāo)準(zhǔn)化API接口實(shí)現(xiàn)配置多能量域集成聚合仿真操作目標(biāo)。