機電一體化畢業(yè)論文--小議機電一體化

1、<p><b>　　小議機電一體化</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果。此簡述機電一體化技術的基本情況和發(fā)展背景,綜述國內外機電一體化技術的現(xiàn)狀,分析機電一體化技術的發(fā)展趨勢。</p><p>　　關鍵詞：機電一體化 技術 現(xiàn)狀 發(fā)

2、展趨</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　Machine incorporation is the result of modern science and technology development. It analyzes the basic things and developing background, the cu

3、rrent condition of home and abroad, and the trend of machine incorporation</p><p>　　Key words: machine incorporation; technology; current condition; trend</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

4、t;<p>　　第一篇：什么是機電一體**************************3</p><p>　　1.1機電一體化”？它的來源是什么？*******************4</p><p>　　1.2一體化技術基本概念*****************************4</p><p>　　1.3體化技術五大組成要素與四大原則

5、：*************4</p><p>　　第二篇：機電一體化發(fā)展歷程及其趨勢**************6</p><p>　　2.1一體化”的發(fā)展歷程*****************************6</p><p>　　2.2一體化”發(fā)展趨勢*******************************6</p><p&g

6、t;　　2.3的機電一體化產品*******************************7</p><p>　　2.4發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務*************7</p><p>　　結論*******************************************21</p><p>　　參考文獻*******************

7、********************21</p><p><b>　　第一篇</b></p><p>　　1.1機電一體化”？它的來源是什么？</p><p>　　“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的

8、一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。</p><p>　　這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。</p><p>　　1.2電一體化技術基本概念</p><p>　　機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅

9、速發(fā)展，向機械工業(yè)領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，

10、形成物質的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術。</p><p>　　1.3一體化技術五大組成要素與四大原則：</p><p><b>　　1、五大組成要素：</b></p><p>　　一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要

11、素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。（請參考機電之家機電一體化頻道）</p><p>　　機械本體（結構組成要素）</p><p>　　是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。</p><p>　　動力驅動部分（動力組成要素）</p><p>　　依據系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。&

12、lt;/p><p>　　測試傳感部分（感知組成要素）</p><p>　　對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。</p><p>　　控制及信息處理部分（職能組成要素）</p><p>　　將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、

13、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。</p><p>　　執(zhí)行機構（運動組成要素）</p><p>　　根據控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能</p><p>　　2、機電一體化四大原則：</p><p>　　構成機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結

14、構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。</p><p><b>　　接口耦合：</b></p><p>　　兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可

15、靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。</p><p><b>　　能量轉換：</b></p><p>　　兩個需要進行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執(zhí)行器，驅動器和他們的不同類型能量

16、的最優(yōu)轉換方法及原理。</p><p><b>　　信息控制：</b></p><p>　　在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。</p><p><b&g

17、t;　　運動傳遞：</b></p><p>　　運動傳遞使構成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。</p><p>　　3、所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預期的目標、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信

18、息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標。</p><p><b>　　第二篇</b></p><p>　　一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢 </p><p>　　自電子技術一問世，電子技術與機械技術的結合就開始了，只是出現(xiàn)了半導體集成電路，尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后，“機電一體化”技術之后有了明顯進展，引起了人們的廣泛注意。<

19、;/p><p>　　2.1化”的發(fā)展歷程</p><p>　　1.數(shù)控機床的問世，寫下了“機電一體化”歷史的第一頁；</p><p>　　2.微電子技術為“機電一體化''帶來勃勃生機；</p><p>　　3.可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機電一體化”提供了堅強基礎；</p><p>　　4.激光

20、技術、模糊技術、信息技術等新技術使“機電一體化”躍上新臺階。</p><p><b>　　2.2”發(fā)展趨勢</b></p><p>　　1.光機電一體化。一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的。因此，引進光學技術，實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機電一體化是機電產品

21、發(fā)展的重要趨勢。</p><p>　　2.配系統(tǒng)化——柔性化。未來的機電一體化產品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成 “自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加

22、了系統(tǒng)的適應能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。</p><p>　　3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。</p><p>　　4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后

23、的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件（肌體）——軟件（大腦）一

24、體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。</p><p>　　5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)

25、展方向。</p><p>　　2.3的機電一體化產品</p><p>　　機電一體化產品分系統(tǒng)（整機）和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現(xiàn)狀

26、、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。</p><p>　　2.4發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務</p><p>　　機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產品質量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產品，促進產品的更新?lián)Q代。</p><p>　　前者是面上的工作，普及工作；后者是提

27、高工作，深層次工作。</p><p>　　（一）北京“機電一體化”工作面臨的形勢</p><p>　　1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣</p><p>　?。?）在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。</p><p>　?。?）北

28、京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。</p><p>　?。?）北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。</p><p>　?。?）北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設計，CAD應用率僅17%（而

29、美、日等國已超過85%；國內先進地區(qū)也超過了 30%）；CAD的覆蓋率才達到11%（而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%，中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板）。</p><p>　?。?）北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。</p

30、><p>　?。?）工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%.而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。</p><p>　　2.北京用機電一體化技術加速產品更

31、新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產品大約有3萬種，每年約開發(fā)試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產品的競爭能力。 </p><p>　　1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機械局系統(tǒng)主要產品約 1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表

32、總公司系統(tǒng)主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產品總數(shù)為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。</p><p>　　3.北京用機電一體化產品取代技術

33、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。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)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(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產業(yè)，優(yōu)選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)

34、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(tǒng)的機械工業(yè)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(xiàn)文明生產。</p><p>　　另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產品的歷史不長，差距較大

35、，許多產品的品種、數(shù)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(fā)展。</p><p>　?。ǘ┍本皺C電一體化”工作的任務</p><p>　　北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產品，促進機電產品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產業(yè)的形成、為北京產業(yè)結構和產品結構調整作貢獻。&l

36、t;/p><p>　　1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的工作重點</p><p>　?。?）大力采用模糊技術，工業(yè)爐窯改造應上新臺階</p><p>　　國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技

37、術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%.</p><p>　　（2）積極采用數(shù)控技術，機床高備改造要達新水平</p><p>　　對機床設備的改造重點應放在經濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備（8420臺）的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。</p><p>　?。?）努力推廣變頻調速技術，

38、風機電泵改造要攀新高度</p><p>　　風機、電泵采用變頻調速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到 1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。</p><p>　?。?）優(yōu)先應用CAD／CAM技術，工業(yè)設計水平提高要有新目

39、標</p><p>　　北京工業(yè)產品更新?lián)Q代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%.</p><p>　　2.北京機電一體化產品開發(fā)的奮斗目標</p><p>　　（1）總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數(shù)應不少于

40、800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%.</p><p><b>　?。?）單項目標：</b></p><p>　　機床數(shù)控化率：1995年，產量數(shù)控化率達5%，產值數(shù)控化率達16%；2000年，分別達12%和40%.</p><p>　　汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的

41、費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%.</p><p>　　PLC的開發(fā)生產能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位：“九五”北京要成為全國主要的PLC生產基地之一。</p><p>　　“電力電子”開發(fā)生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發(fā)技術?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生

42、產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯：“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術產業(yè)。</p><p>　　模糊控制器的開發(fā)生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發(fā)生產基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的

43、模糊技術控制系統(tǒng)典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。</p><p>　　其它機電一體化產品的開發(fā)生產能力：微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領

44、先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……</p><p>　　總之，機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業(yè)產品結構、產業(yè)結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業(yè)。

45、其中，數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元，機電一體化產業(yè)不僅是北京高新技術產業(yè)的主力軍，也是機電行業(yè)停工、待產、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本篇介紹了機電一體化技術的由來，發(fā)展，應用。接口技術是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來的,隨著機

46、電一體化技術的發(fā)展而變得越來越重要;同時接口技術的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講,機電一體化系統(tǒng)的設計,就是根據功能要求選擇了各部分后所進行的接口設計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能,以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,因此接口技術是機電一體化系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。機電一體化技術在以后會迅速發(fā)展。

47、 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1仁元,張慧慧,鄭剛。機電接口技術的內涵和發(fā)展。北京工業(yè)大學學報。</p><p>　　2明輝。基于機電一體化系統(tǒng)接口技術的研究。江西電力職業(yè)技術學院學報。</p><p

48、>　　3建勇.機電一體化技術[M].北京:科學出版社</p><p>　　4運華.機電控制[M].北京:北京航空航天大學出社</p><p>　　5自厚． 人工智能技術及其在鋼鐵工業(yè)中的應用[Ｊ]．冶金自動化</p><p>　　6立新.鋼鐵工業(yè)CIMS特點和體系結構的研究[Ｊ]．冶金</p><p>　　7懷斌． 工業(yè)控制的進展與趨勢