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机械电子控制技术范文1
一、 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1理论的形成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中，使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统，控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论，逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。自世界第一台电子计算机问世后，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理，同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代，出现了用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制，通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展，计算机控制技术也随之发生相应的变革，最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
2技术的发展和现状。计算机的微型化使控制技术更加智能化，同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展，且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制，PID是经典控制理论的代表，它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势，形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制（FLC）、变结构控制等，均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
二、 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
1 机电一体化的简介和生产应用
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计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产。交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用，尤其是在钢铁工业中，使复杂的矢量控制技术得以实现，无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器（PLC）是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外，随着工厂网络自动化的发展，PLC可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控。如今，PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展，人类活动的范围不断扩大，机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，并从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用，很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人（也称机械手）来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面，机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡，以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端（Virtual Display Terminal），它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息，在屏幕上按操作者的需求，调用数据库信息，显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外，还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡，将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室，由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端，实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关，投入的硬币值由PLC驱动数码管显示，经过光传感器识别，通过判断，进行下一步操作，经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活，也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间，这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
机械电子控制技术范文2
关键词:PLC自动化技术;农业机械;电气控制
引言
伴随着农业的机械化发展，不同种类和功能的机械设备被运用到了农业生产中，大大减轻了农民的劳动强度，提高了农业生产效率。然而从农业生产现状来看，农业机械仍需依靠农民手动操作，自动化控制技术尚未得到普及应用，相关专业人才也比较匮乏，对农业现代化发展带来了一定的阻碍。对此，加强PLC自动化技术的研究和应用大为可行，利用PLC自动化技术实施农业机械电气控制，实现农业生产的自动化，将会彻底打破当前不良格局，加速推进产业结构调整步伐，增加农民经济收入，促使农业发展迈向全新的阶段，为粮食生产安全提供有力保障。
1PLC技术概述
PLC自动化技术是指通过在可编程存储器内编写程序，下达命令，主要是对农业机械的电气系统进行自动化控制，操控农业机械的运转，提高机械设备操作的便捷性，将劳动力从繁琐的机械控制工作中解脱出来，还会减少主观失误，满足农业生产的实际需求，促使农业机械能够更好地服务于农业生产活动，创造更加丰厚的经济效益。PLC自动化技术具有体积小、程序编写简单、使用和维护便利等多重优势，还能在使用环境和条件发生变化时随之进行拓展升级，始终与农业生产相适应，适合目前我国农业生产现代化、规模化的要求，可以预见，PLC自动化技术在农业生产中将备受青睐，并得到大范围的应用，进而掀起农业生产的改革浪潮［1］。
2应用策略
2.1在农用拖拉机中的应用
众所周知，早期农业生产中诞生的最伟大的农业机械产物之一就是拖拉机，拖拉机充分体现了前人的智慧，揭开了农业机械化生产的新篇章。PLC自动化技术是信息时代的重要产物，将其应用于拖拉机电气系统中，起到了优化系统结构的作用，早期机械油压式连接装置被电子油压式连接装置所取代，控制方式更加精准。只需要在PLC中设置运行参数，即可让拖拉机按照这一参数连续平稳地运转，当电路短路时也能及时进行处理，显著改善了拖拉机的运行状态，增加了其使用效益。
2.2在施肥播种机与水稻直播机中的应用
播种和施肥都是农业生产的常见操作，长期以来，运用手工播种模式存在着效率低下的问题，播种不均匀会影响到植株之间的间距，过疏过密都不利于农作物生长阶段的管护，农作物产量也会有所下降。而人工施肥的弊端也比较明显，施肥量过多，将会残留在土壤和植株上，同样会危害农作物的产量和质量。将PLC自动化技术运用于施肥播种机与水稻直播机，单位面积内播种数量是固定的，机械会自动行驶，完全不需要人工干预，植株的间距更趋于合理，且肥料施加均匀，农作物能够得到充足的光照、水分和肥料，长势十分喜人。
2.3在微灌系统和谷物干燥机中的应用
将PLC自动化技术与传感器结合应用到微灌系统中，通过对外界温度、土壤及含水量数据的自动化检测，适时地开启和关闭灌溉装置，既可以满足植物不同生长阶段对水分的需求，又能够防止水资源浪费，避免灌溉量过大造成植株根系的腐烂，给农作物生长创造合理的环境。谷物干燥机中应用PLC自动化技术，实时监控机械热风量、运转情况及谷物的干燥程度，当作业完成后立即自动关闭谷物干燥机，既节省电力，又降低能耗。PLC还具有自动检测的功能，当机械运转异常时自动断电，防止故障发生［2］。
3PLC自动化技术应用存在的主要问题
3.1重视程度不高
无论是技术人员还是农民都没有充分认识到PLC自动化技术在农业机械电气控制中的应用价值，技术人员没有深入到农村了解当前的农业生产情况，也没有结合生产实际进行农业生产技术的研发和创新，不利于先进的生产技术和作业模式的传播。农民对新技术、新设备的接受程度不高，绝大多数农民经过了长期的生产实践更加信奉经验主义，觉得PLC自动化技术和新型农业机械的应用会增加生产成本投入，损害经济利益，对其抱以抵触情绪。因而影响到了相关技术和机械在农业生产中的推广，致使PLC自动化技术及现代化农业机械在农业生产中无法发挥功能，改善农业生产现状亟待提上日程。
3.2研究与投入较少在研究
PLC自动化技术方面我国应该积极参考和借鉴发达国家的先进理论和经验，与我国农业生产实际紧密结合，投入充足的资金和资源用于技术研发和推广，促使研究成果迅速得到市场化转化，给农业生产制造新的利益增长点。然而技术研发工作资金投入不足的问题较为突出，相关部门并没有严格监督资金的使用情况，无法保证资金的充足注入，导致PLC自动化技术研究工作因缺少资金强力支持而后继无力，很难获得预期的研究成果，PLC自动化技术对农业机械的控制精度达不到要求，这极大的制约了我国农业机械的自动化和智能化发展脚步。
4优化对策及发展趋势
4.1加大研发资金投入力度
保证研发资金的充足注入是推进技术创新的有效举措，特别是对于农业机械的自动化发展来说，加强PLC自动化技术的研究，针对技术应用效果进行不断改良，离不开资金的强力支持。相关部门要提高对技术创新的重视程度，切实加大资金投入力度，确保PLC自动化技术研发创新阶段能够持续注入资金，结合我国农业生产现状及农业机械设备使用情况实施技术革新，促进科研活动的稳步有序开展，那么PLC自动化技术就会在我国农业机械控制中发挥有效作用，充分满足新时期农业生产需求。
4.2开展专业技术培训工作
一方面，技术人员要主动学习PLC自动化技术，相关部门也要定期组织培训活动，提高技术人员的专业素质能力，使其充分掌握PLC技术及现代化农业机械的应用情况，了解广大农民群众的生产需求，深入到农村地区，开展技术推广工作。另一方面，对农民的技术培训要使用多种方法，利用新媒体广泛宣传PLC技术和现代化农业机械的价值，面对面地做思想工作，或者是建设农业示范基地，通过组织农民参观，明确PLC是如何控制农业机械的，传授农民技术应用要领，当农民真正享受到先进科技提供的便利后，其运用PLC技术和现代化农业机械的积极性就会空前高涨。
4.3PLC技术的发展趋势
首先，农业机械电气系统的自动化控制面临着严重的干扰问题，这会造成PLC技术下达指令后系统有较长的时间反应，甚至会出现运行异常和故障，使农业机械运行安全遭受威胁。所以未来PLC在农业机械电气控制中的一大发展趋势就是强化抗干扰能力，确保在复杂多变的环境下PLC仍然可以正确发出指令，缩短系统响应时间，减少对农业机械的维护。其次，随着我国对PLC技术的研究不断深入，在农业机械电气控制中此项技术的应用已经逐渐趋于成熟，未来对PLC技术的研究要着眼于数字化、智能化，与DCS技术结合起来，实现二者的优势互补，研发更加稳定的FCS系统，FCS系统相比于传统的控制系统具有数字化控制的优势，赋予了电气系统智能特征，能确保农业机械处于严密监控下，使用和维修都更加科学合理［3］。
机械电子控制技术范文3
关键词：智能控制工程；机械电子工程；应用
0引言
随着我国经济的持续发展，现今各个行业在实际运行的过程中也逐渐开始运用各类科学技术，在电子机械工程中，由于人们对机械电子产品的需求量逐渐提高，这使得电子机械工程逐渐开始运用智能控制工程，其不仅可以有效提高电子机械产品的质量，还可以完善相关电子产品多元化以及智能化等多种功能，这对机械电子工程的后续发展有着很大的积极意义。对此，相应的电子机械工程行业需要提高对智能控制工程在电子机械工程中的应用，不断提高电子机械产品的生产效率，以此来促进企业生产效益的提高，从而推动企业的进一步发展。
1智能控制工程与机械电子工程的概述
1.1智能控制工程的概念
现阶段，人们的生活水平逐渐提升，其对电子产品的质量也有了更大的要求，这就需要电子企业进一步提升对智能控制工程对机械电子工程中应用的认识，实现真正的应用，从而实现电子产品的智能化、多元化发展。智能控制工程主要是通过一定的技术来开展相应工作，其集合信息技术、计算机理论等，在实际的应用过程中不仅可以提高企业的科学技术水平，还可以进一步提升企业的生产效率，从而保证产品的质量。此外，其还可以提高电子系统和工程的可操作性与使用性，从而进一步提升电子企业的生产效率。将智能控制工程应用于电子机械工程中，由于其包含了多种科技技术，在实际的应用过程中可以大大提高整个机械电子工程的稳定性与实用性，进而提高电子产品的使用性能，从而实现电子企业生产质量的提升，确保电子企业后续的稳定、健康发展。此外，智能控制系统在现今的应用过程中，不断与当前发展的各项技术进行有效结合，这可以有效协调整个系统的部件，实现系统的不断发展以及相关电子技术的持续更新，这可以促进整个系统的平衡运行，从而实现电子行业的创新与发展。
1.2机械电子工程的概念
在现阶段，我国国民经济的发展迅速，这给电子企业提供一定发展契机的同时，也进一步加剧了电子企业所面临的挑战，其不仅需要应对激烈的市场竞争，还需要对各类技术的发展形势有一个全面的了解。对此，电子企业必须要提高对智能控制工程在机械电子工程中的应用，对其基本情况有全面的理解与认识。所谓机械电子工程，其主要是由机械工程发展而来的，在最初的运用工程中，其并没有采用一些机械设备，仅仅是由人工来进行控制，这不仅会提高人工强度，而且由于人工操作存在一定的失误，这可能会导致整个工程的生产能力受到影响，从而降低了相关电子企业的经济效益。在此背景下，电子企业逐渐开始应用各项新型技术，逐渐形成了机械电子工程。所以可以说机械电子工程主要是由机械工程发展而来，随着电子技术的不断更新，电子技术在机械工程中的不断应用，不仅可以节约电子企业的人工成本，还可以有效提高整个机械工程的生产效率，其具备着信息交流、提高产品性能等优点，可以实现电子产品性能的提升，这样就能在一定程度上促进机械电子工程的快速稳定发展。
2智能控制工程在机械电子工程中的应用
2.1集成自动控制
在信息技术不断得到更新与发展的背景下，智能控制工程也日新月异，电子企业为了实现进一步的发展与创新，逐渐加大了对智能控制工程的应用，随着其应用范围的扩大，各个企业开始注重对其的应用。智能控制工程的应用不仅可以突破以往电子企业的运作模式，还可以进一步更新电子企业的运行方式，从而从根本上改变电子企业，实现电子企业的创新性发展。在实际的应用过程中，电子企业必须要从自身的实际发展情况来进行分析，在对各方面影响因素进行分析后，实现智能控制工程在机械电子工程中的应用。首先，其应用水平较高，需要在一个科学技术水平较高的环境中，这就需要电子企业注重科学技术的利用，并积极进行技术更新，从而提高自身的科学技术水平，满足时代的发展需求。与此同时，电子企业还要在分析市场需求的基础上，总结出合理的运行方案，以此来实现全面的改革。智能控制工程在机械电子工程中的应用，其中应用最为广泛的技术即集成自动控制技术，其作为一种智能控制技术，主要是由信息技术发展而来的。随着相关信息技术的不断更新与发展，整个机械电子工程也有了一定的改进，通过集成自动控制技术的应用，可以提高整个机械电子工程的可操作性，其可以对多台机械电子设备进行统一的管理与控制，还可以有效发挥出各个机械设备的优势，从而提高整个工程的运行效率与质量，这可以实现电子企业的生产效率的提高。此外，在科学技术水平不断提升的背景下，科研人员也研发出一种具有柔性的自动控制系统，其可以增强机械电子设备的可操作性，由于其所具备的技术水平更为先进，也可以进一步增强机械电子设备的科学性。这不仅可以有效的推动机电一体化的发展，还可以提高电子企业的生产质量与效率，实现电子企业的可持续性发展。
2.2智能控制系统在机械电子工程中的运用
智能控制系统作为一项先进的系统，其模拟了机械电子工程的特定操作流程，在实际的应用过程中可以突破以往的系统，其结合了人工智能与计算机技术，在实际的应用过程中，其可以降低人工的工作强度。在机械电子工程中相关流程的完成主要是由机器人来完成，通过智能控制系统可以模拟人类大脑的思维模式，这可以在实际的工作过程中来完成信号搜集的工作，从而获得更为准确的数据信息，这可以降低人工的错误次数，有效提高工作效率，进而实现整个电子企业的高效工作，实现电子企业整体工作质量的提升。
2.3神经网络控制技术在机械电子工程中的应用
神经网络控制技术也是在机械电子工程中应用较为广泛的控制技术，由于机械电子工程在实际的工作过程中所涉及的工作内容较多，如果仅仅依靠人工，不仅需要较多的人力，也需要相应的工作人员具备较高的专业技术能力。而通过智能控制工程，则可以进一步弥补人工的不足，也可以为企业节约更多的人力成本。其主要是通过建立完善的网络控制系统来对人类的神经系统进行模拟，其还可以对相关神经元进行支配，进而对某一区域的机械电子设备进行控制，从而实现对整个系统的控制，完成不同指令的执行，这可以有效提升整个电子企业工作的效率与质量，促进电子企业的进一步发展。
机械电子控制技术范文4
[关键词] 机械电子； 软起动装置； 控制系统
1 机械电子式软起动装置技术发展及现状
同世界上发达国家相比，我国的机械电子式软起动装置产业综合指标比较差，比如生产效率低，铸件质量差，技术水平落后等。这些因素导致了我国的机械电子式软起动装置产业满足不了各行业的日益需求，现在许多企业还是严重依赖进口。随着改革开放的不断深入，市场经济的不断发展，我国的机械电子式软起动装置控制系统正面临着激烈的国际竞争，同时也面临着不容错过的发展机遇。随着中国国力的增强，中国成为新的世界制造工厂，大量的机械电子式软起动装置设备生产商移入大陆，必将对中国的机械电子式软起动装置控制系统产生巨大的冲击。只有加大资金和技术投入，注重高技术人才的培养，重视对老产品的更新换代和新产品的创新，我国才能赶超国外先进水平，制造出品质一流的机械电子式软起动装置控制系统。
现在软起动装置技术的发展主要有如下方面的表现：电子计算机的作用在机械电子式软起动装置生产过程中越来越被凸显；机械电子式软起动装置控制系统向大型化、智能化、节能化方向发展；高科技手段的应用使机械电子式软起动装置工艺快速变革；提升机械电子式软起动装置模具的品质等方面。随着虚拟样机技术和有限元技术在机械电子式软起动装置控制系统的进一步应用，机械电子式软起动装置控制系统的设计研发周期变短，成本降低，其可靠性和使用寿命不断提高，为机械电子式软起动装置控制系统的发展提供了可靠保证。而国内对这些新技术的应用还处于起始阶段，大多数企业还是利用传统设计方法，费时又费力。
虚拟样机技术作为 CAE 技术的一个重要分支，具有以下的特点：1）实现在整个系统层面上模拟设计产品的样貌、功用及其他方面的内容；2）可以实现虚拟设计验证及测试，减少在物理样机的试验次数；3）能够反复试验设计方案和修改虚拟样机模型，最终获得产品的最优化解决方案；4）涉及产品的整个生命周期，能够随着产品生命周期的演进，其自身也处于不断丰富和完善的过程；5）与传统设计方法相比，虚拟样机技术可以综合各领域协同工作，使得整体设计更为详细和周全，对提高产品质量有很重大的意义；6）有效地缩短产品研发周期，降低设计成本，促使产品快速更新换代，提升产品竞争力。
为了消除国产机械电子式软起动装置控制系统存在的诸多缺陷，以达到改善机械电子式软起动装置控制系统的可靠性和整体性能的目的，我们依靠计算机辅助工程技术来解决这些问题。利用虚拟样机技术和有限元技术，可以掌握机械电子式软起动装置控制系统的各部件运动情况，保证机械电子式软起动装置控制系统运行的平稳性；评价机械电子式软起动装置控制系统的静强度、动强度，验证机械电子式软起动装置控制系统的可靠性；了解机械电子式软起动装置控制系统的动态特性，掌握其固有属性，为减少振动和噪声提供依据；对机械电子式软起动装置控制系统的合模机构进行结构优化设计，提高机械电子式软起动装置控制系统的扩力系数，达到减少油耗、缩小合模油缸内径尺寸、降低液压泵的设计功率等目的。
2 高强机械电子式软起动装置其控制系统发展
20 世纪 60 年代以后，由于各种技术的发展和进步，自动化机械电子式软起动装置控制系统日益改进和完善。20世纪 90 年代，东芝机械开发出了基于计算机控制的自动化机械电子式软起动装置控制系统。随着近几十年来技术的进步和革新，又相继出现了真空机械电子式软起动装置设备、挤压机械电子式软起动装置设备、半固态机械电子式软起动装置设备等先进的机械电子式软起动装置控制系统械。随着机械电子式软起动装置工艺技术的多样化发展，机械电子式软起动装置控制系统产品也逐步多样化以适应市场的需求。随着机械电子式软起动装置技术理论的逐渐提高，对机械电子式软起动装置过程的分析也逐步系统化、理论化，同时机械电子式软起动装置控制系统总体设计及可靠性水平也相应提高。目前，国外发达国家已经有能力生产大型、超大型的机械电子式软起动装置控制系统，压射系统采用实时控制，整机的具有很强的柔性且自动化水平很高。而且国外机械电子式软起动装置控制系统的总体结构设计先进，可靠性高，品种规格全，配套能力好，高新技术应用快速。这些都得益于 CAD/CAM/CAE 技术，特别是有限元技术和虚拟样机技术在机械电子式软起动装置工业的广泛应用。
目前，日本、德国、美国等国家的机械电子式软起动装置控制系统占据了全球大部分市场份额，其机械电子式软起动装置控制系统小巧、可靠、节能，这些都得益于虚拟样机技术。虚拟样机技术的应用大大提升了产品的核心竞争力，给制造商和企业创造了巨大的经济效益。随着全球经济一体化的进一步加深，我国脆弱的机械电子式软起动装置产业面临不小的挑战，我国要抓住机遇，迎难而上，赶超先进，实现机械电子式软起动装置产业的振兴。
我国虚拟样机技术发展还很落后，运用到实际中的还比较少。在机械电子式软起动装置控制系统概念设计的同时，进行静态、动态分析，随着设计图纸的一步完善，结构模型也进一步细化，使分析计算的结果更趋于准确。这样，在最终图纸完备后，就能使机械电子式软起动装置控制系统的强度、抗冲击性能、疲劳寿命指标得到控制，大大地减少了样件的制作和试验时间。国内机械电子式软起动装置控制系统企业必须尽快走向自主开发创新，通过机械电子式软起动装置控制系统企业与高校、科研院所的紧密结合、掌握先进设计、制造、测试技术，建立多层次的产品开发体系和高水平的机械电子式软起动装置控制系统共性技术研究、实验、开发平台。这不仅是世界机械电子式软起动装置控制系统技术先进国家的成功经验，也是我国机械电子式软起动装置控制系统工业走向自主创新开发的必由之路。
3 机械电子式软起动控制系统的设计
软起动装置系统机构是由多个构件组成的，相互连接的构件间存在着一定的约束关系。要模拟软起动装置机构真实的运动情况，就需要根据实际情况把各构件之间的约束抽象出来，并在构件间定义运动副，其次还要添加驱动或载荷使装置机构能够运动起来。从本质上讲，驱动也是一种约束，驱动是约束构件依照确定规律运动，而运动副相连的构件是相对静止不动的，系统基于运动副建立的约束方程的自由度个数等于 0，而基于驱动建立的约束方程的自由度个数等于驱动个数。对导入的模型构件进行编辑，添加运动副约束，驱动及载荷。使得机械电子式软起动控制系统的虚拟样机模型的运动和受力情况与实际情况相符。
3.1 控制系统硬件设计
根据带式输送机对工作环境及控制过程的要求，该系统选用高可靠性、高性能的可编程控制器为控制核心，对由现场检测到的参数进行分析处理，进而按用户的要求进行相应的控制；微型计算机作为上位机，通过与可编程控制器的通迅实现对现场参数的动态跟踪、动态分析与管理；传感器作为现场参数检测元件，实现对现场技术参数的采集；机械软启动装置为具体的实现机构。
3.2 控制系统软件设计
机械电子式软启动控制系统采用现代国际领先的控制技术，它以可靠性很强的可编程控制器为核心，以计算机为上位机，对整个系统进行控制。优化设计以数学、力学、计算机科学等为基础，是多学科相互作用的结果，具有相当的难度和复杂性。以最低的设计成本换取最好的结果是优化设计的目标，这就必须考虑这两个问题：（1）把工程实际问题理论化，从实际问题中提炼出数学模型。特别是设计变量、目标函数、约束条件的确定；（2）求得提炼数学模型的最优解，即最小值或最大值问题。这个要通过适当的算法来实现。随着 CAE 技术与优化设计的深入融合，CAE优化已逐步取代传统以手工计算的方式，极大提高了优化效率和精度。
1）参数化建模：利用 CAE 软件将产品设计模型参数化，即浮动的设计值来代替模型的具体参数，这样在可以寻求最优的设计参数。
2）求解：在参数化的模型上施加约束及载荷，选择求解器里合适的算法求解。
3）后处理：取出状态变量和目标函数并进行必要的数学处理，以供下一步利用。
4）优化参数评价：优化求解器判定目标函数是否达到理想值，如果达到理想值，就退出循环寻优的过程，否则，返回到开始并重新进行循环计算。
4 结束语
机械电子式软启动装置控制系统的开发从用户的需求出发，从不同的侧面反映用户对控制系统的要求。它不仅能很好的解决软启动问题，其投资小、维护简单的特点也赢得广大用的关注，所以必将达到越来越广泛的应用。
[参考文献]
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机械电子控制技术范文5
关键词：机械电子技术工程；发展趋势；系统
中图分类号：F407文献标识码： A
一、机械电子技术的概要
在机械制造行业中广泛应用的电子技术主要是指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进现代化电子技术。因此，机械电子技术也可以称为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。在我国现阶段的机械电子技术发展中，机械电子技术发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科。另外，随着科现代学技术及电子新技术、网络技术、智能控制技术的不断发展，还将被赋予机械电子技术新的内容。但其基本特征可概括为：机械电子技术是从系统的观点出发，综合运用机械电子技术、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、机械电子技术、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，则成为一个机械电子技术系统或机械电子技术产品。
在现代化学工业企业生产中，由于社会普遍对于化工产品的需求量大、技术标准要求高，这就要求化工设备必须具备满足化工生产工艺的基本性能。化工设备的各项性能都是通过机械电子技术来实现的，设备的机械电子技术是否符合生产工艺要求，将直接关系到化工产品的产量和质量等问题。现代机械电子技术是在对传统化工设备技术进行总结与深入探讨的基础上，并结合现代化工生产工艺的实际需求，而逐步形成的科学、具体、客观的技术类型，足以满足化工生产工艺的基本要求，并对生产工艺的发展与创新具有一定的推动作用。
二、机械电子技术的发展
机械电子技术的发展大约分为三个阶段: 第一个阶段, 上世纪60 年代以前,人们在生产中开始使用电子技术来完善机械产品的性能, 这一阶段也是机械电子技术发展的起步阶段; 第二阶段, 这一阶段为上世纪70 年代到80 年代之间, 这一阶段, 机械电子技术得到了快速的发展,为今后机械电子技术的快速发展奠定了良好的基础; 第三阶段, 上世纪90 年代以后, 机械电子技术开始迈人了一个新的阶段, 机械电子技术的发展逐渐走向了智能化发展趋势。一方面, 其他高科技技术开始融人到机械电子技术当中; 另一方面,学术界对机械电子技术进行了深人的研究, 为机械电子技术的发展提供了大量的理论依据。
我国机械电子技术的发展起步相对较晚, 从上世纪80 年代开始, 我国逐渐开始了对机械电子技术的开发和应用。我国相关部门也成了专门的机构, 制定了许多发展措施。同时我国各大高校也逐渐开始开始有关机械电子技术的专业, 这在促进我国机械电子技术的发展上面起到了推动作用。
三、机械电子技术的发展趋势
随着知识经济和科学技术的进一步发展, 机械电子技术的发展得到了迅速的发展, 技术革新的周期明显的缩短, 成为社会发展中不可或缺的新型技术之一。
3.1模糊化
模糊化是机械电子技术在近年来发展的另一大趋势。机械电子技术的应用领域相对较广, 如何发展适应多个行业的机械电子技术就成为机械电子技术主要的发展任务。因此研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机械电子技术产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。
3.2数字化
数字化是现代科学技术发展过程中一个比较重要的概念。特别是微控制器的发展为其奠定了良好的基础, 现代科学技术的发展都要尽可能的为技术发展的提供良好的平台。而数字化也成为了机械电子技术发展的一种主要趋势。
3.3集成化
集成化要求各中技术在发展的过程中互相渗透、互相融合, 同时集成化又包含了生产加工过程中同时处理管理、检测、装配等多种工序, 为了实现目前小批量生产的目标, 使得系统的管理更具有弹性。首先, 将系统进行分解, 协调各个分解之后的部分的运转, 进而促进系统高效、协调的发展。
3.4网络化
信息化的发展以及普及, 使得以互联网为代表的信息技术逐渐成为各行各业,各个学科技术中最为依赖的基础工具之一。远程控制终端在生产中也逐渐成为普遍使用的技术, 利用计算机计算, 通过局域网技术使得在一定范围内使用的电器链接成为一个系统。因此。机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
2.4微型化
微型化兴起于2O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lcrn3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。
2.5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，报废后能回收利用。
2.6 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，同时寻求实现多了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，一股除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
当今社会是一个经济、科技爆炸的时代，无论何种技术都需要在不断的应用过程中，结合世界先进技术体系的创新，逐步实现各项具体技术的全面创新。机械电子技术的创新，对于现代机械设备的科学应用与管理都是具有重要作用的，同时机械设备应用技术的科学创新也是有一定促进作用的。机械电子技术与机械设备应用技术是相互影响、相互促进的关系，两只之间的科学创新是建立在现代科学技术应用的基础上，并结合和借鉴世界先机的技术理论，才能有效保证两者的共同科学创新发展。
参考文献：
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[2]衡刚.浅谈机电一体化应用技术[J].科技致富向导2012年20期
[3]王秋梅.关于传感器在机电一体化系统中应用的探讨[J].科技致富向导2012年21期
机械电子控制技术范文6
关键词：机电 测控 实验平台
中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)009-096-02
在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中提出，高校要着力培养“高素质专门人才和拔尖创新人才”，以满足国家发展对具有创新精神和创新能力人才的迫切需求。对于工程类本科专业而言，创新型人才培养工作不仅要使学生认识自然规律、掌握一定的科学技术知识，更要培养学生分析和解决实际问题的创新精神和创新能力。在此过程中，实验教学是不可或缺的重要组成部分，承担着开展必要的验证性实验以及研究性、探索性、设计性、综合性实验等重要任务。转变观念，创新机制，加大投入，打造团队，构建与应用型创新人才培养目标相符合的创新实验平台是对各工程类本科专业的必然要求。
1 机械电子工程本科专业现状及人才培养目标
机电行业是国家主要支柱行业之一，近年来发展迅速，人才需求强烈。机械电子工程本科层次主要培养能够进行技术创新和技术二次开发的机电工程与技术应用型人才，但目前国内开设机械电子工程本科专业的高校并不多，且多是2007年以后新增专业。
中原工学院机械电子工程学科为河南省重点学科，而且是河南省两个机械电子工程本科专业之一，学科专业特色优势方向为精密测量测试技术和现代机电测控技术。为了促进学科更好发展，提出进行机械电子工程专业实用型创新人才培养模式的研究与实践，构建现代机电测控技术创新实验平台，加强学生专业素质和实践创新能力的培养。
2 实验教学与实用型创新人才培养
实践教学环节与理论教学环节是本科教学工作中两个不可分割的组成部分，共同发挥着对人才的培养作用。机电领域新理论、新技术、新设备、新仪器的不断出现，对机械电子工程专业的课程体系构建、课程内容更新、实验项目与实验内容创新、实验条件完善、实践环节设置等各方面都提出了更高的要求。中原工学院机电专业总结多年来人才培养的实践经验，提出了适合本专业人才培养的专业知识体系基本结构为：机械＋控制＋测试＋接口＋系统。其中，机械学科为基础，控制技术与测试技术为学科主要特色方向，接口技术为纽带，最终落实到系统应用上。与传统机械设计制造及自动化专业相比较，更加突出控制、测试、接口技术的地位，更强调加强对学生在机、电、测、控、接口等技术一体化综合应用能力和实践创新能力的培养。要达到这个目的，实践环节，尤其是实验环节的设置、实验课程的开设、实验内容的优化、实验平台的建设等，不仅直接影响到人才的培养质量，而且关系到专业教学改革、知识创新、科学研究等主体工作的顺利开展。
根据专业实用型创新人才培养目标的要求，本专业在对课程体系、课程内容、实验室设置与仪器设备、实验项目开设、实验教师队伍等基本情况进行综合分析讨论基础上，结合人才培养过程中出现的问题与取得的经验，借鉴同类知名大学相关专业的实验室设备构成、开设实验类型、实验设计方法、实践环节设置合理性等，提出构建现代机电测控技术创新实验平台，从实验教学体系、实验教学内容、实验室管理方式、实验教师队伍建设等方面进行机械电子工程专业实验教学改革，促进机械电子工程专业实用型创新人才培养。
3 机电测控技术实验课程体系及问题分析
3.1 机械电子工程专业实验室基本情况
中原工学院机械电子工程专业实验室目前建制实验室以纺织机电设计与测控校级重点实验室为统合，包括纺织机械测控实验室、虚拟仪器实验室、多点传动控制综合开发实验室、视觉检测技术实验室、机械CAD／CAM中心等。主要实验设备包括三座标测量机、激光干涉仪、超声波无损检测仪、PLC实验装置、虚拟仪器综合实验套件、纺织机械测控实验系统、多点传动控制综合试验系统、视觉在线检测系统、单片机开发综合实验台、传感器与检测技术创新实验平台、机器人实验系统、计算机控制技术试验箱等。
3.2 可开设实验课程及实验课程体系存在的问题
根据专业主要特色方向要求，课程体系中开设实验课程的专业课包括：机械控制工程、机电系统控制技术、计算机控制、微机及单片机应用技术、机电系统接口技术、传感器及机电检测技术、光电检测技术、无损检测技术、机器视觉技术及应用、信号分析与处理、DSP技术、光学工程基础、机器人技术、精密仪器设计、机电一体化系统设计等，另外还有机电课设、现代制造技术综合实验、虚拟仪器综合实验、机电系统综合实验等综合实验环节，共同构成了现代机电测控技术实验教学的课程体系。
3.3 实验教学环节与课程体系中存在的主要问题
在近年来的专业课程理论教学与实验教学实施过程中，发现了目前实验教学环节与课程体系中存在的几方面问题：
(1)在专业课程内容设置上实验环节所占比重明显不足。造成这一现象的原因一方面是长期以来传统教育理念所造成的教学体系结构所致，另一方面则是实验条件和实验资源不足所致。
(2)资源短缺与资源重复现象并存，实验教学整体投入不足。虽然近年来专业实验设备增加不少，但也只是满足基本实验门类需求，总设备台套数还远不能满足要求。与此同时，由于校内实验资源的科学管理与优化配置仍不完善，其他院系的相关实验资源不能共享，造成实验资源浪费。这也是很多高校实验室建设中存在的一个共性问题。
(3)实验课程开设各自为战，缺乏相关课程实验环节的协调与融合。机电学科为交叉学科，其多门支撑学科的专业课程之间是紧密相关，构成一个有机整体，其实践环节是有可能融合为一体，采用综合实验或综合课程设计的方法来实现的。例如检测与信号分析类实验、机电控制与接口类实验等。但目前该类综合性实验环节开设数量还比较少，实验内容设计方面缺乏新颖性。
(4)采用新型、先进实验设备开设的实验较少，学生实践能力培养跟不上市场需求。
这一现象在许多普通本科院校中也比较广泛，主要原因还是普通院校所能得到的国家与地方政府的资金投入相比重点高校远远不足，新型设备、精密仪器少，许多企业中已经配备并常规化使用的仪器设备高校却没有。
(5)实验形式单一，验证性实验居多，设计型、创新型实验较少。缺乏对实验与实践教学的总体设计，实验教学与科研、学科、专业、人才培养结合不够，实验教学研究也不到位、不深。
4 现代机电测控技术实验教学改革探索与实践
针对上述专业实验室设置、实验课程体系及存在问题，充分考虑本专业兼顾机、电和纺织的行业背景，紧密结合精密测
量技术和机电测控技术的特色方向，提出构建现代机电测控技术创新型实验平台，其研究内容和实践方法如下：
4.1 保证基础，强化创新，确定创新实验平台体系构建的基本原则
在保证课程基本实验内容要求前提下增加综合性、创新性、研究性、实践性实验项目。具体来说，就是要按照“保证传统基础实验、增加新型设备实验；减少验证性实验，增加设计性实验：减少单一课程实验，增加多课程综合实验；减少教师指定题目实验：增加学生自主创新的研究性实验；保证课本内实验，增加实际科研项目关联实验；保证实验室内的实验项目，增加企业现场实践活动”的基本原则，构建符合本专业实际情况的现代纺织机电测控创新型实验平台的课程体系。
4.2 以人为本，因材施教，进行分类、分层次的实验教学体系的研究
高校以培养专业人才为己任，但学生存在基础、兴趣、努力程度等方面差异，在进行创新实验平台建立过程中要注意因材施教，构建分层次的实验教学与研究体系。对于基础薄弱，兴趣不足的同学，以基础实验和一般设计性、综合性实验能力培养为主，对基础扎实、兴趣浓厚、学习努力的同学，应鼓励他们进行一些研究性和创新性的实验研究，并积极参加各类创新实践活动。
4.3 分工负责，通力合作，进行实验大纲、实验内容与实验教学方法研究
组织专业课教师根据各自所长分工负责，对各门课程的基础实验与实践环节的教学计划进行修订和完善。通力合作，完成设计性实验、创新性实验、研究性实验的实验内容规划设计和实验教学大纲的编写。根据本专业人才培养的“机械＋控制＋测试＋接口＋系统”的专业知识体系基本结构，进行多课程综合实验内容开发与实验方法研究。
4.4 项目引导、以赛促能，积极开展自主创新的研究性实验与创新竞赛活动
鼓励专业教师根据创新性科研题目或实验室建设项目设计创新性实验，例如采用机器视觉技术、虚拟仪器技术、机电传动控制技术、PLC控制技术进行生产线产品质量检测技术的研究。鼓励教师在创新性实验活动中指导学生形成各种形式的物化成果。还可以结合“挑战杯”、“机械设计创新大赛”“电子设计竞赛”等创新大赛题目进行实验项目设计，组织学生成立创新兴趣小组，以赛促能，在比赛过程中培养学生创新意识、团队意识，提高动手能力、合作能力、创新能力。
4.5 提高能力，加强管理，建设具有创新精神、创新能力的实验指导教师队伍
只有具有创新精神、创新能力的教师才能培养出具有创新精神、创新能力的学生。在实验指导教师队伍建设中，鼓励专业课教师积极参与实验室管理，积极引导学生参加科学研究活动，组织各种科研兴趣小组，加快实验室开放制度的常规化，把实验室建成教学和科研的前沿阵地。
4.6 开拓资源，追求卓越，建设校企合作，资源共享的创新实验大平台
本专业科研人员目前参加有国家科技重大专项机床类项目2项和国家863项目1项，以此为契机，积极开展与相关重点机床企业的合作交流：同时发挥原部属院校的行业优势，保持和加强与纺机行业的技术合作，以教育部“卓越工程师教育培养计划”理念为指导，积极探索将人才培养与企业、科研工作紧密联系，充分利用企业实践平台，探索校企合作的创新人才培养新模式。现代机电测控技术创新实验平台建设将紧密结合机床制造业和纺机制造业中的各种测试、测量、控制技术应用，有效利用校内、校外资源，建设校企合作、资源共享的创新实验大平台，最终培养能够满足企业需要的系统掌握现代机电系统测试、测量、控制技术和应用能力，具有实践能力和创新精神的高层次机电人才。
参考文献：
[1]刘明贵，实践教学在应用型本科高校人才培养中的地位和作用[J]，高等农业教育,2010，(02)：6-9
[2]袁剑波，郑建龙，普通本科院校应用型人才创新能力培养研究[J]，高等工程教育研究，2008,(02)：137-140
