發布時間：2023-10-11 16:23:32
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的機電一體化原理樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
一、現場參觀并進行實際操作，促進學生的理解和記憶
技工院校機電專業學生在初期學習電力拖動課程的時候，教師可以帶他們去工廠車間里參觀一下各種機床的電力線路，現場參觀是《電力拖動》課程教學必不可少的環節，通過參觀讓他們在實際操作場合領會電力拖動課程的一些基本內涵，看看電動機怎樣通過電器元件連接帶動運轉，實現所需的控制要求。在教學參觀之前，教師要讓學生了解參觀的目的并帶著問題參觀，參觀時要將學生分組，每小組6～8人為宜，在參觀過程中，教師要對照各部位仔細講解各部件的作用以及機械的構造，并告訴學生各主要電器的作用。同時，開動機床作操縱演示，在實際操作中講解各部件的控制要求。通過現場參觀演示，使學生在視覺上獲得感性認識，了解學習電力拖動的重要性。只有這樣，才能讓從未接觸過機床、電器元件的學生掌握電力拖動的相關知識，因為這些知識，僅通過教師的語言描述很難理解，通過參觀的視覺呈現加上言語講解，對于學生學習和掌握電力拖動課程內容非常有效。另外，去工廠車間里參觀對“常用生產機械控制線路”課程學習也幫助很大，由于“常用生產機械控制線路”電氣控制線路比較復雜，我們在做教學分析的時候，一定要考慮機械傳動部件以及實際的車床結構等。還有，學習后續機床線路的維修，也必須了解機床的工作流程以及結構、用途，了解這些，才能夠根據故障現象，為維修機床線路提供思路，根據機床的動作過程，結合現場實際情況，盡快找出故障點。
二、在理論課教學中，注意學生興趣的培養
在理論課教學中，要注意學生和興趣的培養，教師應合理安排好每一節課的教學內容，特別是第一節課的教學內容則更加重要。第一節課的教學質量，直接影響著學生對于這門課的興趣。因此，教師應注意上好第一節課，培養學生對本課程的興趣，“興趣是最好的老師”，只有將學生的興趣吸引過來，學習效率才會有所提高。同時，在理論課教學中，可以使用各種各樣的實物、掛圖等教具，是學生在學習過程中建立直觀感性認識。例如：我們講常用低壓電器時，可以拿一個實物作為輔助教學發給每個學生，使同學們通過其外形、結構、型號，加深對電器元件的了解，并通過選用、維修、調試，進一步掌握其工作原理，使學生盡快掌握低壓電器選、裝、調、修的能力。當教學“電氣控制系統典型線路”時，我們為了將典型控制線路工作原理講清楚，可以用示教線路板做通電演示，在演示過程中，讓學生對各電路元件動作順序、動作過程反復、仔細觀察，并且記錄觀察結果，仔細對照分析觀察結果，通過這種方法，典型控制線路的原理就能很快理解和掌握。
三、實踐一理論一再實踐，理論與教學相結合
在教學過程中，學生不僅要掌握理論知識，還要將理論應用于實踐，通過實際操作發現問題、分析問題、解決問題，所以，在實際操作過程中，應注意以下幾點：首先，應注意示范演示。示范演示教學要求教師的操作技能必須過硬。因為這是一種直觀性教學形式，教師的示范演示，可以使教學更加直觀、具體、形象、生動，通過教師的示范教學，學生易于理解和接受教學內容。通過教師的示范教學，學生可以形象地在頭腦中重現示范操作內容，然后再模仿練習。因此，教師的示范演示，一定要邊示范，邊講解，嚴格地按照教材講做一致，教師在演示過程中，可以重復演示、慢速演示、重點演示等，這樣，有利于在教學中幫助學生全面掌握重點、難點。其次，要注意巡回指導。學生在掌握基本控制線路原理和低壓電器知識基礎上，可以在控制板上安裝、接線。在學生進行安裝前，教師應把安裝工藝要求和安裝注意事項告訴學生，之后，學生就可以親自動手進行電氣配盤。在電氣配盤過程中，教師應加強巡回指導，提醒學生安全第一，一定要嚴格按照操作規程操作，以防意外發生。另外，巡回指導目的要明確，指導方式要靈活，在巡回指導過程中，要注意觀察學生是否按要求進行操作，如果發現學生未按要求進行操作，要幫助學生獨立糾正錯誤，并分析錯誤產生的原因，如果在巡回指導中發現許多學生犯同一類型的錯誤，要中止實習，然后針對問題教師進行集體指導。最后，要注意總結指導。在實習中課后小結非常重要，精彩的課后總結，不但可以促進學生的理解和記憶，還可以起到畫龍點睛的作用。課后總結指導要注意以下幾點，第一，對操作中的注意事項以及課題的重點、難點要重點說明，第二，簡評上課學習情況，對于學生中存在的普遍問題要重點點評，告知大家引以為戒，對于表現好的學生給與表揚；第三，告訴學生實習過程是一個實踐一理論一再實踐的過程，在實習中要做到理論與教學相結合，促進知識與能力的全面提升。
根據筆者的調查分析，很多新畢業的走向社會、進入崗位的中專生或大專生，往往具有較強的理論基礎知識，但是實際操作能力方面比較欠缺。他們有的不具備獨立思考、自主完成任務的能力，很容易會被公司辭退。這時就會感受到在學校學習期間實行實訓與理論教學一體化的重要性，也說明了實訓與理論相結合的教學方法是當前培養技能型人才的必然的途徑，它能為學生的未來提供一個更好的發展空間。目前，實訓與理論一體化的教學模式已經被越來越多的技工學校的師生所接收。
1 實訓與理論教學一體化是培養高素質技能型人才的客觀需求
在一般的技工院校中，傳統的教學模式是先進行理論課的講解，再進行實驗實訓課的實踐。但是，由于近些年來技工學校招生時對學生的要求在下降，導致學生的文化素質不能與原來的學生相比，達不到應有的水平。如果教學的時候還是按照書本和一般的傳統模式來講課的話，學生很可能就會“左耳朵進，右耳朵出”，跟不上教師的進度。由于理論課和實踐課不是在同一時段的，一般情況下，實踐課都安排在理論課后。根據上文的分析可以得知，當開展實踐課程的時候，學生對理論知識的了解估計已經忘記得差不多了，所以實踐課對學生的學習起不到一點兒實際有效的鞏固作用。而采用實訓教學與理論教學一體化教學，學生在學習理論課的同時去展開實踐課，自己親自動手做實驗及實訓，理論知識就可以得到同步的鞏固，并且還具有深刻的印象，有助于記憶的牢固。
2 電工基礎實訓與理論教學一體化的實現
一體化教學模式的形成，既是技工院校電工電子專業的一次課程改革，又響應了國家對高技能人才培養的客觀的需求，并且還可以提升學生對電工基礎這門課程的興趣，使學生的學習效果得到較大的改善，培養了學生的綜合素質。
2.1 實踐課程可以使書本上較為抽象的理論知識具體化
在本文的開頭，筆者已經說過電工基礎這門課程中包含有很多晦澀難懂的概念、定義和結論。對于這些知識的講解，教師不可能用實驗的方法得出，并且講解給學生聽，時間長了，學生對學過的定義、概念會產生混淆，有的學生可能從來都沒有聽懂過。教師在講解一些難以理解的概念的時候可以采用比喻的方法，將抽象的概念具體化，以最清晰的表達告訴學生。比如在學習電流這一章的時候，教師不能把電位差這個概念以實驗的形式表現出來，一般都會以水位差作為引導，把電位差與水位差的概念加以比較，來突出電位差的概念，因為水位差這個概念大家都熟悉并且了解。
把抽象的概念以具體的事務表現出來，加深學生對不熟悉概念的理解，還在一定程度上幫助學生加強了記憶。在教學的過程中，教師還可以根據情況給學生提出一些新的問題，讓他們積極思考，開發大腦的智慧，讓他們形成創新意識和自主學習的習慣。
2.2 實踐課程使理論知識變得更直觀化，有利于學生接受和理解
相信學生在小的時候有因為好奇而拆掉家里的收音機、電視機，被家長責備的情況。是的，我們不了解內部結構，只看表面或者只聽別人說，是永遠都不會了解的。從一體化的教學角度來說，動手拆是實踐，聽說或看是理論。電工專業的學生需要了解各個機器的內部結構。但是，一些技工院校實驗實習條件并不一定十分好，有時候學生只能根據課本上的語言描述或插圖自己去想象，這種做法顯而易見是起不到多大作用的，即使當時記住了，以后也會忘記。因此，技工院校應積極創造條件，加大實驗實習的投入，讓學生在上理論課程的時候能對照相關儀器設備進行實物的記憶。同時建議搜集一些不太貴重的儀器設備讓學生進行拆裝，鍛煉學生的實際操作能力。這種教學模式推廣以后，學生應該會有很大的興趣。
2.3 可以安排學生進工廠實習，鍛煉學生獨立自主的動手能力
技工院校一般是向工廠輸送一些具有實際操作能力的技術工人，工廠無疑是最好的實習的地方。學校可以聯系當地的企業，讓學生在廠里面實習，可以進一步對書本上的理論知識進行鞏固，鍛煉自己的實際操作能力。廠里面也是一個小的社會，學生在工廠里實習的同時也是對社會的一種適應，提高人與人之間的交流能力。
3 實訓與理論教學一體化在電工基礎中的具體應用
3.1 將教室與實驗室結合在一起，變為一體化的大教室
這種一體化的大教室既可以上理論課，也可以上實驗課。把機器搬進教室，進行現場的拆分講解，這種教學把理論與實踐糅合在一起，大大增加了學生的興趣。在一體化教室里面還可以添加多媒體設備，把需要講解的課程以圖片、錄像、聲音等形式展現出來。現在電影行業發展很快，技工學校或許也可以將3D技術應用于教學中，像經常看的科幻大片里所表現的那樣，將儀器圖像以立體化的形式展現出來。當然，這是以后可能出現的，至少，筆者還沒有見到過。這種教學方式使學生不再乏味，能夠積極地參與到學習和實踐中去。
3.2 理論知識和操作技能的傳授中應用一體化的教學
技工院校對于電工基礎的教學一般都基于傳統化，把理論基礎課和實驗課分開來講解，大部分學校都是采用一個教師講授理論課，另一個教師傳授實驗基本技能。一般情況下，教師講授的課程會有一部分的重合，這樣就造成時間上的浪費。并且實驗課教師和理論課教師之間的交流會過少，對新的知識、新的技術不能立刻接觸到，這就造成了教師職業水平的降低。可以實現理論知識和操作技能在傳授中的一體化，用同一個教師負責理論和實驗的全部課程，實現學生與教師面對面的直接交流，學生動手操作，提出自己的疑問，教師給予技術指導，并且回答學生的疑問，讓學生自己動手發現問題、解決問題，實現學生與教師共同進步、全面發展的教學模式。
4 結語
電工基礎課程實訓與理論教學一體化是社會發展、學校教學模式改革的必定趨勢。一體化的教學模式可以提高學生對電工電子專業的興趣，減少因理論基礎科的枯燥無聊而給學生帶來的負面影響。一體化的教學要求教師在教學過程中付出更多的心血，要從教材、教法到教學方式和教學手段中突出實踐性的指導思想。一體化的教學模式對學生來說，可以提高學生動手實踐的能力，由學生自己去探索去研究，充分發揮自己的聰明才智。
參考文獻
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關鍵詞： 機電一體化；電機；控制；保護
中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2012）1210154-01
機電一體化技術的發展歷程與現狀
1.1 機電一體化的發展歷程
機電一體化技術的發展有三個階段，即發展初級階段、蓬勃發展階段和智能化發展階段。最初早在20實際60年代人們開始利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。而由于軍事和工業發展的需求，當時的人們對于這方面開始重視，由于當時電子技術水平發展不夠，技術結合與運用還沒有得到深入發展。到上個世紀七八十年，計算機技術和通信技術開始快速的發展為機電一體化的發展奠定了技術基礎。到了90年代后期，機電一體化進入深入發展時期，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。此外，由于神經網絡技術、人工智能技術、光纖技術等領域巨大進步，為機電一體化技術的發展創造了更好的條件。從數控機床的問世到微電子技術的全新發展，進而可編程序控制器、電力電子等的發展為機電一體化提供了堅強基礎，最后激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化躍上新臺階。
1.2 機電一體化技術發展現狀
近些年來，機電一體化技術有了更全面的進步，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予自動顯示記錄、自動處理信息、自動檢測、自動調節與控制自動診斷與保護等許多新的功能。目前一些電動的實際運行中依然存在著一定的問題，比如執行機構機構多、定位精度低、結構復雜、可靠性差等問題，因而對于這種情況，采用機電一體化技術，將伺服電機、閥門、控制器合為一體，采用模糊神經網絡，通過內置變頻器，實現閥門的高效控制。
2 機電一體化中電動機構的組成及工作原理
2.1 電機執行機構的組成
目前較常用的主要是交流電動機，它可分為三相異步電動機、單相交流電動機兩，前一種比較多的用在工業上，而后一種通常用在民用電器上。從電機的結構上看，主要分為控制部分和執行驅動部分，控制部分主要由三相PWM波發生器、單片機、智能逆變模塊、整流模塊、A/D、故障檢測、輸入輸出通道等組成；執行驅動部分主要包括三相伺報電機和位置傳感器[1]。
2.2 電機的工作原理
電機執行機構系統通過電流與電壓傳感器和位置傳感器的檢測，得出逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，然后由A/D轉換后送入單片機。單片機通過控制PWM波發生器的作用，最后實現電機的運行控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。對于電動機運行原理的分析，這里主要針對工業中應用的三相異步電動機的原理進行探討。電動機轉動的基本工作原理是三相對稱繞組中通人三相對稱電流產生圓形旋轉磁場，轉子導體切割旋轉磁場感應電動勢和電流，轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉距，驅使電動機轉子轉動。
3 機電一體化中電機閥位及速度控制與運行維護
3.1 電機閥位及速度控制
實現電機執行機構的閥位和速度的控制需要解決的關鍵性技術問題主要有五個方面，分別是閥門柔性開關的控制、閥位的極限位置的判斷、電機保護的實現、準確定位與模擬信號的隔離。對于機電一體化中電機閥門位和速度的控制，微處理器根據測得的變頻器輸出電壓和電流，通過計算得出輸出力矩，如果輸出力矩達到或大于設定的力矩，那么就會自動降低運行速度。在傳統電機的執行機構中，閥位的極限位置的檢測是通過機械式限位開關獲得的。電動執行機構極限位置通過檢測位置信號的增量獲得，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發生變化或變化較小，就會自動電機的供電電源。
電機的運行控制與加速度的大小、時間長短、當前位置、速度控制給定位置以及運行速度有關。在機電一體化中電機采用的是雙環控制方案，外環為位置環，內環為速度環。外環是通過當前位置速度的設定將速度給定發生器向內環提供速度的設定值。內環是將當前速度與速度給定與發生器的設定速度進行比較，依靠速度調節器改變PWM波發生器載波頻率，以實現電機的轉速調節。
3.2 機電一體化中電機的運行維護
【關鍵詞】機電一體化；控制系統；原理；分類；應用；分析
0.引言
機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息機電一體化技術傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術，是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。
控制系統在機電一體化系統中處于核心地位，主要用于信息處理和動作控制，通過計算機接口與外部設備和相應驅動設備相連接，協調機電一體化系統各部位的運轉。
1.控制系統的組成及工作原理
控制系統由控制裝置、執行機構、被控對象和傳感與檢測裝置組成，各設備之間通過標準接口連接，形成控制回路。主要工作方式為：首先輸入指定信號，設置控制參數，并通過傳感與檢測裝置接收外界信號，然后傳遞至控制器進行信息處理，將分析結構傳遞至執行機構，執行機構進行動作運轉，將指定作用于被控對象，使得被控對象處于控制器設計狀態，最終通過被控對象輸出被控參數，進而實現機電一體化系統控制的目的。
2.控制系統分類
2.1按照控制系統所依據的判斷原則中是否存在被控對象的運行函數，可以將控制系統分為順序控制系統和反饋控制系統
2.1.1順序控制系統
其運行原理是：通過對時間、運行邏輯、外部條件等參數進行分析，輸出具體的被控對象運行步驟，屬于開環控制系統。優勢在于操作簡單、運行成本低、維護成本低，但是其操作精度過低，并且對外界環境的不利因素和干擾過于敏感。
2.1.2反饋控制系統
其運行原理是：通過傳感器接收被控對象的運行狀態參數，實時反饋給控制器，然后進行運行狀態調整，屬于閉環控制系統。雖然該結構的運行成本高且維修復雜，但是該系統的運行精度高、且動態調整性能好，對外界干擾的抵抗能力也較強。
2.2按照控制系統輸出信號的變化規律可將控制系統分為鎮定控制系統、隨動控制系統和程序控制系統
（1）鎮定控制系統的特點在于不受外界干擾，輸出信號維持系統設定參數，主要用于恒溫系統、恒定速度系統等機電一體化系統的控制。
（2）隨動系統即跟蹤系統，特點在于系統的輸出信號可以在一定范圍內進行任意變化，不需遵循一定的規律，因此信號輸出不存在固定函數，設備的動作需要無間斷的進行精確指令發送，對系統的運行和分析能力要求極高，常用于瞄準設備、無定向探測設備等。
（3）程序控制系統即過程控制系統，特點在于按照提前設定的函數進行輸出信號的變化，信號的輸出屬于預先設定信號，但是信號的變化按照固定函數進行，常用于車床等預先已知動作變化規律的機電一體化設備中。
3.機電一體化控制系統原則
機電一體化控制系統的種類繁多，但是其控制基本特點及原則都是一致的。主要有以下三方面：
3.1準確性
在進行系統調控過程中，輸出制定與設計指令之間的偏差不能超出允許范圍內，并且在不影響控制穩定性的基礎上不斷減小誤差。準確度決定著加工產品的精度，也關系著控制系統的最終效果。
3.2穩定性
保持系統穩定的意義在于保障產品質量與預期設計相同，并且在外界存在干擾的情況下，不會引起產品質量降低。尤其是閉環控制系統的反饋機制，容易受到參數不匹配的影響，導致系統震蕩進而影響工作能力。
3.3快速性
快速性的含義是系統消除偏差值的速度以及處理異常信號的速度必須快，因為當系統存在偏差值時會導致系統無法運行或產品質量降低，因此必須在短時間內快速消除系統偏差，保障系統穩定性。
4.機電一體化設計應用及發展方向
4.1機電一體化控制系統設計應用
機電一體化控制系統在機械制造業中應用廣泛，典型的設計應用有以下幾點：
（1）挖掘機的制造過程中，通過模擬控制理論及控制系統，檢測液壓系統中泵的輸油壓力、控制壓力和其它參數，進而將運行參數輸入到控制系統中，調整挖掘機控制器工作方式，實現控制系統的設計應用。
（2）壓縮機的制造過程中，通過控制系統檢測震動輪內部偏心塊震動曲線，進而分析震動輪加速度，通過傅里葉變換等方式，求解地面壓實數據，最終實現壓縮機工作模式調整的目的。
（3）在國外的大型起重機械制造領域，已經開始使用控制系統的模糊控制功能，將實踐經驗和理論操作參數項結合，通過微處理技術使得控制系統可以像人工操作一樣自如，效率和安全性能更高。
4.2機電一體化控制系統應用方向
機電一體化控制系統實現了機電設備的智能化發展，隨著光學、通信、微電子以及機械等技術的發展，控制系統的發展方向也不斷細化，此外，人工智能、光纖和神經網絡技術的出現，也大幅提升了機電一體化控制系統的性能。當前，機電一體化控制系統的應用發展方向主要有以下幾個方面：
4.2.1模塊化
模塊化系統設備的模塊化屬于機電一體化發展的重要進步，由于當前整個一體化系統設備來自于不同的生產廠家和設備制造商，因而需要對信號接口、轉換接口、電氣接口等連接部位進行標準設定，而模塊化使得單獨控制設備得以通用于任何一個機電一體化系統中，為行業發展和交流掃除了設備參數不同的障礙。
4.2.2智能化
智能化的發展得益于人工智能、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技術的發展，賦予機電一體化控制系統自主分析和控制能力，極大的解放了生產力，降低了操作繁瑣程度。但是，這一目標的實現需要高標準的硬件設備和高速運轉的計算機技術來支撐。
4.2.3網絡化
網絡的發展使得科技的傳播范圍不斷擴展，對于機電一體化控制系統而言，只要機電一體化控制系統的性能足夠優越，便能夠迅速的被國際市場所認可，因此，不斷擴張的市場規模有利于刺激行業的進步和科研的深入探索，進而實現機電一體化控制系統性能的快速提升。
4.2.4環境化
環保化工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。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，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控制產品，符合當前的環保要求。機電一體化產品的綠色化主要是指設備在使用時不會對環境產生污染，設備報廢后能夠回收利用。
5.結束語
當前機電一體化控制系統已經在機械設備制造行業廣泛使用，其優越的性能和便捷的操作使得用戶在進行機電設備選擇是更傾向于此類設備。雖然機電一體化控制系統的發展已經非常完備，各類輔助設備和控制軟件也非常的完善，但是應該看到當前實際應用中的不足與缺陷，從最優化角度出發，將機電一體化控制系統繼續的細分和具體化，面向各具體領域，開發針對性強、實用性高的一體化設備控制系統。對機電一體化控制系統的研究也應立足當前，不斷提升計算機技術與機械制造技術，為我國機電一體化控制系統的發展貢獻應有的力量。
【參考文獻】
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關鍵詞：智能 進程核心技術 發展 綠色 機電一體化 發展趨勢
1 機電一體化概述
機電一體化就是將微電子技術引入機械的主功能、動力功能、控制功能、信息功能的研究，并且將機械設備和電子設備通過軟件有機結合而構成的系統的總稱。機電一體化的目的是在科學專業化和深度專業之間達到平衡和兩者的集合，讓系統工程以及解決問題方法出現突破。
“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。首先，機電一體化技術并非機械技術、微電子技術以及其它新技術機械的組合或拼湊，而是基于一定的技術研究，將機械、微電子元素有機整合而成的一種綜合技術。它的發展進程有別于機械加電氣所形成的機械電氣化的發展過程。某些機械部件的原有功能可以通過機電一體化中的微電子裝置代替，這種裝置的應用在一定程度上豐富了機電系統功能，而且機電一體化產品的智能特征改善了機械性能。智能化是機電一體化與機械電氣化的本質區別。
2 機電一體化的特點
2.1 具有綜合性 從某種意義上講，機電一體化技術可謂是一種跨學科的邊緣科學，它將微電子、計算機等多門技術整合于機械主體構造中，使之形成一套一體化的系統。這套機電一體化系統綜合了多門學科的技術優勢，這些技術協調運作，彼此取長補短，使整個機電系統的性能得到最大發揮。可以說，機電一體化技術是具有綜合性的高水平技術。
2.2 廣而強的應用性 機電一體化的目的是基于機械的主體構造通過機電產品的開發，完善機電功能，實現過程控制。機電一體化是當前機械系統的一個主流發展趨勢，它與機械系統能夠有機融合，打破了行業的限制。智能化是機電一體化的主要特點，計算機技術的引入為智能化開辟了廣闊的發展空間。
2.3 多層次的系統化 從本質上講，機電一體化就是將計算機技術、智能技術等多項技術整合于主體機械，不斷優化機械的主體功能，使其形成一套完整的系統。機電一體化注重各種技術（尤其是微電子技術與精密機械技術）的集成，強調主體結構的層次化和系統化。無論從單參數、單擊控制到多參數、多級控制，還是從單件單品生產工藝到流暢、自動化的生產線，直至完成整個機電系統的設計，各個層次的開發和應用都會涉及智能化的機電一體化技術。
2.4 整體的最優化 基于系統工程的設計理念，將智能技術、計算機技術等多項技術有機整合，形成整體優勢，以提高機電系統的主體性能，提高運行效率和附加值，同時達到節能降耗的目的，保護生態環境。比如，應用數控機床、柔性生產線、工業機器人和計算機管理等高端機電一體化系統后，企業就要及時更新觀念，將機電一體化概念引入生產系統，不斷優化生產流程，以壓縮生產周期，滿足不斷增長的社會需求。
2.5 使用簡易化 從產品開發來看，機電一體化技術主要包括技術原理和使機電一體化系統和產品得以實現。作為開發者，除了要具備扎實的理論基礎，對于技術架構也要有豐富的積淀，要有創新精神。從用戶角度來講，無需深入學習機電一體化系統的技術原理，只要掌握機電系統的操作規程，能夠確保系統操作正確、合規，在人機磨合的過程中形成協作關系即可。
2.6 提高了安全性 機電一體化系統的智能技術使系統具備自我保護功能，可以有效規避運行中的故障或風險，確保系統穩定、安全地運行。一些高端機電一體化系統已實現了全自動操作，而且被廣泛應用在海底、高空等惡劣的作業環境中。
2.7 具有高可靠性、高穩定性和長壽命 機電一體化系統發生機械磨損的程度非常小，因而故障少，運行時穩定可靠，系統的服務年限比普通機電系統長。而且某些自診斷、自修復的機電一體化系統甚至可以實現“零故障”。
2.8 具有柔性 柔性是機電一體化系統的特點。根據需要的變化，用機電一體化技術無需改裝系統就可以及時地對系統的結構和生產過程作必要的處理，從系統的觀點出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智能、調整、修改，因此機電一體化技術是解決多品種、小批量生產的重要途徑。
3 機電一體化的發展狀況及現狀分析
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：①20世紀60年代以前，利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能的初級發展階段；②20世紀70～80年代以大規模、超大規模集成電路和微型計算機為代表的蓬勃發展階段；③20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。現階段，光學、通信技術等領域正循著機電一體化的發展步伐大踏步邁進，微細加工技術開始在機電行業初露鋒芒，光學、通信技術的融入使機電一體化由最初單一的模式逐步衍生出光機電一體化、微機電一體化等多個分支。另一方面，我國現階段在光纖、人工智能和神經網絡等技術領域發展較快，這對機電一體化技術的發展有一定的促進作用。在未來的技術研究領域，機電一體化將有望形成完整的基礎科學體系。
4 機電一體化技術未來的發展
4.1 智能化 智能化是當前機電一體化技術領域的一個未來發展趨勢。智能化是運用控制理論，將計算機科學、混沌動力學、模糊數學、人工智能、心理學、生理學以及運籌學等多個學科有機整合，智能模擬人類的邏輯思維、判斷推理和自主決策等能力，以便得到更高的控制目標。按照目前人工智能技術的研究狀況，未來時間將有可能發展高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，這是人工智能技術研究的一個必然的發展趨勢。
4.2 模塊化 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，需要針對各個研究項目制定不同的標準，各部件、單元或借口才能很好的完成配型。但是由于該技術領域存在利益紛爭，當前國內外尚未形成一套統一的標準。但是模塊化的生產理念已逐漸被機電生產領域認可，在未來的機電一體化研究領域，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
4.3 網絡化 網絡技術在上世紀九十年代風靡全球，帶動了科技研究、工業生產、政治、軍事、教育等眾多領域的技術研究或經濟模式的革新。機電一體化產品的市場前景是廣闊的，產品一經研發，配以網絡技術輔助推廣，必將在短時間內成為業界矚目的焦點。基于網絡技術的遠程控制終端設備就屬于機電一體化產品其中的一類。另外，現場總線和局域網技術在機電領域的應用，恰恰是機電一體化產品網絡化發展趨勢的最好印證。
4.4 微型化 微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，但其技術應用尚存在微機械技術這一發展瓶頸，在未來的發展進程中還有待進一步研究。
4.5 綠色化 綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，資源利用率大幅提高，有利于節約生產成本，而且健康環保，對生態環境的影響程度較小。無論是生產成本角度來考慮，還是從生態保護的角度來分析，機電一體化產品綠色化已是機電研究領域的必然趨勢，具有廣闊的開發前景。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。
4.6 系統化 系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。另外，通信功能除了rs232外，還有rs485、dcs人格化。
5 結語
機電一體化的產生與迅速發展的根本原因在于社會的發展和科學技術的進步。系統工程、控制論和信息論是機電一體化的理論基礎，也是機電一體化技術的方法論。微電子技術的發展，半導體大規模集成電路制造技術的進步，則為機電一體化技術奠定了物質基礎。現代產品的機電一體化進入到實用階段。機械工程及自動化專業人員掌握機電一體化技術與應用中的理論和方法對今后的工作是非常有用的。
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機電一體化技術這門課程是機電一體化專業的必修課程。課程除了正常的實驗環節之外，需要進行機電一體化設計。以往的做法是布置課題后，由學生進行機電結合設備的參數設計和CAD繪圖設計，并將設計內容熟練掌握。通過答辯驗證學生的課程設計結果。在建立仿真實驗室后，在課程設計的內容上，增加了利用仿真軟件進行電機驅動電路設計，并進行仿真的環節。其做法是，教師布置并講解電機驅動的相關電路，學生根據驅動原理設計與機電一體化結構設計相配套的驅動電路，然后進行仿真。所設計的驅動電路，采用PROTEUS完成。按下S1、S2、S3鍵盤，電機分別完成正轉、反轉和停轉控制。學生在設計前，必須復習步進電機的驅動原理。就是步進電機是將單片機的電脈沖轉換成步距角進行旋轉運動的裝置。一個脈沖，步進電機轉一個步距角。而脈沖的頻率決定步進電機的轉動速度。步進電機的驅動脈沖是分時由脈沖分配器供給的。
2機電一體化仿真設計過程
學生設計好教師要求的軟件和電路圖后，必須使用PROTEUS程序調用KEILC51程序進行聯調。KEILC51可以根據PROTEUS程序的調試結果進行修改，直到兩軟件將PROTEUS所設計的硬件電路和KEILC51程序所代表的軟件程序完美地被結合到一起，并符合所要求的設計要求后，整個設計過程結束。學生要能夠完整地設計所要求的電路，并根據電路特點進行編程。所謂的電路特點的掌握，就是機電一體化設計中自動控制理論所需達到和掌握的知識。這些知識中，確定為核心與必須學生掌握的部分，包括步進電機轉向原理的掌握、步距角與電機脈沖數的關系、步進電機與直流伺服電機和交流伺服電機的控制特點上的區別與聯系、步進電機環形脈沖分配的順序和特點、C程序設計流程圖與編程語句中需要解決與注意的幾大問題等等。
隨著城鎮化進程的加快，越來越多的土建工程、交通工程隨之而生。但是隨著工程項目的增多，各種資源問題、效率問題也都隨之而來。原因是工程技術的發展不能滿足工程項目的要求，普通的工程技術已經不能夠滿足現代工程對技術的要求。為此，隨著科學技術的發展，先進的科學技術被應用于現代工程上，出現了機電一體化。機電一體化不僅是為了滿足現代工程對技術的要求，也是時展的產物。機電一體化能夠有效的減少施工現場大型設備的使用，減少大型機械設備在施工現場所占的空間，并實現了設備的自動化。本文將對機電一體化進行具體研究，并分析其對現代工程的影響。
關鍵詞:
機電一體化；現代工程；影響
機電一體化作為現代化的產物，因為其工作效率高、操作簡單的優點被廣泛的應用在施工現場和傳播，促進了我國現代工程的發展。所謂的機電一體化就是從一個比較全面的角度出發，沿著系統的方向，將工程中可能用到的技術，例如電氣技術、機械技術等有機的結合在一起，在進行了全面的概括之后，在逐一對其內部具體的技術進行細化，完善各技術的功能。機電一體化作為時展的潮流，有關大學也專門開設了機電一體化的相關專業，培養新技術的新人才。
1機電一體化發展歷程
機電一體化理念最初被提出是在1950年，當時的觀念還不太成熟，主要是科學家自發組織的，為了提高產品的質量和用途，嘗試著將電子技術運用到機械設備中，初步的嘗試成功的提高了設備的工作效率，但是由于當時的社會環境常年處于戰爭時期，經濟發展不穩定，且科研人員少，再加上電子技術的發展也僅僅處于初始發展階段，機電一體化的理念并沒有被廣泛宣傳，更別說得到人們廣泛認可了。在一定程度上，戰爭期間對機械設備的依賴也促進了機電一體化的發展，但發展方面僅停留在戰爭機械方面。在后來戰爭結束后，機電一體化的對象才逐漸由戰爭機械轉移到民用機械，并促進了戰后經濟的恢復。
2機電一體化的發展趨勢
后來在民用機械的發展中，機電一體化應用最廣泛的領域就是工程機械，隨著社會的發展，加上有穩定的社會、科學技術支持，機電一體化的發展逐漸走上了正軌，并逐步開展全面發展工作。以下對機電一體化的發展做詳細介紹。
(1)智能化發展。機電一體化在發展的過程中融入了計算機技術，借助計算機的工作原理的成果，成功在其自身中運用計算機通信技術，實現機電一體化的智能化發展。機電一體化的智能化發展就是。在其編制過程中，加入人們的思維，對各項技術進行整合編制，實現自動化控制。有關研發人員在進行研發時應該注意要將機電一體化的各項技術考慮全面，而且在編制過程中要加入心里學科，在其自動化技術上需要根據人們的心理進行編制。
(2)區域化發展。在現代社會，機電一體化作為應時代而產生的新型技術，其區域性發展是必然的。隨著我國城鎮化進程加快，各區域的發展都離不開科學技術的支持。機電一體化實現了全面的工程技術的綜合，并且具有自動化基礎，其在工程機械領域起著非常重要的作用，將會帶動現代工程的發展，促進我國的城市化發展。
(3)網絡化發展。在如今信息化的社會，信息化的發展將人類帶入了一個更加方便的社會，作為信息化發展的產物，手機、電腦在人類的生活與工作中都發揮著不小的作用。不僅如此，信息化的發展對工程機械領域也有所影響。網絡通信技術在機電一體化發展的過程中，能夠使相關技術人員對現場的機械設備進行實時監控，能夠及時的發現問題，既提高了工作效率也在一定程度上保證了施工人員的安全。
3機電一體化在現代工程中的應用及影響
機電一體化由于其全面性、高效率性的特點在現代工程中得以廣泛應用。特別是在電子技術方面，在機電一體化發展初期，就是電子技術與機械設備相結合，實現了機電一體化。現如今，機電一體化對電子技術的影響也最為廣泛。機電一體化的應用實現了電子技術機械的可操作性、安全性。促進了電子技術的發展。機電一體化對現代工程的影響貫穿整個施工過程。以下將分為施工前、施工中兩個方面分別介紹機電一體化對現代工程的影響。
3．1機電一體化在工程施工前的影響
(1)使施工需要準備的數據更加具有科學性。在施工前需要施工的要求設計施工圖紙，同時也需要和實際施工現場相結合。有了機電一體化技術，有關圖紙設計人員在進行現場勘察時，能夠利用準確性能高的精準儀器對工程的關鍵部位進行實際測量，確保圖紙的可操作性并減少圖紙與施工現場的誤差。這樣能夠有效的提高圖紙的精度和質量。
(2)為選擇施工單位和施工材料提供了相應依據。施工單位進行投標時，需要根據設計圖紙編制工程預算和施工組織設計。施工單位在進行施工組織設計工作的時候，可以根據高精度的檢測儀器對現場進行精準的測量，這樣能夠減少施工與設計的誤差，使施工設計更加規范。有關建設單位在進行招標時可以通過觀察投標單位所提交的施工組織設計的規范性來判斷這個施工單位對機電一體化技術的應用，甚至可以看出整個施工單位的資質。而施工單位對施工材料的選擇也是這個原理，要選取與機電一體化設備相適應的施工材料，能夠在雙重方面提高工程的質量。
3．2機電一體化在工程施工中的影響
(1)在施工過程中對機電一體化技術的應用提高了施工工藝。隨著經濟的發展，人們的生活水平有了顯著的提高。對現代建筑的要求也有了提高，不再僅僅滿足于過去御寒的基本要求，而是在此基礎上，更加注重房屋建筑的環保性能、舒適性、采光性等多方面的高品質要求。機電一體化技術的應用就能夠滿足人們對房屋建筑的高品質要求。由于機電一體化操作起來在很大程度上符合人們的思維方式，產出的建筑物也比較美觀。
(2)提高工程的準確度和速度。由于機電一體化綜合了各方面的工程技術，并實現機械自動化，其在施工過程中的應用有效的提高了施工的效率，節省了施工時間，縮短了工期，減少了因為延誤工期而賠償的費用;運用了機電一體化的設備操作起來更加靈活，施工單位不用話費時間和成本去培養專門的設備操作人員;機電一體化的運用讓機械設備的操作結果更加精準，減少了與設計圖紙之間的誤差，提高了工程的質量。
(3)機電一體化技術大都實現了自動化或者半自動化，加上其中計算機技術的應用，機械設備在施工現場的監測過程中，如果發現施工人員或者施工技術出現了問題，能夠啟動自動報警工能，這樣一來，能夠有效的減少施工人員的危險和減少施工過程中的質量問題，即使在出現質量問題后，由于機電一體化設備的自動報警，有關人員能夠在第一時間內做出應對措施，減少了施工單位因為時間問題造成的損失。
(4)機電一體化之所以能夠提高工程的施工效率時因為在使用了機電一體化技術后，減少了對施工材料、能源的損耗，加上其操作技術快，二者都促進了機電一體化高效率的性質。這樣一來，機電一體化能夠減少施工過程中施工材料的損耗，既節約了成本也保護了環境。同時隨著機電一體化技術的發展，新型環保型建筑材料也得到了發展，被廣泛應用于工程中，減少了對環境的發展，實現了經濟的可持續性發展。同時機電一體化的智能化、區域化、網絡化發展都也促進了經濟的發展。
4結束語
正如上邊所說的，機電一體化技術作為時展的產物，應時展潮流，為工程項目的建設做出了巨大貢獻。同時和經濟的發展二者相輔相成，經濟的發展為機電一體化技術的研究提供經濟支持，機電一體化技術的發展為工程項目提供了新科技，提高工程的質量和速度，又促進了經濟的發展。二者之間和諧發展促進了社會的穩定，有關科技研發人員應該繼續支持，研發出更高效的技術。
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關鍵詞：機電一體化；學生實踐能力；強化
隨著社會的迅猛發展，高科技目前已經運用到各個領域中，機電一體化技術作為高科技與機械相融合的產物，能夠有效地提升勞動生產率。機電一體化專業人才主要從事的是產品生產的機械制造、安裝調試、設備運行、管理維護等實踐性較強的工作。機電一體化的人才不僅僅需要掌握一定的專業知識，更重要的是實踐操作技能。可以說，學生機電一體化實踐能力直接影響著其未來的就業情況。因此，教師應結合學科的特點，整合一切力量，加強學生的實踐能力培養。在此，筆者結合自己多年的教學經驗，粗略談一下如何在機電一體化教學中強化學生的實踐能力。
一、構建利于學生實踐能力培養的課程體系
實踐性的課程體系是強化學生實踐能力培養的基礎。一般的機電一體化課程體系較為追求知識的系統性和完善性而忽略了實踐性、可操作性，不利于學生動手操作實踐能力的培養。機電一體化教學涉及內容較多，如：計算機、電氣控制等，需要較強的信息和控制能力，而這些的實現不僅僅需要一定的專業知識，更重要的是學生的實際操作能力，而想讓學生在有限的教學時間內掌握兩種知識并融合使用，只有通過實踐來完成。因此，教師應結合學生和學校的實際情況，以培養學生實踐能力為中心來整合、優化機電一體化課程，從而構建實踐性強的課程體系，推動機電一體化教學內容的單一、完善轉向多元化、綜合性、實踐性。如：筆者在教學過程中，將機械專業的機械工程材料、機械原理、機械零件設計等內容與電工專業的電工技術基礎、電子技術基礎、電工電子儀表與測量、電機與變壓器、電力拖動、可編程控制器與自動控制原理等知識加之計算機知識分別設成三個板塊，即：機械知識、電氣知識、計算機知識，進而以這些知識為中心點開展教學，增強學生對每塊知識的實踐技能，最后相融合滲透，引導學生嘗試著自己動手探究、實踐。
二、加強機電一體化實驗室和實習基地的建設
實驗室、實習基地是學校建設的重要組成部分，更是學生鍛煉、動手操作的重要途徑之一。然而，學校大都將建設的重心放在了教學手段、教學工具的更新上，諸如：多媒體、模擬現場教學等等，以此來調動學生學習的積極性，同時也更直接地、更清晰地讓學生了解和認知專業知識。然而，機電一體化屬于技術性很強的學科，想要增強實踐性，實驗室、實習基地等是必不可少的。因此，學校應加強和完善對實驗室以及實習基地的建設，即：要配制先進的控制電路等電控系統、現代檢測診斷儀器設備等機電一體化相關的設施，借以來確保每位學生的動手操作性，進而實現強化學生實踐能力的目的。此外，學校還可以結合專業特點，與企業相結合，開展“校企”實習基地，即：與相關的企業簽訂合同，讓本校的學生去企業實習，充分運用社會實踐資源來為學生創造實踐的平臺，讓學生更清楚、更深入地了解專業技能。如：筆者在教學過程中采取的方式是將三年學習時間分為兩個部分，即：第一年和第二年學習掌握專業知識，對于一些實踐活動，在實驗室進行；第三年則讓學生去相關企業實習，“真槍實彈”地去體驗專業知識的實用性、操作步驟等，深化學生的實踐能力培養。
三、開展多元化的實踐教學
實踐教學是機電一體化課程教學的核心內容，也是強化學生實踐能力的關鍵。針對機電一體化內容范疇廣、實踐教學內容不一、學生個性特征明顯等特點，筆者認為應開展多元化的實踐教學，借以來充分調動全體學生的參與性，同時最大限度地實現增強學生實踐能力的目的。首先，創新考核體制，采取多元化的評價體系：將理論知識、實踐操作技能、平時實踐情況、創新情況、自主參與實踐情況等都融入考核體系中來，以此來約束和激勵學生參與實踐的行為。其次，任務驅動教學法、學生合作教學法、探究教學法融合使用，即：結合教學內容提出教學任務；讓學生自主或者合作探究式地嘗試著操作；引導學生在實踐中分析、總結相關理論知識，同時也可以讓學生結合相關理論知識進行實踐，實踐與理論相結合開展教學活動，促使學生理論與實踐的雙重掌握，推動學生對知識與實踐的靈活掌握與運用。這樣多元化、多角度地開展實踐教學來充分調動全體學生的實踐參與性，進而讓每位學生都能夠在實踐教學中得以發展。
總之，機電一體化專業是社會經濟體制迅猛發展下的必然產物。現如今工業企業都進入了高科技的應用時代，需要較多的機電一體化專業人才。我們作為教師應結合市場經濟的發展需求，不斷探究強化學生機電一體化實踐能力的教學途徑，從而確保學生學習與專業工作崗位的“零距離”接觸。
參考文獻：
[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004.
