时间：2023-08-09 17:25:25
导语：在机电一体化研究的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：机电一体化；电机控制
中图分类号： TH-39文献标识码：A 文章编号：
1机电一体化的发展
机电一体化在20世纪70年代是初始研究探索的时期，此阶段研究者通过尝试各种科学试验来提高机电器械的运作效率和质量。尤其在第二次世界大战时期，战争促进了电子技术与机械的相互渗透融合，当时目的是为了战争服务，而战争结束后技术优势和特点逐渐转为为民众服务。加快了使用地区人民生产生活回归正常轨道。但由于尚处于技术发展的初级阶段，性能和质量并不是特别完善，而适合产业发展的外在环境条件尚不充分，因此其进一步发展受到局限。后来网络通信技术和控制、传播技术的推广带来微型计算机和集成电路等技术的使用等成为了电子技术和机械技术相融合的前提性条件甚至决定性条件，对促进机电一体化事业功不可没。90年代以后，机电一体化的发展出现新的进程，有一下两点：第一，学术界同仁始进一步关注机电一体化进程的研究，由此扩展出新的相关学科和研究重点，如出现了光机电一体化以及微机电一体化等等；第二神经网络技术、光纤技术等新的研究对象兴起后为机电一体化技术的推广传播提供了技术等方面的支持。
2 机电一体化技术的主要应用领域
目前机电一体化技术应用最广泛的领域即数控机床和自动机与自动生产线这两方面。数控机床及相应的数控技术经过 40 年的发展，在功能、操作、结构和控制精度上都有迅速提高，具体表现有：机电一体化采用开放性设计，即硬件体系结构和功能模块为符合接口标准，应具有兼容性、层次性，能最大限度地提高用户的收益；机电一体化能实现多过程、多通道控制，即同一台机床能同时控制或独立加工多种机床的和多台机床的能力；机电一体化的应用最终可以将物料搬运、机械手等控制、刀具破损检测都集成到系统中去；以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。当前机电一体化技术应用的又一具体体现主要为在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动化设备、自动机械及自动生产线等。如：邮政信函自动分捡处理生产线；各种印刷包装、高速香烟、易拉罐生产线等；这些自动机或生产线中广泛应用了传感技术与现代电子技术。近十年来，我国技术水平迅猛增长，已超过了发达国家的水平。
3 机电一体化中的电机控制与保护
电机控制与保护针对的是机电相关设施的维护和保养。它是机电事业强大的后盾和不能忽略的组成部分，它的开发使用是时展的需要也是各国政府大力提倡和推进的一项措施。它的节省能耗的优点使其在各个领域都能发挥作用，并成为经济发展必须考虑必须重视的重要环节，对它的倡导和规划符合国情和民生需要，也是我国事业国际化的一项推进因素。
3.1 电机控制保护装置存在的缺陷
其实现阶段在电机控制保护装置中，各种非期待的状况都有待处理。比如井下电机控制保护设备中，鼠笼式异步电机的故障率就比较高，占整个电机设备总故障率的一半以上，所以对于井下电机控制而言，可靠的控制保护装置是保证矿井安全生产的重要因素之一。通常电机保护装置的原理不外电磁原理或者电热原理，比如通过熔断器进行短路保护，或者用热继电器进行过载保护等，都是这应用这些原理的典型技术。随着机械自动化程度渐渐显现出来，电机设备的运动使用率高，人工的负担转嫁于机械设备，而由于启动时间，电压，设备开机状态等影响下机器的损坏率，寿命变短等问题逐渐凸显出来。电机设备研究人员希望通过长期的调查和试验找到保护电机保护技术前景何在，得到以下结论：第一，设计之初便要考虑日后的维护保护工作，提前做好计划安排，从头到尾进行统筹规划。第二，拓展设备养护问题胡思路，创新保护装置，使其发展规模发展思路更加多样。第三，转变管理观察方式方法，在设备运行过程中根据实际情况一切以更好更快为目标，及时将出现的问题处理完，在此，数字化的监管模式因为其高速和全面是目前发展的主要方向。
3.2电机保护控制装置发展趋势及前景
电机控制保护现状是缺乏思路创新和科技创新，近几年针对这些问题提出一些新的理论方法，期望推进该事业的进一步发展。通过仿真计算和故障建模，并引入突破量、相位量、谐波份量、阻抗量、序份量等多种对电机故障敏感的检测量进行数据分析，并作相应判断和分析，把这些工作量提前做好的话，不但可以大大提高保护控制装置的精度和灵感度，还可以为以后的理论研究提供依据，为今后的突破进展提供依据。新技术的应用与开发（例如在线监测保护控制装置的应用等）也是电机控制保护装置的一个重要方面。利用新的技术产品（例如高频电磁波、位移、振动、红线、机械、电、热、光、声等）和理论对电机的运行进行实时监测，然后根据各种装置输出的信息通过计算机进行判断，把反射的数据进行分类，通过科学的分析和比对确定故障类型和严重程度，最后再采取相应的补救措施等，这样不仅能实现以上各种电机保护控制功能，更重要的是能在故障之前发出预警，达到提前防止故障发生，防患于未然。
电机控制与保护装置还有一项很重要的发展前景就是积极配套出厂电机保护控制装置，根据国际质量标准水平发现自己的不足和缺陷，并根据我国现实状况具体设计规划，力求适应中国国情。国外一些国家在电机产出后营销阶段会相应赠送或追加配套辅助设施，这种做法对于短期可能会产生效益低下等印象，但长远说来使购买者得到真正实惠，保证机械运转效率和质量，提高机械使用寿命，降低资源浪费，我国在这方面明显做得不够，致使整个行业发展过慢。所以说我国在这一方面应该像国外积极学习，发展配套运行机制，使得购买效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不当引起机器损毁，耐用率低下而花费高昂，一方面使出产者的口碑提高和产品进一步推广全国乃至世界打下基础。所以说电机与其保护设备的配套不但能够促进彼此的使用效果，拓宽了电机事业长远发展的道路，对整个机电事业的科学化、人文化、世界化都是一个不小的促进。
参考文献
[1]王涛.论机电一体化与我国的经济发展[J].中国经贸导刊，2010（15）.
[2]杨荣.我国机电一体化发展趋势研究[J].科技咨询导报，2007（5）.
关键词：机电一体化 ；核心技术 ；应用领域 ；发展趋势；
中图分类号：TH-39文献标识码： A 文章编号：
前言：
随着信息化技术、自动化水平以及管理水平的提高，机电安装工程面临的困境机电安装工程项目是一项投资大、技术质量要求高、管理复杂的工程，具有建设一次性的特点，其立项决策、工程采购、设计、施工和运营等各阶段往往形成各自独立的管理过程，并由不同的单位执行，容易出现互相脱节的现象；在整个建设期内涉及到施工计划、施工安全、施工进度、 施工质量、设备安装、文档管理等众多内容，并且工程建设牵涉多方面人员共同参与，因此在大量分工协作的工作中会产生很多重要数据，只有这些数据及时、准确地在各专业之间传输，才能完成工程预期的质量、成本、工期等控制目标。
一．机电安装工程管理的复杂性给管理者的事务处理、数据处理及项目管理工作带来了挑战主要问题有：
1.业务和流程管理脱节，跨部门协调困难。
2.缺乏以项目执行过程贯穿组织业务的项目管理、跟踪、报告，跨部门工作的系统。传统项目管理没有将信息技术、项目管理软件和项目管理流程构成一个有机结合的信息系统， 没有形成网络效益、反馈效益和管理知识共享的效益，造成运作效率低下，领导如想了解工程情况主要靠出差、听汇报，靠人为的思维判断，易造成对设计，施工，监理等建设单位的控制不足，而且对内部也缺乏控制，因此而造成不可预见的风险大。
3.项目太多，不能有效进行管理和监控。传统项目管理缺乏项目范围和项目系统的管理，原因是对工艺设计过程的分析和项目管理的分析不够，结果容易造成分项工程的范围过大或过小。通过信息技术的广泛应用，项目的进度计划管理、合同管理、质量管理等迈入了崭新的阶段，它提供了简单且方便的管理手段，使项目管理人员可以高效地处理这些变化，大幅度地减轻项目管理人员的重复性劳动。
4.建设单位间知识经验无法共享、积累，项目经验的重用性不高。由于缺乏整体项目的知识管理运作平台，各项目之间、各单位问的知识经验无法共享。应用信息技术，构建工程项目知识库 ，为知识的积累、共享和创新提供一个平台，实现企业内部各类型的知识整理、 存储、、使用 。
二．机电安装工程应用信息技术的工作思路
完备的机电安装工程信息化管理，必须是在建立科学管理制度的基础上，建成一个涵盖工程管理各部门的工程管理信息系统，形成对水电站机电安装工程的计划和进度、成本、质量、业主资金、工程技术和文件、材料设备采购、工程施工及合同管理等高效统一规范协调的管理和控制体系，形成一个从水电站工程管理的实施层、管理层到决策层以及各种层次对外联系的信息体系，从而提高水电站工程整体管理水平并为决策层提供分析决策所必须的准确及时的信息具体言之。
三 机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为了加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。1.机械本体技术：机械本体包括机械传动和机械结构装置。机械本体必须从高精度、轻量化、和高可靠性等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为基础材料，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑采用复合材料或非金属材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
2.传感技术：传感器的问题集中在提高可靠性、线性度、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
3.信息处理技术：机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模／数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰问题。
4.驱动技术常用的执行机构可分两类：一是电气式执行部件;二是液压式执行部件目前电动机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的步进电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺服传动系统。
四 机电一体化技术的主要应用领域
1.数控机床与数控技术：用数字化信息实现机械设备控制的一种方法，在数控加工技术方面得到了广泛的应用，具体表现在：a.自动化程度高，开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。b.WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真。并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。c.大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。d.生产效率高，能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。e.具有加工复杂形状零件的能力，系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。f.易于建立计算机通信网络，以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
2.计算机集成制造：系统简单地说，就是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造。CI MS通过计算机、网络、数据库等硬件、软件将企业的产品设计、加工制造、经营管理等活动集成起来，大幅度提高产品质量，缩短产品开发、生产周期性，提高生产效率，降低
生产成品。CI MS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。
3.柔性制造系统：主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、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，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。采用柔性制造系统后，可显著提高劳动生产率，大大缩短制造周期，因而使成本大为降低。
五 机电一体化技术的发展方向
机电一体化的发展有一个自发状况向自为方向发展的过程，现状和高新技术的发展动向，正朝着智能化、型化、系统化、模块化、网络化、绿色化以下几个方向发展。
1.智能化：近几年，容量越来越大，算速度的提高、感器系统的集成化与CNC系统的智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，有某种程度的判断推理、辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动，力劳动，可以预见，兴的智能化将会在关系到全国人类国民生计的各个领域发挥越来越大的作用。
2.微型化：微型机电一体化技术融合，科交叉的作用。软件技术，机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过lcm，并正向微米、米级方向发展。由于机电一体化系统具有体积小、能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，在家用电器、办公自动化设备、汽车、工农业乃至国防等领域，有广阔的应用前景。
3.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，行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，RS232等常用通信方式外实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，其向着生物系统化方向发展。
4.模块化：模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，一项重要而艰巨的工程。于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、 信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，需要制订一系列标准，各部件、元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
5.网络化：网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
6.绿色化：工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，态环境受到严重污染，是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。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，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
作者：张海滨
关键词：机电一体化；电机控制
1机电一体化的发展
机电一体化在20世纪70年代是初始研究探索的时期，此阶段研究者通过尝试各种科学试验来提高机电器械的运作效率和质量。尤其在第二次世界大战时期，战争促进了电子技术与机械的相互渗透融合，当时目的是为了战争服务，而战争结束后技术优势和特点逐渐转为为民众服务。加快了使用地区人民生产生活回归正常轨道。但由于尚处于技术发展的初级阶段，性能和质量并不是特别完善，而适合产业发展的外在环境条件尚不充分，因此其进一步发展受到局限。后来网络通信技术和控制、传播技术的推广带来微型计算机和集成电路等技术的使用等成为了电子技术和机械技术相融合的前提性条件甚至决定性条件，对促进机电一体化事业功不可没。90年代以后，机电一体化的发展出现新的进程，有一下两点：第一，学术界同仁始进一步关注机电一体化进程的研究，由此扩展出新的相关学科和研究重点，如出现了光机电一体化以及微机电一体化等等；第二神经网络技术、光纤技术等新的研究对象兴起后为机电一体化技术的推广传播提供了技术等方面的支持。
2机电一体化技术的主要应用领域
目前机电一体化技术应用最广泛的领域即数控机床和自动机与自动生产线这两方面。数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在功能、操作、结构和控制精度上都有迅速提高，具体表现有：机电一体化采用开放性设计，即硬件体系结构和功能模块为符合接口标准，应具有兼容性、层次性，能最大限度地提高用户的收益；机电一体化能实现多过程、多通道控制，即同一台机床能同时控制或独立加工多种机床的和多台机床的能力；机电一体化的应用最终可以将物料搬运、机械手等控制、刀具破损检测都集成到系统中去；以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。当前机电一体化技术应用的又一具体体现主要为在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动化设备、自动机械及自动生产线等。如：邮政信函自动分捡处理生产线；各种印刷包装、高速香烟、易拉罐生产线等；这些自动机或生产线中广泛应用了传感技术与现代电子技术。近十年来，我国技术水平迅猛增长，已超过了发达国家的水平。
3机电一体化中的电机控制与保护
电机控制与保护针对的是机电相关设施的维护和保养。它是机电事业强大的后盾和不能忽略的组成部分，它的开发使用是时展的需要也是各国政府大力提倡和推进的一项措施。它的节省能耗的优点使其在各个领域都能发挥作用，并成为经济发展必须考虑必须重视的重要环节，对它的倡导和规划符合国情和民生需要，也是我国事业国际化的一项推进因素。
3.1电机控制保护装置存在的缺陷
其实现阶段在电机控制保护装置中，各种非期待的状况都有待处理。比如井下电机控制保护设备中，鼠笼式异步电机的故障率就比较高，占整个电机设备总故障率的一半以上，所以对于井下电机控制而言，可靠的控制保护装置是保证矿井安全生产的重要因素之一。通常电机保护装置的原理不外电磁原理或者电热原理，比如通过熔断器进行短路保护，或者用热继电器进行过载保护等，都是这应用这些原理的典型技术。随着机械自动化程度渐渐显现出来，电机设备的运动使用率高，人工的负担转嫁于机械设备，而由于启动时间，电压，设备开机状态等影响下机器的损坏率，寿命变短等问题逐渐凸显出来。电机设备研究人员希望通过长期的调查和试验找到保护电机保护技术前景何在，得到以下结论：第一，设计之初便要考虑日后的维护保护工作，提前做好计划安排，从头到尾进行统筹规划。第二，拓展设备养护问题胡思路，创新保护装置，使其发展规模发展思路更加多样。第三，转变管理观察方式方法，在设备运行过程中根据实际情况一切以更好更快为目标，及时将出现的问题处理完，在此，数字化的监管模式因为其高速和全面是目前发展的主要方向。
3.2电机保护控制装置发展趋势及前景
【关键词】机电一体化；煤矿机械；研究
1.机电一体化技术的含义
机电一体化是机械电子工程学科的其中一个分支，它横跨了多个学科，主要包括机械技术、微电子技术和自动控制技术以及液压技术等等，是一门多学科交叉融合的技术。它的发展开始于20世纪70年代，中期机电一体化在国外开始使用并且逐步得到推广，直到本世纪，伴随计算机科学技术的跳跃式发展，很多的高科技技术被直接应用到了煤矿机械的研究以及生产上面，这极大地加快了机械技术的发展速度，并且使得煤矿机械进入了一个飞速发展的新时代。当前我国的微处理系统已经被很好的应用在了煤矿机械上面，主要包含生产检测以及自动控制、提高自动化程度、安全报警、节能减排等方面，使我国煤矿生产的安全性以及环保性能得到了很大的提高。先进的机电一体化技术有机的整合了控制功能、主功能以及动力功能，并且在这个基础上，引进了微电子技术以及智能软件技术，两者相互结合、相互渗透，而并非集中技术的简单相加。机电一体化技术是把信息、计算机、机械以及微电子等先进的技术结合成最佳的匹配系统。我国从20世纪80年代研究机电一体化技术以来，在全体科研人员的不懈努力下，取得了一定程度进步。系统化、智能化以及微型化是机电一体化产品的总体发展方向。把先进的机电一体化技术应用到煤矿机械中，这将在很大程度上提高煤矿开采的安全生产环境、降低劳动强度、改善工作环境，同时也可以初步达到节能降耗的生产目标。
2.机电一体化技术在煤矿机械中的应用
2.1机电一体化在煤矿安全生产监控系统中的应用
煤矿安全生产监控系统是最能够体现煤矿机电一体化的关键技术的。这个系统技术在我国的发展相对较晚。在上个世纪80年代，研究人员通过吸收和消化国外先进的煤矿监控技术，在一定程度上促进了我们国内监控系统技术的发展。在这个基础上，根据我们国家现有的国情，研究人员自己研制出了具有比较先进的水平的煤矿安全生产监控系统。例如，煤炭科学总院常州研究所以及重庆分院研究所研制出的95与Ⅺ90系统，它们的主要特点就是进一步提高了监控系统的智能化水平。经过长期的在煤矿生产中的应用，安全监控系统对于采煤的安全生产以及管理起到了非常重要的作用。
2.2机电一体化技术在采煤机上的应用
电牵引采煤机研制的成功是机电一体化技术在采煤机上的应用的一个典型例子。相对于传统的液压牵引式采煤机，电牵引采煤机能够提供更大更强的牵引力，电牵引采煤机在下滑的过程中，可以发电制动、节约能源，并且能够在大倾角的煤层中牵引运行，这种采煤机系统整机效率非常高，而且具有磨损小、可靠性好、维修量小和动态特性良好的特点。此外，它的机械传动结构很简单，能量转换过程的效率也比较高。
2.3机电一体化技术在提升机上的应用
交直流全数字化的提升机代表了在煤矿机械中机电一体化技术的最高水平。内装式提升机上把驱动和滚筒的机械结构合二为一，总体上并用以及整合了电力电子、通信、机械、自动控制等相关的先进技术。全数字化提升机采用总线的方式不单单大大简化了电器的安装过程，也使得电器达到了高度可靠的程度。除此之外，硬件不但配置简单而且相互兼容。其中，我国自主研制出来的全数字化提升机，它的核心部分是由双处理器构成的系统，这种系统是很先进的，而且它准确可靠并且性能先进。
2.4机电一体化技术在其他煤矿机械方面的应用
液压支架把液压控制技术和计算机技术有机的整合到了一起，这成功并有效地实现了成组自动移架技术以及定压双向移架技术，而且避免了支架和顶板之间产生的冲击载荷、实现了安全生产；真空开关寿命长、维护量小，均具备了网络功能；采用微机保护，实现了远程遥调以及遥控等先进功能。
3.机电一体化技术在煤矿机械中应用的意义
3.1提高了矿山开采的经济效益
机电一体化技术在煤矿机械中的成功应用大幅度的提高了煤炭的产量、降低了用于矿山开采的生产费用、同时也增加了煤炭企业的经济效益，并带动了与此相关的经济产业的快速发展、进而推动地方经济蓬勃的向前发展。在目前这种追求工作效率的形势下，工作效率就是企业在竞争中制胜的重要因素之一，机电一体化技术的应用不但大大的节省了人力，对于经济效益的提升也是明显的，而且打破了以往的对于机电一体化技术的管理。
3.2提高了安全的煤矿开采工作环境
机电一体化技术在煤矿机械中的应用不但提高了煤矿机械本身的工作效率，而且还能够做到安全方面的保障。在以前，传统的煤矿工作环境严重的危害了矿工的人身安全，在煤炭的提升、采掘以及运输中使用机电一体化设备把负责采矿的工作人员从危险的开采工作中解脱出来，降低了发生危险煤矿事故的概率。这使得矿工的人身安全得到了保障，最大程度的防止了职业病与工伤的发生。
3.3实现了煤矿开采的高效生产一体化技术
机电一体化技术的应用，在很大程度上提高了矿山的开采效率，改变了以前的落后的生产方式以及作业模式，极大降低了工作人员的劳动强度。
4.机电一体化技术的发展趋势
到目前为止，主要的采煤国家研制出的机电一体化煤矿机械设备都在朝着信息化、程序化、智能化的方向发展。这不仅大幅度的提高了矿山开采的生产能力，而且创造了更加好的经济效益。在安全方面，也为工作人员降低了危险事故的发生概率，提供了一个相对安全的工作环境。我们国内的煤矿机械机电一体化技术主要的发展趋势有：为了更好地适应综合自动化生产的需要，需要加强煤矿机械机电一体化产品的通信功能；研究并开发以微机作为基础的矿井安全监控以及专家系统应用；开发研制拥有自主知识产权的针对煤矿开采的配套设备的核心装置，积极的研制具有多种功能的煤矿机器人。
关键词：机电一体化系统；设计；方法论
引言
机电设备往往是多工程应用领域综合产品，需要研发人员及从业使用人员具备多学科的背景知识。机电一体化系统设计方法论从系统全局的角度出发，全面阐述机电一体化的设备设计过程，对于研发机电设备具有极其重要的指导意义。在当今工业4.0背景下，机电一体化系统设计方法论被赋予了更多时代使命，需要解决更多实际问题。国内外学者的相关理论研究成果早已层出不穷，本文将研究分析国内外关于机电一体化系统设计方法论的发展现状。
1机电一体化系统设计方法论的发展阶段
机电一体化系统设计方法论与机电一体化的发展密切相关，而机电一体化的发展历史目前可以分为四个阶段。1950—1970年代，在第三次工业革命的大背景下，伴随着计算机技术的发展，机电一体化已处于萌芽阶段，但相关产品和技术没有获得成功与认可。1970—1990年代，得益于集成电路和微型计算机技术的发展，控制和通讯等技术得到突破性进展，同时自动化水平大大提高，机电一体化已形成独立学科，处于初步发展阶段。1990—2010年代，由于计算机、自动化等技术进一步极速发展，光学、智能算法等更多领域知识融入机电一体化学科，机电一体化处于高速发展阶段。2010年至今，在工业4.0的大背景下，由于计算机数字仿真、网络信息等技术的迅速发展，机电一体化技术处于繁荣发展阶段，将对社会生产力作出更大贡献。相应地，机电一体化系统设计方法论也随着机电一体化技术的发展而出现。从1970年代开始，最初的理论研究集中在如何定义机电一体化系统，主要观点来自欧美和日本。从1980年代末期学者开始对机电一体化进行系统设计方法论研究，主要是从系统的组成划分角度出发，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互间的逻辑关系，使人们更加深入了解机电一体化系统。1990年代开始，由于计算机技术的极速发展与大规模普及，机电一体化系统设计方法论开始有了新的发展方向，主要是从基于系统建模技术的仿真平台出发，能够模拟机电一体化系统，大幅节省机电产品研发周期与成本。
2机电一体化系统设计方法论的主要观点
表1～3列出了机电一体化系统设计方法论发展各个阶段对应的主要观点。不难看出，表1是各国研究组织对机电一体化的定义，其从最初的机械与电子简单相叠加，发展到包含机械、电子、电气、通讯、控制、网络等多学科交叉融合，并且直到现在仍在不断更新，一直在反映着工业科技和理论研究的最新方向，但缺点是未能对机电一体化系统设计方法论进行深入的研究。相比于表1对应的仅仅定义机电一体化阶段，表2对机电一体化系统进行了深入的设计方法论研究，都各自提出了自己的设计理论，更加全面地阐述了机电一体化系统设计的内涵。例如德国达姆施塔特大学的RolfIsermann在自己的研究论文里提出机电系统设计五块论，把机电一体化系统比作人，由五个部分组成，包括控制、动力、传感、操作和结构，分别对应大脑、心脏、五官、四肢及躯体，不过缺点是对各部分的特点和融合设计考虑较少。表2中的方法论缺点在于太偏重于理论方面研究，虽然尝试着引入数学物理模型，但不能较好地描述实际系统，面对日益复杂的机电系统越来越吃力。如表3所示，由于计算机仿真技术在现代工业产品设计中起到了越来越大的作用，而仿真软件平台的核心技术理论在于建模，研究者纷纷提出基于各自建模理论的机电仿真设计平台或系统设计方法论，部分软件在机电设计领域得到了广泛应用和商业化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。
3机电一体化设计方法论发展趋势预测
从机电一体化系统设计方法论的发展来看，未来方向会越来越围绕计算机仿真为核心来建设，主要发展趋势如下：
3.1多个软件联合仿真成为方法论关键技术
在计算机技术日益进步的今天，很多商业机电仿真软件建模模型库更加接近物理实际，算法更加丰富，界面更利于互动，操作更加容易，兼容性和稳定性更好，功能越来越强大，但是在多学科仿真方面还不够完善。而机电产品往往涉及到机械、电气、电子、气动、液压、热力学、磁场、光学等多学科，目前单一的仿真软件无法擅长上述所有学科建模，因此将各机电软件自身最擅长的学科联合起来，取长补短，对机电系统进行联合仿真，提出相应方法论，可以达到最佳效果。
3.2方法论更加注重机电系统各组成部分逻辑
由于仿真软件模型越来越能反映实际物理模型，机电系统模型更加真实，方法论对于基于纯数学工具建立机电模型的能力要求在逐步削弱，而基于机电仿真的设计方法论会更加注重机电系统各组成部分的逻辑建设，使各软件或各理论模型更加融会贯通地结合。
3.3方法论更加注重机电系统最优化设计
方法论应在系统设计的各个阶段提出评价方法，利于优化设计评估。由于机电仿真软件功能的强大，进行机电设计时可以利用软件自带的优化算法，在关键设计阶段不断进行优化。或者直接提出相应的系统优化方法，在设计流程中，把仿真和试验作为其中的工具或步骤，来达到高效优化的目的。
3.4方法论更加注重机电系统创新设计
借助于计算机仿真，机电一体化系统设计方法论能够更加快速地融合各学科知识，机电系统设计的周期必然变短，方案种类变多，创新元素也必然更容易产生、表达和实现，从而能更加高效地实现整个机电系统创新设计。
3.5工业4.0将会在方法论中得到体现
工业4.0的重要特征是大数据化，本质上是广义工业智能物联网信息共享交互，这也将在机电一体化系统设计方法论的发展中成为必然趋势。例如方法论可以在设计、验证、优化过程中每一个步骤都被数据化记录，和机电产品在生产、运维和退役过程中表现出来的性能优缺点数据进行双向物联，可以在实际生产应用中预测问题、解决问题以及优化设计。
4结语
关键词：多传感器；机电一体化；系统设计；融合方案
机电一体化技术属于机械电子工程技术，融合机械技术、电子技术、微电子技术等多种实用技术。随着社会信息技术的迅速发展，机械工程行业的自动化需求逐年增多。在现今自动化技术应用广泛的大背景下，将机械工程行业和自动化技术手段有机结合，是发展机械工程行业的绝佳机会[1]。多传感器信息融合下的机电一体化系统是近年来新兴的机电一体化技术。多传感器信息融合技术可以融合多种信息数据并进行自动分析，可以在设定规则前提下对感知信息加以融合，提高感知数据的描述精确度，以便达到优化机电一体化系统设计效果的目的。因此，有必要对多传感器信息融合下机电一体化系统设计相关的软件、硬件设计技术进行深入分析。
1系统硬件设计
硬件设计是多传感器信息融合下机电一体化系统设计的重要环节，主要包括传感器装置启动与复位电路设计、传感器装置电源设计两个方面。
1.1传感器装置启动与复位电路设计
复位电路在机电一体化系统的远程控制终端具有不可或缺的重要地位。传感器装置的启动与复位依托于系统控制器。为了避免传感器内部突发性故障，需要设定手动复位电路，当电路在特殊时刻被触发时，可通过及时复位初始值，避免对机械生产过程产生影响。可见，机电一体化系统对传感器启动与复位电路设计的精准程度需求较高，这也是多传感器融合技术所需硬件设计的基础环节。对于机电一体化系统中的启动及复位部分电路设计要求十分严格，尤其是远端控制的系统，具有更高的设计需求。在微处理装置中，处理中心装置的开启方式及开启规律是由微装置内部芯片决定的，通过存储单元内部模块相互映射形成。在传感器启动与复位装置设计过程中，需要进行引脚模块设计，以便明确机电一体化系统与传感器模块的开启规律[2]。根据开启与复位规律不同进行优化选择，电路会进入不同的启动/复位模式，通过存储数据计算的结果确定存储装置是否被当作启动模式的开启节点，由于数值演算不同，开启位置同样可以在内部存储装置中，随后进行复位部分电路的运行控制。
1.2传感器装置处电源设计
对于传感器中的不同芯片，为了使其正常工作，最好的办法是仔细调整电压，以满足不同传感器装置的供电电压需要。其中的核心芯片及传感芯片等需要使用单独芯片—电源匹配配置设计，通过串联后为对应芯片模块提供对应电压，完成传感装置处电源设计，便于进行精准化的电路切换。但是受到不同传感芯片型号的影响，正常运行时所需电压也不同，因此利用相应装置仪器进行电压的切换必不可少，这样做不仅可以保持电压稳定，也可以避免传感器装置受电量变化影响，出现电压异常波动[3]。很多时候为满足多传感器信息融合需求，需要重新设计芯片模块电压，以保障信息融合的精准程度，防止传感器内部电源对数据融合产生影响。无论何种核心芯片或传感芯片，都需要供电才能进行信息融合，并且设计电源无法完全避免各个芯片间无差别电压，也无须保证各个芯片间工作过程中电压完全一致。传感器装置电源设计中具体选择的装置与仪器需要视具体情况而定，相应地要随情况变化而设计，如果选择的稳压器没有太高的压差，那么代表电压的交流大体稳定、安全性高，而且可以在出现电压下降的情况下，终止电源供电，实现电源保护。在重新开启电源装置后，装置仪器会重新正常运行，避免在整体实验中使芯片装置受到诸如电源等硬件运行稳定性的影响，保障芯片正常运行。通过传感装置区域的设置得知，传感装置中各部分电压需求不尽相同，不过芯片装置的电源电压大体处于固定数值之下，因此可以通过改变稳压装置中模块产品的参数，改变具体电源电压数值，达到传感器装置处电源设计目的。
2系统软件设计
在多传感器信息融合下，机电一体化系统拥有了更好的信息数据源，促使我国机械工程制造行业发展更具智能化。在硬件设计条件的支持下，进行数据结合模型的建立，对多传感器装置的配置效果展开实验。数据结合模型的建立本质上是为了进行数据的处理分析，进行不同方面和级次的信息整合。这些信息主要包含机械产品及机电工程的信息数据等，分别来自不同的信息源，因此不能保证完全避免数据互补或重合情况。多传感器信息融合技术模型的构建便是通过规则限定对多传感器的感知信息进行整合归纳，使多来源数据的具体信息得到融合化处理，且利用机电一体化系统技术的特点对数据结合步骤加以构建。以信息收集时间为标准进行多传感器装置信息结合的分类，从而达到将信息序列整合到不同时间域的目的，利用滑动弹框的功能达到精准降噪的目的。同时，软件系统需要对属性变化的具体规律进行探究，利用时间数据多余信息结合的技术将频域特点加以引导。在机电一体化系统测量位置中进行信息序列的再次整合，获得整合之后的信息。在属性信息位置上，依据信息序列本身特点向量数据，探寻其内外的正向联系，并在同位置利用此联结后的向量数据，通过多传感器数据结合手段进行空间位置的数据整合，在此基础上用结合信息布置决策命令。根据以上过程叙述，研究设计情形。在滑动窗口单元模块中设定含有多个信息数据，并设定在不同传感装置中，其中部分装置所构成的信息序列，包括装置内部信息，依据滑动窗口单元模块将诸多信息序列模块加以分割，并将其认定为机电一体化系统的处理基础模块[4]，用以确保信息内互相联结时不同时间窗口单元里装置测量信息的精确性。进行传感装置的实际控制时发现，收集信息包括不同的声音信息，如真实信息与杂音信息。此时通过假设方法，计算杂音的方差信息与均值数据。利用函数g（s）公式将具有属性度量的时间模块的特点变化用数据形式展现出来，发现这种变化的规律特点。在进行赋值公式的计算测量后，得到传感装置真实信息的具体规律，以此达到机电一体化系统软件设计效果。
3模拟实验设计思路
进行机电一体化系统的软件与硬件设计分析之后，再进行假设装置齐全时所能操作的模拟实验思路探析，以检验此次研究机电一体化系统设计思路的可行度。模拟实验的具体数据可以用来与通过文中设计思路得出的数据进行对比分析，以直观地认定实验成功与否[5]。通常在模拟实验中，需要利用机械工程作业进行布置模拟，放置真实情况中可能出现的杂音数据[6]。在传感装置可收集的信号类型的基础上添加适度杂音数据，进行信号变化波动规律的探析，得出实验数据[7]。此时，可以通过绘制线形表格进行信号数据变化波动的直观展示，以便更好地理解数据。通过数据的对比分析处理，运用相关的测量公式检测波幅起落情况，判断降噪水平是否有所提高，并通过对比数据均值的不同确认最终成果。在机电一体化系统目标追踪的实验中进行测量后可能会发现，时间导致数据异常增大，此次设计的系统在正常运行时，数据误差比起旧方法明显有所减少，通过多传感器装置的辅助，机电一体化系统装置降低了杂音数据阻碍能力水平[8]。
4结束语
在多传感器信息融合技术的辅助下进行机电一体化系统硬件单元与软件单元两个部分功能的设计，在硬件上进行了启动部分电路与复位部分电路设计的探讨以及供电电源的设计，减小传感装置中元件受到电压等外部因素的干扰。在软件方面通过数据结合模型的建立，提高了数据降噪的精准控制能力，真正利用了不同传感装置的数据结合技术。结合模拟实验的设计思路证实，通过多传感器融合技术指导下的机电一体化系统硬件、软件系统设计，能够减少机电一体化系统杂音数据，对提升传感器信息的精准度具有促进作用。多传感器信息融合技术与传统单传感器信息技术相比，更贴近数据的真实情况，参考价值更高。
参考文献：
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[3]程军.基于数据融合分析的网络监控系统框架构建与关键技术研究[J].微电子学与计算机,2019,36(2):97-100.
[4]陈佳丽.智能控制技术在机电一体化系统中的应用[J].造纸装备及材料,2021,50(6):104-105+125.
[5]赵柏宁.基于PLC控制的机电一体化设备的安装与调试[J].工程技术研究,2018,3(3):132-133.
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[7]刘建锋.一种面向互联概率加权的JPDA多传感器数据融合方法[J].计算机与现代化,2020(8):31-40.
关键词机电一体化技术应用
1机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
1.1数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
1.2智能化
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
1.3模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
1.4网络化
由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
1.5人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
1.6微型化
微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(MicroElectronicMechanicalSystems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。
1.7集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
1.8带源化
是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
1.9绿色化
科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
2机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
2.1智能化控制技术(IC)
由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。
2.2分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
2.3开放式控制系统(OCS)
开放控制系统(OpenControlSystem)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
2.4计算机集成制造系统(CIMS)
钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。
2.5现场总线技术(FBT)
现场总线技术(FiedBusTechnology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(ProgrammableLogicController)和现场就地控制站等的发展。
2.6交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
参考文献
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5林行辛．钢铁工业自动化的进展与展望[J]．河北冶金，1998（1）
关键词:工程教育；专业认证；机电一体化系统设计；教学改革
1前言
为了促进机械专业的跨越式发展和国际化进程，进一步提升机械设计制造及其自动化专业的教学质量、社会声誉和国际视野，促进本科毕业生的国际交流，为工程师执业资格认证奠定基础[1]，从2013年下半年开始，贵州大学机械工程学院机械制造及其自动化专业开始着手准备进行工程教育认证，于2014年顺利通过该认证。在以“认证”为目标，不断促进教学改革的过程中，全院教师始终坚持以能力为导向，重在加强学生的培养质量和利用学科知识分析解决工程实际问题的能力[2]；同时以学生为中心，以不断优化和改进的培养目标和毕业要求，建立、建设优质的课程体系和师资队伍，配备必要的教研设备。在“迎接认证”、不断改进的过程中发现一些专业课程存在的问题，以培养目标和毕业要求的工程性不强为代表，主要体现有教学内容缺乏实际工程拓展，课程教学方法有待拓宽，特别是工程实践能力的培养还需要进一步加强。机电一体化系统设计作为机械电子工程方向一门重要的专业课，亟待相关教学改革，以适应工程教育认证的要求。
2现状与问题基本现状
机电一体化系统设计是机械制造及其自动化专业机械电子工程方向的一门重要的专业课程，目的是培养学生对机电一体化系统的应用和设计能力，掌握机械系统元部件设计和微机控制系统及其接口设计方法，培养机电结合的专门人才。本课程的基本任务是使学生掌握对机电一体化系统的分析应用和设计基本方法。该课程涉及的机械传动部件、电机、微机接口技术和机电一体化设计思路等，可以说是对本专业前期所学专业课程进行融合、需要实践深入消化和提高认识的一个重要环节。并且贵州大学机械工程学院不仅是机械电子工程方向开设本课程，机械制造和农业机械化专业方向也开设了本课程，学生普遍反映教学枯燥，工程实践性不强，部分知识无法理解。为了使机电一体化系统设计课程与“工程教育认证”要求相适应，更好地帮助学生掌握本门课程知识内容和加强工程实践能力培养，达到学以致用的目的，需要对机电一体化系统设计课程的教学内容和方法进行改革研究。主要存在的问题贵州大学机械工程学院于21世纪初开始在机械电子工程专业方向的本科班开设机电一体化系统设计，随着十多年教学经验的积累，已形成一套较为完善的教学方案和体系。但是随着技术的不断革新，社会和工作岗位对学生要求的不断提升，越发觉得本课程的传统教学中存在一些问题，主要表现在以下几个方面。1）教学内容陈旧，过于侧重机械结构的讲解。通过工程教育认证评估，充分和企业沟通后，发现一些课程所教授的内容和技术已经在当下机电产品中被新技术所取代。另外，由于在教授本课程前有单片机原理、接口技术和机械控制工程等课程，在机电一体化系统设计的教学中都会以典型机电系统的传动结构为主，使“机”和“电”在教学过程中不能充分结合。2）实验教学设施不足，实验内容受到限制。本专业拥有的机电一体化教学设备较少，有的仅仅停留在十字工作台、单片机和传感器方面，对于机电系统的稳定性和优化部分的实验暂时空缺，这不利于学生提高感官认识。3）教学方法单一，缺乏与工程实际的联系。现有教学基本上是以课堂教学为主，辅以少量实验，大多采用讲授法通过多媒体教学平台进行授课，而且大多是纸上谈兵，课程教学与实验教学同工程实践联系甚少，与“工程教育认证”的要求存在差距。4）学生反映学习难度大，应用能力不强。在教学过程中，一些学生反映部分知识点难以理解，不清楚这些知识能“干什么”，能解决什么问题。另外，从考试反馈来看，学生对综合应用机电技术的能力还有待提高，特别是不能将一些来自工程实际的问题和书本知识结合起来分析。
3教学改革教学内容的改革
1）树立“机电结合”的系统教学思路。机电一体化的目的是提高产品或系统的附加价值，实现多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使产品结构向轻、薄、短、小化方向发展。因此，机电一体化的研究方法不能只是简单拼凑，应该从系统设计方案开始到各元部件选择到系统最终成形的全过程，都要贯彻系统设计的思想[3]。机电一体化系统设计课程的教学也是如此。在课程讲述过程中，如果只是根据教材的章节顺序进行讲解，会在学生脑海中形成一个个的知识孤岛。因此需要将整个课程用几个典型案例把所有章节贯穿起来，做到前后呼应。如在教学“机械结构”中的“机架和支撑稳定性”时，可以和“元部件特性分析”中的“静、动态特性分析”结合起来，在讲机械结构时就引入控制工程中的一些知识点。另外，教材的最后一章有很多案例，可以根据这些案例的特点，将其穿前面的章节讲解，在讲授每一部分内容时都结合案例，并将系统设计方法融于其中，不仅利于学生对知识的掌握，还可以举一反三、加深理解。2）选择性地介绍章节重点。要有选择性地介绍机电一体化各组成部分。对于机械系统部件，要重点讲解传动原理和典型结构，一些特殊的部件可以留给学生自学。对于执行元件和控制器由于在先修课程中有所学习，因此对其基础知识不做详细介绍，重点内容放在典型元件特性及其驱动和接口部分。这样既可以避免使学员因重复学习而失去兴趣，又可以有更多的时间放在牢固树立系统的观点，深入理解组成机电一体化系统的各构成要素之间的关系。3）以“看得见、摸得着”的机电产品为突破口。要更多地从教学团队科研真题和本地企业合作项目寻找典型案例，让更多的案例“看得见，摸得着”。一方面可以带领学生参观企业，另一方面要鼓励一些教师展示机电一体化方面的科研样机，让学生可以直接参与教师科研课题。同时要及时更新案例，给学生展示最新的技术和产品，了解机电一体化产品的前沿；还要充分给予成绩较好者学习空间，特别是对于一些比较复杂或精度要求高的运动定位控制和智能控制,可以让学生结合学过的自动控制理论知识设计运动控制算法，为研究生阶段的学习做准备。教学方法的改革教学方法是教学过程的核心，教师的教学方法一定程度上决定了教学质量和学生对知识的吸收情况。传统的教学方法是教师根据课程教学大纲的要求，在课堂上为学生讲解教学大纲上规定的教学内容，按部就班地向学生灌输知识，学生完全处于被动学习状态，教学效果大打折扣。为了有效提高学生积极性和学习主动性，可以将课堂讲授、讨论、开放性实验和实地参观结合起来，激发学生的学习兴趣、学习主动性和培养学生的创新意识和能力。例如：在介绍“滚珠丝杠”和“导轨副”时可以将实物拿到课堂上，先抛出问题并让学生进行拆装，再让学生分组讨论结构特点和问题，最后有针对性地讲解难点和强调重点内容；“单片机与接口技术”的讲授可以开设开放性实验，提供单片机平台，让学生自行设计开发单片机控制系统，并要求演示；在讲解“机电一体化系统的元、部件的特性分析”时可以开展上机实验，结合MATLAB软件仿真模块，让学生产生直观认识。课程实验的开设“工程教育认证”的核心就是要确保毕业生达到全球行业认可的机械工程从业人员基本要求。因此，为了让学生更好地掌握机电一体化系统设计相关基础理论和提高学生的创新意识与工程实践能力，提升毕业生的机械行业从业能力，需加强本课程的课程实验建设。首先，要整合现有校内实验资源。本课程综合性强，很多实验需要和其他课程实验结合起来，如与机械传动、微机原理和控制工程等课程。其次，要积极构建新实验平台。特别是机电一体化典型系统的实验平台方面，亟待购置新设备，开发新实验。最后，可以整合校外合作单位实验资源，开设一些与工程实践紧密结合的课程实验和基于仿真软件的系统稳定性分析实验。考核方式的改革本课程各章节具有一定独立性，涉及机械和电子技术各个方面。针对此特点，考核方法应该重在应用与综合，不应以识记为主，所以考试形式由原来闭卷改为开卷。这样可以减轻学生考试压力，把学习的重点放在知识的应用和解决实际问题的能力训练上。考核可以采用试卷（开卷）、实验、报告或者作品（机电一体化系统）等多种形式，加大实验环节和平时表现的成绩占比，解决了实际问题或提出了创新方法就可以获得高分。
4结束语
随着科技的发展，机电一体化系统设计课程所涉及的知识和技术发展尤为迅猛，而且所涉及的知识面非常广，因此要满足工程教育的认证要求，就必须从教学内容、教学方式、教学方法等方面都进行改革创新。在教学内容上强调以系统设计方法为主线，在教学方式中重视培养学生的学习兴趣，努力拓展课程实验，不拘泥于考核形式。这些变革将会更进一步激发学生的学习兴趣，最大限度地提高学生解决实际问题的能力，达到工程教育认证的要求。
作者:曹阳 杨桃月 张大斌 蔡家斌 杨绿 单位:贵州大学机械工程学院
参考文献
[1]蒲彧.美国工程学士能力培养研究[D].大连:大连理工大学,2010.
关键词：煤矿企业；机电一体化；研发；利用
中图分类号：TH－39 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）11－0127－02
电气自动化技术的普及和运用，让煤矿采煤技术和流程更加科学化，更加人性化，这也是煤矿现代化自动化发展的需要，是实现煤矿机械化、自动化采煤的需要。机电一体化和电气自动化系统的运用，提高了综合采集装备液压支架的自动化水平，实现了采煤、运输的远程自动化监控。煤矿机电一体化技术是目前煤矿生产中矿井运输应用最为普遍的新技术，为进一步提升煤矿机电一体化技术装备产品的性能和技术，提高使用效率，笔者结合多年的工作实践对煤矿机电一体化技术进行了深入的研究，对煤矿机电一体化技术的应用情况进行了总结和探索。
1煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化
目前国内生产的煤矿机电一体化产品已在国内外很多煤矿企业广泛推广与应用。主要包括国产的以计算机为核心的网络管理系统、煤矿安全生产图像监控系统、矿井供电系统、电牵引采煤机、全数字直流提升机、计算机监控的掘进机、胶带运输机、胶带机集中控制系统设备、矿井生产过程自动控制系统设备、数字化信息化管理系统设备、数字化生产管理调度系统设备等。煤矿机电一体化产品在智能管理、生产调度、财务管理、人力资源配置、设备安装调试、煤炭销售以及办公自动化等方面都发挥了应有的作用，使煤矿企业生产管理实现了智能化，设备管理实现了自动化，财务人事管理实现了科学化，产品销售实现了信息化，为安全、可靠、增效、高效生产提供了可靠保障。
2加强和改进煤矿机电管理的办法
2.1加强领导，建立机电管理机构，明确管理职责
首先，加强煤矿企业机电管理的领导，建立健全管理机构，强化责任意识；其次，要建立健全机电管理网络，做到自上而下，从下往上，全员管理，相互监督，相互协调，机电管理，人人有责。
2.2加强学习，开展培训，提高机电管理水平
加大对企业研发人员学习和研发的投入，建立定期和不定期学习培训制度，鼓励企业科技人员技术创新，产品研发，及时学习和掌握国内外先进技术，不断更新煤矿企业的产品设备，做好升级换代，努力提升机电技术管理水平。
2.3建立健全并落实好各项规章制度
最有效的、最人性化的管理就是制度管理，制度面前人人平等，这是做好机电管理工作的保证。因此，要建立健全各种规章制度，如机电设备管理制度、机电运输配件管理制度、机电设备定期检查检修制度、矿井防爆设备检查员管理制度、矿井停送电管理制度、设备定期检测检验制度、电力调度管理制度、机电运输事故造查报告制度、机电运输干部上岗检查制度、机电运输包机包修制度、机电运输质量标准化管理制度，并建立健全监督奖惩制度，确保管理制度的落实。
2.4扎实地做好设备综合管理工作
对煤矿企业设备的管理是机电管理的重要内容，记录掌握技术性能运行状态，建管设备档案，编制审查设备购置、更新、改造、修配、报废，对设备实行全过程的监督和管理。煤矿企业结合当地的工作实际，建立机电设备综合管理体系和技术运行体系，健全机电设备综合管理的一系列规章制度，科学合理的调配设备管理人员，积极有效地开展技术培训，扎实开展安全管理教育工作，深入细致做好自查和定期检查督查工作，确保设备管理精细化，制度管理规范化，技术管理科学化，安全生产高效化。
3思考与建议
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