發(fā)布時間：2023-09-08 17:06:18
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的機(jī)電一體化基本概念樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；概念；核心技術(shù)；應(yīng)用
Abstract: the development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution. In engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development. This article mainly for mechanical and electrical integration concept, core technology, mechanical and electrical integration advantages and application of a simple discusses, for we exchange.
Keywords: mechanical and electrical integration; Concepts; The core technology; application
中圖分類號：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、機(jī)電一體化的基本概念 機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。
二、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
機(jī)械本體技術(shù)。
現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
傳感技術(shù)。
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
信息處理技術(shù)。
為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
驅(qū)動技術(shù)。
電機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件- 傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動單元。
接口技術(shù)。
為了與計算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。
（六）軟件技術(shù)。
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
三、與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。 （一）使用安全性和可靠性提高。
機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護(hù)等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。
機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機(jī)床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5～6倍。 （三）使用性能改善。
機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動作。高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動最優(yōu)化操作（四） 具有復(fù)合功能并且適用面廣。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國的社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了很大的提高，其中機(jī)電一體化技術(shù)的逐步發(fā)展和成熟應(yīng)用，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動力，成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要技術(shù)支撐。本文從機(jī)電一體化的基本內(nèi)涵入手，分析該技術(shù)在汽車制動系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用，以期為汽車的生產(chǎn)制造提供有意義的參考。
【關(guān)鍵詞】汽車制動系統(tǒng) 機(jī)電一體化 應(yīng)用
近些年來，隨著我國科技的迅猛發(fā)展，以及計算機(jī)應(yīng)用的全面普及，促進(jìn)了機(jī)電一體化學(xué)科的產(chǎn)生。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)電一體化以其獨(dú)特的優(yōu)勢，不僅有效提高機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，更可以為產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航，從而發(fā)揮著無可替代的作用。
1 機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化又被稱為機(jī)械電子學(xué)，是由計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相融合構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科，具有較強(qiáng)的綜合學(xué)科性質(zhì)，內(nèi)容豐富，涉及面廣。目前，機(jī)電一體化發(fā)展方向主要指向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化以及系統(tǒng)化等。
機(jī)電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項(xiàng)特點(diǎn)：
1.1 安全系數(shù)高
通過設(shè)置警報系統(tǒng)、安裝檢驗(yàn)以及保護(hù)程序，可以有效應(yīng)對突發(fā)事件，通過開啟安全防護(hù)模式的方式，避免安全事故發(fā)生和減少事故造成的損失。
1.2 精確性好
由于機(jī)電一體化的數(shù)字化特征相當(dāng)明顯，對于機(jī)械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產(chǎn)的性能。
1.3 簡單高效
通過運(yùn)用數(shù)字加工和程序編輯等計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，機(jī)電一體化能夠快速完成機(jī)械的制造與加工，使用性能相對較高。
1.4 功能多樣
由于機(jī)電一體化本身就脫胎于多門學(xué)科的融合，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，而且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其市場前景值得期待與展望。
2 汽車制動系統(tǒng)中機(jī)電一體化的應(yīng)用背景
自從一百多年前汽車發(fā)明以來，汽車制動系統(tǒng)歷經(jīng)數(shù)個發(fā)展重要階段，逐漸由最初的一組簡單的機(jī)械制動裝置演變?yōu)閭鹘y(tǒng)油液制動系統(tǒng)與防抱制動系統(tǒng)（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對安全出行的要求越來越高，加之汽車生產(chǎn)行業(yè)競爭的日趨激烈，汽車質(zhì)量和性能越來越成為人們購車、用車的重要參考依據(jù)。作楸U掀車行駛安全的汽車制動系統(tǒng)，其重要地位是不言而喻的，因此對于汽車制動系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展的呼聲也日益增長。在此情況下，機(jī)電一體化技術(shù)的成熟給汽車制動系統(tǒng)的改進(jìn)和完善提供了全新的思路，通過在汽車制動系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，用電路控制替代油液控制的全新系統(tǒng)將隨之出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車制動系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。這個系統(tǒng)，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過數(shù)據(jù)傳遞電信號，從而有效縮短了汽車制動反應(yīng)的時間間隔，該技術(shù)被稱為BBW系統(tǒng)。
3 在汽車制動系統(tǒng)中機(jī)電一體化的應(yīng)用技術(shù)
3.1 相關(guān)主要技術(shù)
機(jī)電一體化涉及的主要技術(shù)，包括以下幾種類型：
3.1.1 基礎(chǔ)技術(shù)
機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，仍然離不開機(jī)械技術(shù)，但BBW系統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，其對于精密性的要求相對較高。由于運(yùn)用了機(jī)電一體化的技術(shù)，電子技術(shù)逐漸取代了過去許多由機(jī)械來實(shí)現(xiàn)的操作，而電子技術(shù)的特殊性和自身局限性，決定了對數(shù)字及信號的控制的精密性要求更高。
3.1.2 信息技術(shù)
信息技術(shù)的主要內(nèi)容，是對信息進(jìn)行數(shù)字化管理，通過傳輸汽車零部件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一在信息處理器中進(jìn)行集中處理，并經(jīng)過系統(tǒng)控制技術(shù)，提高信息管理的質(zhì)量和效率。
3.1.3 傳感技術(shù)
在經(jīng)過測量信號檢測器后，由信息處理裝置接收各項(xiàng)參數(shù)，從而保障設(shè)備的數(shù)據(jù)信息的快速全面處理。
3.1.4 自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)能夠幫助對汽車進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并且能夠自動調(diào)節(jié)汽車的狀態(tài)，提高汽車運(yùn)行的穩(wěn)定系數(shù)和安全性能。
3.1.5 驅(qū)動技術(shù)
在該技術(shù)中，機(jī)電一體化主要是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，由執(zhí)行元件完成傳達(dá)任務(wù)，一方面將指令傳達(dá)給執(zhí)行組織，另一方面將執(zhí)行效果回饋控制系統(tǒng)。
3.2 BBW系統(tǒng)的核心技術(shù)
BBW系統(tǒng)的重要組成部分，由ECU中央電子控制單元、車輪制動模塊以及電子踏板模塊三部分共同組成。由于其傳遞的是電流而非壓縮空氣或者液壓油，傳遞的媒介是電線而很少用到機(jī)械，因此可以減少傳感設(shè)備以及管線通道。
BBW系統(tǒng)運(yùn)作的主要原理，是踩下汽車的制動踏板，啟動汽車制動裝置，該踩踏的信號就通過腳踏板進(jìn)行傳輸，信號傳輸?shù)慕K端是電路控制板塊，再經(jīng)電子控制機(jī)械的功能單元啟動電機(jī)部位。此時，經(jīng)過皮帶、齒輪等機(jī)械裝置的相互作用，絲桿開始發(fā)生旋轉(zhuǎn)，沿著其旋轉(zhuǎn)的方向，止推螺母進(jìn)行移動，并且在移動的過程中與制動品的活塞部位發(fā)生摩擦，進(jìn)而壓制制動的摩擦片，將其壓制在制動盤當(dāng)中。上述這一系列動作完成時，也就實(shí)現(xiàn)了對汽車的制動操作。
如果需要解除對汽車的制動，重新啟動汽車開始行進(jìn)，就要松下制動腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉(zhuǎn)的反方向自動恢復(fù)原來的狀態(tài)，從而使壓制逐漸減輕直至消失，此時制動活塞器就會因壓力的產(chǎn)生而使密封圈恢復(fù)初始狀態(tài)，如此一來，制動盤由于平衡被打破，促使制動活塞器回歸到原來的位置，制動盤與制動摩擦片也就相互脫離了。
3.3 完善BBW系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)
BBW雖然給汽車制動系統(tǒng)帶來了相當(dāng)大的變革，但同時也存在一些亟待解決的問題。一是控制系統(tǒng)的失效處理問題。由于不存在獨(dú)立的主動備用制動系統(tǒng)，不論是ECU元件失去效用，還是傳感器失靈，抑或者是制動器本身或線束出現(xiàn)故障，都需要一個備用系統(tǒng)以保障制動的基本性能，在電子控制單元發(fā)生故障時，自行啟動且不會影響到現(xiàn)有系統(tǒng)的完整性。二是抗干擾處理問題。目前的抗干擾技術(shù)主要分為兩種，即對稱式和非對稱式的抗干擾處理技術(shù)，能夠?yàn)槠囋谛旭傔^程中減少和避免其他信號的干擾提供充分的保障，但各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。三是控制系統(tǒng)的模塊化處理。由于不同的車型對軟件和硬件的需求不同，如何實(shí)際汽車制動系統(tǒng)的兼容性，以適應(yīng)各種車型的需要，從而實(shí)現(xiàn)模塊化處理，是一個重要的難題。
4 結(jié)語
BBW系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠在最大限度范圍內(nèi)提高汽車制動的安全性，對汽車制動系統(tǒng)的未來發(fā)展具有十分重要的作用。BBW是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。尤其是近年來隨著電子元件成本的一路下滑，機(jī)電一體化已經(jīng)不再是難以企及的高昴技術(shù)與設(shè)備，不僅是汽車制造業(yè)，更會在各行業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的運(yùn)用，從而使人們的生活越來越便捷，越來越舒服，也越來越安全。
參考文獻(xiàn)
一、本課程性質(zhì)、地位和任務(wù)
性質(zhì)：《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》是機(jī)電一體化專業(yè)本科段計劃規(guī)定必考的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其目的在于使考生能以動態(tài)的觀點(diǎn)而不是靜態(tài)的觀點(diǎn)去看待一個機(jī)械工程系統(tǒng)。
地位和任務(wù)：其從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為；為采用控制的觀點(diǎn)和思想方法解決生產(chǎn)過程中存在的問題以及為了使系統(tǒng)按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動，達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)；也為后續(xù)課程以及從事機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。
二、課程教學(xué)的基本要求：
1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數(shù)法建立機(jī)、電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；拉普拉斯變換在工程中的應(yīng)用；傳遞函數(shù)與方塊圖的求得、簡化和演算等。
2、深刻理解聞熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)）的時域和頻域特性。
3、掌握判別線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和常用判據(jù)的基本方法，并能判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4、了解系統(tǒng)識別的基本原理及相應(yīng)的方法。
5、掌握線性系統(tǒng)性能指標(biāo)以及相應(yīng)的系統(tǒng)綜合校正的方法。
三、本課程與其他課程的關(guān)系
學(xué)習(xí)本課程之前考生應(yīng)具有一定的數(shù)學(xué)、力學(xué)和電工學(xué)基礎(chǔ)，同時應(yīng)具有一定的機(jī)械工程基礎(chǔ)知識，以便使考生順利掌握機(jī)械工程教學(xué)模型的建立以信相應(yīng)的運(yùn)算。
四、教學(xué)實(shí)數(shù)分配表
適
用
專
業(yè)
章節(jié)
序號
章節(jié)名稱
課堂
講授
其它
（練習(xí)）
小計
機(jī)電一體化專業(yè)
一
緒論
1
22
二
拉普拉斯變換的數(shù)學(xué)方法
6
三
系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
6
四
系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)與誤差分析
6
五
系統(tǒng)的頻率特性
6
六
系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5
七
機(jī)械工程控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計
4
合計
34
22
56
五、大綱內(nèi)容
第1章
緒論
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)了解機(jī)械控制工程的基本概念，它的研究對象及任務(wù)。了解系統(tǒng)的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統(tǒng)的分類。本章中介紹的一些技術(shù)上的名詞術(shù)語、定義等以后章節(jié)會經(jīng)常用到需要熟記。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、機(jī)械工程控制的基本含義
2、機(jī)械工程系統(tǒng)中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念
3、本課程特點(diǎn)及內(nèi)容簡介
三、教學(xué)重點(diǎn)：
1、機(jī)械工程控制的基本含義。
2、信息的傳遞、反饋及反饋控制的概念。
第2章
拉普拉斯變換的數(shù)學(xué)方法
一、教學(xué)目的：
通過本章的學(xué)習(xí)明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態(tài)系統(tǒng)的有力工具，通過拉氏變換將時域的微分方程變換為復(fù)數(shù)域的代數(shù)方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數(shù)的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質(zhì)及其應(yīng)用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、復(fù)數(shù)和復(fù)變函數(shù)
2、拉氏變換及拉氏反變換的定義
3、典型時間函數(shù)的拉氏變換
4、拉氏變換的性質(zhì)
5、拉氏反變換的數(shù)學(xué)方法
6、用拉氏變換解常微分方程
三、教學(xué)重點(diǎn)：
拉氏變換的定義，用拉氏變換的定義求常用函數(shù)的拉氏變換，拉氏變換的性質(zhì)及其應(yīng)用部分分式法求拉氏反變換的方法，用拉氏變換法解常微分方程。
第3章
系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)明確為了分析、研究機(jī)械工程系統(tǒng)（特別是機(jī)、電綜合系統(tǒng)）的動態(tài)特性，或者對它們進(jìn)行控制，最重要的一步首先是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，明確數(shù)學(xué)模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機(jī)、電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，傳遞函數(shù)定義、特點(diǎn)及推導(dǎo)方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流圖及梅遜公式的應(yīng)用，以及數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)、方塊圖和信號流程圖之間的關(guān)系。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、概述
2、系統(tǒng)微分方程的建立
3、傳遞函數(shù)
4、方塊圖及動態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成
5、機(jī)、電系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
6、系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
三、教學(xué)重點(diǎn)：
建立簡單機(jī)電系統(tǒng)的微分方程，運(yùn)用綜合基礎(chǔ)知識，對系統(tǒng)正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫系統(tǒng)微分方程。建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)概念，系統(tǒng)構(gòu)成及其傳遞函數(shù)，方塊圖簡化及其繪制。
第4章
系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)與誤差分析
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)明確一個系統(tǒng)，在建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（包括微分方程和傳遞函數(shù)）之后就可以采用不同的方法來分析和研究系統(tǒng)的動態(tài)性能，時域分析是重要的方法之一，明確系統(tǒng)在外加作用激勵下，根據(jù)所描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出系統(tǒng)的輸出量隨時間變化的規(guī)律，并由此確定系統(tǒng)的性能，明確系統(tǒng)的時間響應(yīng)及其組成，脈沖響應(yīng)函數(shù)的概念，掌握一階、二階系統(tǒng)的典型時間響應(yīng)和高階系統(tǒng)的時間響應(yīng)以及主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，系統(tǒng)的誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的計算以及與系統(tǒng)型次的關(guān)系。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、時間響應(yīng)
2、一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)
3、二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)
4、高階系統(tǒng)動態(tài)分析
5、瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)
6、系統(tǒng)誤差分析
三、教學(xué)重點(diǎn)：
本章時間響應(yīng)的基本概念，一階系統(tǒng)的時間呼應(yīng)，二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)及性能指標(biāo)，誤差分析，誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計算，干擾作用下的系統(tǒng)誤差計算。
第5章系統(tǒng)的頻率特性
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系，系統(tǒng)的動剛度與動柔度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及頻率特性與時間響應(yīng)之間的關(guān)系，各基本環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖和伯德釁的畫法，閉環(huán)頻率特性及相應(yīng)的性能指標(biāo)，為頻域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及綜合校正打下基礎(chǔ)。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、頻率特性
2、頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖（伯德圖）
3、頻率特性的極坐標(biāo)圖（乃奎斯特圖）
4、最小相位系統(tǒng)的概念
5、閉環(huán)頻率特性與頻域性能指標(biāo)
6、系統(tǒng)辨識
三、教學(xué)重點(diǎn)：
頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫法及特點(diǎn)，閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)及其計算方法。
第6章系統(tǒng)的穩(wěn)定性
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)明確穩(wěn)定性的概念，掌握判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本準(zhǔn)則，掌握勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)和乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的概念。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、穩(wěn)定性
2、勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)
3、乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)
4、系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
三、教學(xué)重點(diǎn)：
系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩(wěn)的方法，乃奎斯特判穩(wěn)的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計算方法和表示。
第7張機(jī)械一程控制系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)計
一、教學(xué)目的：
通過本章學(xué)習(xí)明確在預(yù)先規(guī)定了系統(tǒng)的性能指標(biāo)情況下，如何選擇適當(dāng)?shù)男Ｕh(huán)節(jié)和參數(shù)使系統(tǒng)滿足這些要求，因此應(yīng)掌握系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)、頻域性能指標(biāo)以及它們之間
的相互關(guān)系，各種校正方法的實(shí)現(xiàn)。
二、教學(xué)內(nèi)容：
1、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及校正方式
2、控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正
3、反饋和順饋校正
4、PID校正器的設(shè)計
三、本章重點(diǎn)：
各種性能指標(biāo)的含義及算法，校正的概念，各種校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及其特點(diǎn)。
六、教材與主要參考書
1.教材
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，陳康寧主編，西安交通大學(xué)出版社，1999年。
2.主要參考書
[1]機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，王馨、陳康寧主編，西安交通大學(xué)出版社，1992年。
關(guān)鍵詞：數(shù)控 機(jī)床 系統(tǒng) 設(shè)計
中圖分類號：TH 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）05-0217-01
一、數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化技術(shù)簡介
數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念是指將機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、信息處理和控制及專用軟件等當(dāng)代各種新技術(shù)進(jìn)行綜合集成的一種群體技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)主要有五個組成部分：動力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計算機(jī)和傳感器，組成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)，其中計算機(jī)、傳感器和計算機(jī)軟件是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。機(jī)電一體化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能多、效率高、精度高、能耗低的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，機(jī)電一體化產(chǎn)品至少有以下三個優(yōu)點(diǎn)：
1、原有的機(jī)構(gòu)產(chǎn)品中增加信息處理裝置及相應(yīng)軟件，來替代原有產(chǎn)品的部分機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，不僅提高了自動化程度，而且能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時也降低了生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
2以機(jī)電一體化技術(shù)為主的新型產(chǎn)品，與原機(jī)械產(chǎn)品相比，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且功能更加豐富，精度也得到提高。
3、將電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成綜合性優(yōu)勢，可開發(fā)出具有多種功能、智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品。
二、數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計原則概述
一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括以下幾個要素：機(jī)械本體、能源部分、測試傳感部分、驅(qū)動裝置、控制及信息處理單元，各要素之間通過接口相聯(lián)系。下面我們進(jìn)行具體論述：
1、機(jī)械部分：機(jī)械部分設(shè)計與分析將根據(jù)機(jī)械設(shè)計原理提出幾種機(jī)械設(shè)計方案，并對這些方案進(jìn)行比較選擇，闡明設(shè)計方案選擇的理由以及所采用方案的特點(diǎn)；同時，就設(shè)計過程闡述，本人對有關(guān)設(shè)計進(jìn)行表述：
本設(shè)計是一個主要用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)，是要對零件進(jìn)行銑削加工的。我們要論證教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)的總體方案，就需要對該系統(tǒng)有一個整體的了解。要進(jìn)行總體方案論證，先要熟悉設(shè)計參數(shù)，我們才能以此為依據(jù)進(jìn)行取舍。下面就是我這次設(shè)計的參數(shù)：實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)，其工作參數(shù)如下：機(jī)床尺寸（寬×長×高）：760×1475×1400（××）；最大加工范圍（X×Y×Z）：400×300×150（××）；主軸電機(jī)功率：60（W）；主軸轉(zhuǎn)速：3000（r/min）平；工作臺尺寸160×160（×）；空間加工范圍170×160（×）；工作臺最大承重s50（）；工作速度：0～5（m/min）快速移動速度8m/min；數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式有很多，通過對其主要的結(jié)構(gòu)形式的分析，大體上最常見的可分為如下兩類：
首先是工件沿X坐標(biāo)方向移動的類型，這類機(jī)床主要采用的是龍門式結(jié)構(gòu)，其工作的原理為：工作臺沿X方向移動。而Y坐標(biāo)則為打印頭在由雙立柱及橫梁構(gòu)成的龍門上的運(yùn)動，既可用于二、三坐標(biāo)作平面銑削，又可以擴(kuò)展為四坐標(biāo)機(jī)床用于切割管件和型材，還能構(gòu)成五坐標(biāo)機(jī)床加工空間曲面。這類機(jī)床的規(guī)格尺寸較大。另外工件沿X坐標(biāo)方向移動式結(jié)構(gòu)還有兩種懸臂式的結(jié)構(gòu)，一者是為工作臺沿X坐標(biāo)方向移動，另一者為工件及夾具同時沿X坐標(biāo)方向移動，其規(guī)格尺寸都比龍門式的要小。
其次是工件沿X、Y二坐標(biāo)方向移動的類型這類機(jī)床多為單純用于切割的二、三坐標(biāo)機(jī)床，其切割頭懸臂伸出，在水平面內(nèi)并無移動；而工件則可以沿X、Y兩個方向運(yùn)動，這類機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡單，規(guī)格尺寸也較小，最大2000x1500（mm×mm）。工件沿二坐標(biāo)方向移動的類型又可分為十字工作臺式和工件與夾具移動式兩種；前者工件與工作臺連動，規(guī)格更小些；后者規(guī)格尺寸稍大，工作臺固定不動，而工件則由夾具夾持著移動，大多是與自動沖裁技術(shù)結(jié)合在一起成為可完成切割銑削，沖裁等多種加工功能的多功能機(jī)床。
2、電氣控制系統(tǒng)方案：要實(shí)現(xiàn)對機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床的有效控制，這樣的電氣控制系統(tǒng)有多種方案可以選擇。其中最主要的是采用：采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)；采用集成DSP芯片的控制板與PC機(jī)相聯(lián)系的控制系統(tǒng)；采用PLC與PC機(jī)相聯(lián)系的控制系統(tǒng)。各控制系統(tǒng)方案的特點(diǎn)與比較：
采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)所謂的單片機(jī)即是一塊集成了CPU、RAM＼ROM（EPROM或EEPROM）、定時/計數(shù)器、時鐘、多種功能的串行和并行I/O口的芯片。如 Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的單片機(jī)還集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起來說，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：可靠性好：芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用CPU；程序指令，常數(shù)，表格固化在ROM中不易破壞；許多信號通道 都在一個芯片內(nèi)部，故可靠性高。易于擴(kuò)展：片內(nèi)具有計算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件，芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行I/O管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。控制功能強(qiáng)：為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有豐富的條件分支、I/O口的邏輯操作以及位處理指令。
而采用PC與PLC相聯(lián)系的控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC），則是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它是計算機(jī)家族中的一員，是為了工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計的，主要用于代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這種控制裝置將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可靠性，靈活通用，易于編程，使用方便等特點(diǎn)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，它的功能早已大大超出了邏輯控制的范圍，因此近年來在工業(yè)自動控制，機(jī)電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面得到廣泛地應(yīng)用。雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結(jié)構(gòu)上是基本相同的，一般由CPU，存儲器，輸入輸出設(shè)備（I/O）和其他的可選部件組成。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預(yù)定的任務(wù)。自整定，預(yù)測控制和模糊控制等先進(jìn)的控制算法也已經(jīng)在CPU中得到了應(yīng)用存儲器包括隨機(jī)存儲器RAM和只讀存儲器 ROM，通常將程序以及所有的固定參數(shù)固化在ROM中，RAM則為程序運(yùn)行提供了存儲實(shí)時數(shù)據(jù)與計算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)I/O使過程狀態(tài)和參數(shù)輸入到PLC的通道以及實(shí)時控制信號輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入等，使PLC的應(yīng)用十分廣泛。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;泵站;應(yīng)用分析
近些年來,在高速發(fā)展的科技以及經(jīng)濟(jì)的帶動下,各行各業(yè)都發(fā)生了翻天覆地的變化,微電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)的發(fā)展,最大程度地提高了現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)水平,其中機(jī)電一體化技術(shù)是促使工業(yè)領(lǐng)域發(fā)生全面改革的重要技術(shù)之一,而近些年來,由于城市化建設(shè)的步伐逐漸增快,作為城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施的泵站的建設(shè)以及運(yùn)營管理方面正在逐漸成熟,但是不可否認(rèn),目前的泵站的應(yīng)用仍然存在一定的問題,影響城市的發(fā)展,因此需要研究機(jī)電一體化技術(shù)在泵站的應(yīng)用情況,從而提高泵站的使用質(zhì)量。
1機(jī)電一體化技術(shù)以及泵站的綜述
隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展以及人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求的帶動,很多新興的技術(shù)逐漸成為了社會生產(chǎn)力的支柱,其中作為新時展的必然產(chǎn)物的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣,而作為社會基礎(chǔ)設(shè)施的泵站中,機(jī)電一體化技術(shù)同樣具有著不可取代的重要作用,而為了了解機(jī)電一體化機(jī)在泵站中的具體應(yīng)用,就必須對機(jī)電一體化技術(shù)以及泵站有一定的了解。1.1機(jī)電一體化技術(shù)的綜述。隨著計算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,社會逐漸向智能化、現(xiàn)代化、信息化的時代轉(zhuǎn)變,因此,不僅是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種微小、精準(zhǔn)的技術(shù)逐漸在日益增長的社會需求的帶動下發(fā)展起來,同時也衍生了綜合性的技術(shù),例如機(jī)電一體化技術(shù)。換句話說,機(jī)電一體化技術(shù)就是將目前社會相對先進(jìn)的一些技術(shù)綜合起來,并合理的結(jié)合,進(jìn)而使得設(shè)備擁有智能化、現(xiàn)代化、信息化的功能,同時提高工作的效率,并解放勞動力,從而促進(jìn)社會生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展,也正是由于機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備所具有的特性,使得目前社會所使用的絕大多數(shù)的大型設(shè)備均采取了機(jī)電一體化技術(shù)。1.2泵站的綜述。隨著城市化建設(shè)的步伐逐漸加快,很多城市的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及研發(fā)已經(jīng)逐漸邁入了正軌,其中作為城市發(fā)展中以及日常生活中不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一的泵站,在新的時代下的功能也越來越完善,所謂的泵站是指能提供一定的壓力和流量的液壓動力以及氣壓動力的裝置和工程,簡而言之,泵站就是處理水資源的一種裝置,而根據(jù)日常工作的處理對象的不同,泵站可分為供水泵站、雨水泵站以及污水泵站3種,由于泵站的功能不同,泵站的輔助設(shè)備也各有不同,但是基礎(chǔ)設(shè)備是一樣的,即油箱、電機(jī)和泵。泵站的日常工作是保證城市內(nèi)部水循環(huán)的關(guān)鍵。
2機(jī)電一體化技術(shù)在泵站中的應(yīng)用
2.1機(jī)械技術(shù)。自能源危機(jī)爆發(fā)以來,環(huán)保的理念便已經(jīng)逐漸地融入了時展的主題,人類社會以及自然社會的和諧成為了社會發(fā)展的先決條件,而城市化的建設(shè)雖然在一定程度上促使國家更快地進(jìn)入現(xiàn)代化生活,但是城市生活中有很多不便之處,其中水與人們的生活息息相關(guān),為了保證人們?nèi)粘Ｓ盟男枨?泵站在飛速發(fā)展的現(xiàn)代化科技的帶動下逐漸向更為智能化、機(jī)械化的角度發(fā)展。而其機(jī)械化最主要的體現(xiàn)便是電機(jī)以及軸承的配件的精確度正在逐漸提高。泵站本身由于體積大、承擔(dān)的社會責(zé)任較多,其啟動功率很大,導(dǎo)致大量的能源被消耗,而提高泵站內(nèi)部各零件的精準(zhǔn)度不僅能提高泵站的使用質(zhì)量以及工作效率,還能降低能源的消耗。2.2信息以及傳感技術(shù)。信息技術(shù)以及傳感技術(shù)也是泵站機(jī)電一體化技術(shù)的體現(xiàn)之一。泵站的各個系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量是關(guān)乎泵站日常工作質(zhì)量的重要屏障,為了能保證泵站的系統(tǒng)參數(shù)以及指令能及時、準(zhǔn)確的送達(dá),必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,從而提高泵站的工作質(zhì)量。傳感技術(shù)可以實(shí)時探測和反映泵站系統(tǒng)的工作情況,已被廣泛采用,在泵站的使用中主要體現(xiàn)有電機(jī)內(nèi)部溫度的探測、冷卻系統(tǒng)的流量測量和監(jiān)控、實(shí)時技術(shù)供水池和進(jìn)水池的水位測量等。這些的應(yīng)用使得泵站運(yùn)行性能參數(shù)及時反映出來并及時的處理,大大提高了泵站的操作和使用性能。2.3計算機(jī)接口以及軟件技術(shù)。系統(tǒng)所發(fā)出的命令能否及時的被處理以及執(zhí)行取決于泵站機(jī)電一體化的軟件系統(tǒng)以及計算機(jī)接口的統(tǒng)一性,在泵站中,所采用的計算機(jī)接口均為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,保證了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性,而標(biāo)準(zhǔn)化的軟件也促使系統(tǒng)的命令能夠被嚴(yán)格的執(zhí)行,進(jìn)而提高泵站的使用質(zhì)量。而為了使得泵站機(jī)電一體化能大范圍應(yīng)用,就必須加強(qiáng)研發(fā),降低研發(fā)成本,使得計算機(jī)接口以及軟件質(zhì)量有一個質(zhì)的飛躍。
泵站(電排站)作為城市的防洪和排澇系統(tǒng)的重要組成部分,擔(dān)負(fù)著保護(hù)城市防止洪水侵害和避免城市內(nèi)澇的重要使命,因此泵站實(shí)用性和穩(wěn)定性都非常重要。老式的泵站一直以人手操控為主,性能單一,不但在操作上比較不方便,而且不能及時反映出存在的問題。新式的泵站隨著機(jī)電一體化技術(shù)方面的發(fā)展,加入了很多智能化的元素,比如全自動操控系統(tǒng)性,使得操控更加簡單和人性化,而且更加安全可靠,比如新式傳感器反饋系統(tǒng)的加入,可以全程監(jiān)控整個設(shè)備的運(yùn)行情況。羚山泵站采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)的全計算機(jī)監(jiān)控方式,提高了控制的效率,且設(shè)有兩個等級的運(yùn)行控制方式,使得控制效率以及控制精度得到了提高,系統(tǒng)軟件采用的是力控監(jiān)控組態(tài)軟件,對泵站現(xiàn)場運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集。因此羚山泵站的監(jiān)控、控制系統(tǒng)非常合理,進(jìn)而提高了泵站的工作效率以及使用質(zhì)量。
3泵站的系統(tǒng)功能
泵站之所以能夠成為城市發(fā)展中不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一,最主要的就是其在處理水資源上的高效性,而為了保證泵站的正常運(yùn)行,在當(dāng)今社會泵站必須具備的系統(tǒng)功能包括遠(yuǎn)程監(jiān)控功能、自動控制功能、傳輸網(wǎng)絡(luò)功能、水質(zhì)安防功能、報警功能以及分析功能等,其中泵站自動化控制通過處理所采集的數(shù)據(jù),控制并調(diào)節(jié)信息的傳輸;而運(yùn)行監(jiān)視和事故報警能夠讓工作人員及時知道機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),特別是通過事故報警系統(tǒng)讓工作人員及時知道機(jī)組運(yùn)行存在的問題,以便立即采取緊急操作,以避免產(chǎn)生更大的損失。此外,工作人員可以通過報警系統(tǒng)翻查歷史報警記錄,更易找到問題所在,以便更快捷的維護(hù);控制以及調(diào)節(jié)通過計算機(jī)監(jiān)控電腦進(jìn)行。除此之外,泵站還需具備的必要功能包括統(tǒng)計和制表、人機(jī)接口和畫面顯示等。如對采集的數(shù)據(jù)與檢測事件進(jìn)行在線計算,打印輸出各種運(yùn)行日志,通過人機(jī)接口可以讓工作人員利用中控室計算機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)出畫面、顯示運(yùn)行參數(shù)和控制調(diào)整等操作,畫面顯示功能讓工作人員了解機(jī)組運(yùn)行狀況的實(shí)時圖形,更方便于掌握泵組運(yùn)行情況。
4結(jié)語
綜上所述,作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一的泵站在滿足社會的需求上有著不可或缺的重要作用,特別是在城市化建設(shè)步伐加快的今天,而為了提高泵站在供水、處理污水以及雨水方面的能力,對其建設(shè)的質(zhì)量有了更高的要求,因此為了推進(jìn)泵站向自動化、無人化、智能化的方向發(fā)展,就必須將機(jī)電一體化技術(shù)完美地融合進(jìn)去。
作者:張?jiān)⒊?單位:肇慶市景福圍工程管理處
參考文獻(xiàn)
[1]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
關(guān)鍵詞: 高職高專《機(jī)電控制系統(tǒng)》課程改革
一、引言
《機(jī)電控制系統(tǒng)》是機(jī)電一體化專業(yè)的一門主要專業(yè)課,在該專業(yè)的教學(xué)過程中占有十分重要的地位。該課程的特點(diǎn)是:內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、涉及知識面廣、信息量大、比較抽象,綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。該課程以常見機(jī)電控制系統(tǒng)的分析和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)為課程主線,有機(jī)融合相關(guān)多門課程內(nèi)容。課程總課時定為一學(xué)期60學(xué)時,主要教學(xué)內(nèi)容分為:自動控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)、機(jī)電控制系統(tǒng)的分析方法、自動控制的基本規(guī)律與調(diào)節(jié)器、單回路控制系統(tǒng)、交直流調(diào)速系統(tǒng)、微型計算機(jī)工業(yè)控制等,并且配套開設(shè)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過學(xué)習(xí),學(xué)生既能掌握常見機(jī)電控制系統(tǒng)的組成、工作原理、工程應(yīng)用等知識,又能培養(yǎng)和訓(xùn)練一定的實(shí)踐動手能力。
但是在教學(xué)的過程中,多數(shù)學(xué)生反映本門課程內(nèi)容枯燥且學(xué)習(xí)起來十分吃力、難學(xué),學(xué)后不知用在哪里,如何運(yùn)用;在課堂上忙于做筆記,課后忙于根據(jù)公式作大量的習(xí)題,考完試后,公式忘掉了,腦子里一片空白。這樣的學(xué)習(xí)效果為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計與就業(yè)工作等帶來許多問題,不但會挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,形成不良的學(xué)習(xí)風(fēng)氣,產(chǎn)生厭學(xué)情緒,而且不利于教師教學(xué),因此,對該課程進(jìn)行合理的改革很有必要。
二、課程改革的措施
1.教師的改革。
教改的問題,主要是教師的問題。《機(jī)電控制系統(tǒng)》的任課老師必須有一個明確的認(rèn)識,那就是設(shè)置本課程的教學(xué)目的并不在于使學(xué)生僅僅多學(xué)一些知識,而是通過該課程的學(xué)習(xí),在學(xué)生頭腦中形成一種穩(wěn)固的思想,并使他們自己學(xué)會找出與本專業(yè)的實(shí)踐結(jié)合點(diǎn),培養(yǎng)一種對知識應(yīng)用和創(chuàng)造的能力。因此教師在教學(xué)過程中一定要重點(diǎn)講述基本概念、基本原理和基本方法,注重控制思想和工程背景,并將工程的分析、設(shè)計實(shí)現(xiàn)方法滲入課程的教學(xué)中,如PID參數(shù)的整定及工程整定等,使學(xué)生學(xué)會尋找各行業(yè)與控制理論的結(jié)合點(diǎn),并去開創(chuàng)新的結(jié)合點(diǎn),從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新的能力。
2.強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法。
《機(jī)電控制系統(tǒng)》是一門綜合性實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,但是因客觀存在的諸多因素,本課程現(xiàn)有的課堂教學(xué)還是以理論教學(xué)為主,實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔,枯燥無味,因此學(xué)生的興趣不高,如果能在教學(xué)中引入理論+實(shí)踐的項(xiàng)目化教學(xué)方式,充分利用學(xué)校一些現(xiàn)有的教學(xué)資源(當(dāng)然最好是添置一些與生產(chǎn)現(xiàn)場完全一致的微型教具),相信不但可以為學(xué)生營造出一種較為輕松活躍的教學(xué)氛圍,提高學(xué)習(xí)興趣與質(zhì)量,而且通過模擬實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場,教學(xué)效果也會得到較大的提高。
當(dāng)然,如果有可能與企業(yè)合作,學(xué)校根據(jù)企業(yè)的實(shí)際要求,適時調(diào)整教學(xué)計劃,將企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)融入到教學(xué)過程中,使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)具備完成企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)任務(wù)的能力,通過所獲得的成果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī),提高學(xué)習(xí)的主動性、積極性,提高學(xué)生的合作意識、創(chuàng)新意識與職業(yè)素質(zhì),那么教學(xué)效果更會大大提高。
3.采用現(xiàn)代化教學(xué)手段,提高教學(xué)效率。
《機(jī)電控制系統(tǒng)》課程作為一門主干課程,與很多專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課都有著密不可分的關(guān)系,限于課時的原因,再加上板書的內(nèi)容過多,這門課的很多內(nèi)容教師難以跟學(xué)生交待得更清晰,如果我們能夠充分利用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)資源,不僅可以使有些在教學(xué)過程中難以描述的內(nèi)容通過聲音、動畫等多媒體課件的方式表現(xiàn)出來,從而增加授課的生動性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且可以改變教與學(xué)的關(guān)系,使學(xué)生真正成為主體,掌握教學(xué)的進(jìn)度與難度,不懂的地方可以反復(fù)地演示,如此必將會大大節(jié)省教學(xué)時間,提高教學(xué)效率。
4.編寫教材,使教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn)。
《機(jī)電控制系統(tǒng)》課程目前所選用的教材與現(xiàn)有課程標(biāo)準(zhǔn)之間有些脫節(jié),因此,教師最好與企業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合編寫適用于企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,將企業(yè)新技術(shù)、新工藝融入教材中,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn),與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合,為學(xué)生畢業(yè)后勝任工作崗位要求,適應(yīng)職業(yè)變化和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。適量的習(xí)題有利于加強(qiáng)學(xué)生對基本概念的理解,加深對被控對象物理結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型的理解。教師在選題時要有針對性和目的性,即選那些既能使學(xué)生加深對基本概念的理解,又有明確的工程背景的習(xí)題,不要過于強(qiáng)調(diào)計算,通過解習(xí)題,得出一些有工程意義和實(shí)用價值的結(jié)論,把做習(xí)題變成獲取知識的一個新途徑。
三、結(jié)語
總之,針對高職高專職業(yè)教育的要求和機(jī)電控制系統(tǒng)課程理論性強(qiáng)、知識體系要求高等特點(diǎn),結(jié)合時代背景,教師在教學(xué)過程中應(yīng)改變以往較為陳舊的教學(xué)方法,采用多種教學(xué)手段相結(jié)合的方法,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課程教學(xué)的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]劉蘭明.高等職業(yè)技術(shù)教育辦學(xué)特色研究[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2004.
[2]鐘波等.高職機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建的探索與實(shí)踐[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2005.
[關(guān)鍵詞]機(jī)械電子工程；應(yīng)用；實(shí)踐；平臺建設(shè)
[中圖分類號] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0110-02
近年來，國務(wù)院、教育部等主管部門在政策導(dǎo)向上，引導(dǎo)600余所地方本科高校向 “ 應(yīng)用技術(shù)型高校 ”轉(zhuǎn)型 ，推動建設(shè)“應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”， 我校也以“建設(shè)特色鮮明的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”作為自己的奮斗目標(biāo)。機(jī)械電子工程作為典型的工科專業(yè)，對學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)尤為重要。
一、“機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐平臺”的提出
我校機(jī)械電子工程專業(yè)2011年開始招生，作為一個實(shí)踐性很強(qiáng)的工科專業(yè)，機(jī)械電子工程專業(yè)教研室在培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面做了一些探索和嘗試。但是，目前機(jī)械電子工程專業(yè)還是以傳統(tǒng)教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要以參觀、驗(yàn)證性演示為主，學(xué)生動手的機(jī)會不多，自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)則更少，導(dǎo)致動手能力培養(yǎng)不足。圍繞“建設(shè)特色鮮明的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，結(jié)合我校工程訓(xùn)練中心和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，機(jī)械電子工程專業(yè)教研室通過一系列調(diào)研，在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，提出了“機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐平臺”建設(shè)方案，它為技術(shù)技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供有力的支撐條件。
該方案與機(jī)械電子工程專業(yè)建設(shè)相結(jié)合，通過項(xiàng)目化教學(xué)和管理方法，擬解決以下方面問題。
1.通過組裝及創(chuàng)新組合出各種典型機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)部件，加深對機(jī)械原理課程中所學(xué)知識的理解與運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)認(rèn)知、選型、組合及創(chuàng)新的能力；2.培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)、電、液（氣）一體化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計的能力；3.培養(yǎng)學(xué)生對各類傳感器、單片機(jī)、PLC控制器的綜合運(yùn)用，加深對機(jī)電控制類課程中所學(xué)知識的理解與運(yùn)用；4.培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的創(chuàng)造和動手能力。
二、“機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐平臺”的實(shí)施方法
具體實(shí)施方法如下。
1.建立面向課程體系的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)支撐條件及關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)系列。首先打通機(jī)械電子工程相關(guān)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計、機(jī)電傳動、機(jī)電控制工程、機(jī)電一體化設(shè)計等，完善創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)條件，以一個機(jī)電產(chǎn)品為例開設(shè)貫穿課程體系的關(guān)聯(lián)實(shí)踐系列，如機(jī)械本體裝配、傳動機(jī)構(gòu)分析、單片機(jī)與接口技術(shù)、等實(shí)驗(yàn)系列，使學(xué)生更主動地學(xué)習(xí)、更有效地掌握機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)知識。
2.以“從做中學(xué)”為指導(dǎo)思想，圍繞學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計項(xiàng)目來完成整個課程體系的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。從專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)開始，給學(xué)生提出一個具體的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計項(xiàng)目，使學(xué)生能夠帶著問題來學(xué)習(xí)和實(shí)踐，并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過程和基本方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)自主性和能動性，培養(yǎng)學(xué)生動手和自學(xué)能力、發(fā)現(xiàn)與解決問題能力、交流協(xié)作能力等，達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)。
3.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計與學(xué)科賽事，利用此平臺設(shè)計制作機(jī)電產(chǎn)品實(shí)物。利用此平臺中提出的一些新穎且可實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，可以逐步從設(shè)計到實(shí)物制作，參加高層次學(xué)科賽事。另外以這些項(xiàng)目為題材設(shè)計畢業(yè)設(shè)計課題，培養(yǎng)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計。利用CAD軟件完成所有零件圖、部件圖和總裝圖設(shè)計，使學(xué)生對機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和組成等獲得較為豐富的感性認(rèn)識，對機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計過程和設(shè)計要點(diǎn)有基本概念。在設(shè)計過程中，通過產(chǎn)品裝配、控制編程運(yùn)行，全面了解機(jī)電裝備的控制、驅(qū)動、傳動、測試等技術(shù)，并可以綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝和工裝等知識。
三、“機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐平臺”教學(xué)成果
為了檢驗(yàn)該教學(xué)平臺建設(shè)的教學(xué)效果，機(jī)械電子工程專業(yè)的老師們在教學(xué)中組織學(xué)生進(jìn)行了小范圍的試驗(yàn)，取得了比較理想的成果，下面展示其中的一些成果。
1.大學(xué)生優(yōu)秀科技作品――基于STM32單片機(jī)的三軸實(shí)驗(yàn)平臺。圖1所示為基于STM32單片機(jī)的三軸實(shí)驗(yàn)平臺。根據(jù)實(shí)踐教學(xué)需求，確定了該實(shí)驗(yàn)平臺由機(jī)械本體、STM32控制系統(tǒng)和VB上位機(jī)操作軟件組成，搭建了該實(shí)驗(yàn)平臺的機(jī)械本體結(jié)構(gòu)，完成了實(shí)驗(yàn)平臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，制作了三軸實(shí)驗(yàn)平臺樣機(jī)，并進(jìn)行了運(yùn)動功能試驗(yàn)。通過試驗(yàn)證明，所設(shè)計的三軸試驗(yàn)平臺能夠在有效工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)圓弧和直線插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計要求。
2.江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練優(yōu)秀項(xiàng)目――基于MCGS的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。圖2所示為基于MCGS的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為提升 PLC課程實(shí)踐教學(xué)效果，提出并實(shí)現(xiàn)了基于組態(tài)軟件 MCGS的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計。仿真系統(tǒng)內(nèi)嵌三個PLC經(jīng)典控制子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均采用 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)與西門子 200PLC 控制相結(jié)合的控制方案，由 PLC 實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)控制功能，由組態(tài)軟件 MCGS 實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)工作過程的動態(tài)實(shí)時監(jiān)控。
3.江蘇省機(jī)器人大賽一等獎――可原地轉(zhuǎn)向橫向進(jìn)出車位的新型機(jī)構(gòu)。圖3所示為可原地轉(zhuǎn)向橫向進(jìn)出車位的新型機(jī)構(gòu)。該新型機(jī)構(gòu)針對目前私家車保有量大，道路狹窄，新手駕駛水平不高，機(jī)動車掉頭和進(jìn)出車位難度大等問題，設(shè)計了一種可原地轉(zhuǎn)向、橫向進(jìn)出車位的傳動機(jī)構(gòu)，可以更加高效的利用有限的停車場資源，緩解停車位緊缺和駕駛?cè)藛T技術(shù)不足的問題。通過實(shí)驗(yàn)，證明該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)原地掉頭、橫向進(jìn)出車位，具有較高的創(chuàng)新性和實(shí)用價值。
4.南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計――剪式升降臺液壓系統(tǒng)智能測試平臺。圖4所示為剪式升降臺液壓系統(tǒng)智能測試平臺。該課題針對剪式液壓升降臺，對升降成了機(jī)械分析，設(shè)計了實(shí)驗(yàn)油路并完成了仿真，設(shè)計出了基于PLC觸摸屏一體機(jī)的控制系統(tǒng)，針對升降臺油路中的液壓缸建立了基于LabVIEW的檢測平臺，最后經(jīng)過半實(shí)物實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真，能夠?qū)崟r反映出油路中的問題所在，降低了出錯的幾率。
四、結(jié)束語
通過對“機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐平臺”建設(shè)方法的探索實(shí)踐，證明該方法在培養(yǎng)機(jī)電專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用和實(shí)踐能力方面較傳統(tǒng)教學(xué)方法更具有優(yōu)勢。通過該方案的實(shí)施，能有效的培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的應(yīng)用和實(shí)踐能力，學(xué)生能夠更好的理解機(jī)械電子工程專業(yè)的課程體系，對專業(yè)知識的掌握和應(yīng)用也有了質(zhì)的提升，提高了機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 李永祥，雷輝.構(gòu)建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計開放平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 中國大學(xué)教育，2009（8）：33-35.
關(guān)鍵詞：電子技術(shù) 學(xué)習(xí)興趣 教學(xué)方法
連續(xù)這幾年，筆者一直負(fù)責(zé)教授電工專業(yè)電子技術(shù)這門課。機(jī)電專業(yè)的學(xué)生在校期間既要學(xué)習(xí)強(qiáng)電方面的知識，又要學(xué)習(xí)弱電方面的知識。學(xué)生在第一學(xué)期已經(jīng)學(xué)習(xí)了電工基礎(chǔ)課程，對基本的電路計算已經(jīng)有了一定的了解，通過學(xué)習(xí)電子技術(shù)，可以進(jìn)一步熟悉基本電子器件的特征和應(yīng)用，掌握常見放大電路的工作原理和電路圖。由于所教授的學(xué)生既有秋季生，也有春季生，并且每年學(xué)生的情況也都不太一樣，筆者結(jié)合這幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對這門課的教學(xué)方法談幾點(diǎn)心得。
一、要深入引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生興趣
俗話說，興趣是最好的老師。在興趣這位老師的吸引和指導(dǎo)下，可以加快學(xué)生獲得豐富知識的進(jìn)程。現(xiàn)在的技校學(xué)生有相當(dāng)一部分人認(rèn)識不到學(xué)習(xí)理論課的重要性，認(rèn)為學(xué)習(xí)理論就是為了完成作業(yè)，還有一部分學(xué)生認(rèn)為來到技校只要將實(shí)習(xí)課學(xué)好就行，理論學(xué)得好壞無所謂。老師可以試著激勵學(xué)生去動手和嘗試，培養(yǎng)他們的興趣。比如在學(xué)校組織的創(chuàng)意工件大賽上，電工組王老師指導(dǎo)學(xué)生做的是旋轉(zhuǎn)LED燈和智能小機(jī)器人。在制作初期，學(xué)生開始看到一大堆的電子元件和板子的時候，根本提不起任何興趣，但伴隨著一個個的元件焊接到板子上，電路完成，最后看到作品旋轉(zhuǎn)的同時顯示出字的時候，學(xué)生發(fā)出了感嘆，感受到了電子的神奇，并且對電子技術(shù)這門課的興趣大漲?，F(xiàn)在上理論課，很明顯的是聽課的人數(shù)又多了幾個。這種興趣的延續(xù)，是學(xué)生學(xué)好電子技術(shù)這門課的重要保障。
二、確立有針對性的教學(xué)方法
1.針對現(xiàn)有的新教材改善教學(xué)方法
如在電子技術(shù)中，在學(xué)習(xí)三極管電流分配關(guān)系時，書上花了大量篇幅介紹了各極電流的形成過程，又從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了IE=IB+IC，即發(fā)射極電流等于基極電流和集電極電流之和，學(xué)生還是將信將疑。如果老師以電工基礎(chǔ)中節(jié)點(diǎn)電流定律來分析，我們學(xué)生就比較容易接受。再如在計算放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)時，對于一般共發(fā)射極放大電路，UCE=UCCICRC，學(xué)起來很難理解。老師可以換個方式進(jìn)行分析，應(yīng)用電工基礎(chǔ)中回路電壓定律來解釋和學(xué)習(xí)，學(xué)生就容易理解了。
2.針對目前的學(xué)科體系和學(xué)生現(xiàn)狀改善教學(xué)方法
電子技術(shù)目前的學(xué)科既呈現(xiàn)多元化，同時又呈現(xiàn)出綜合化，而目前學(xué)生的基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)自覺性不強(qiáng)和學(xué)習(xí)積極性不高，很難在較短的時間內(nèi)達(dá)到學(xué)好的目的。這就要求老師要有針對性地對教材進(jìn)行選學(xué)，適當(dāng)增減、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，改變學(xué)習(xí)方法和進(jìn)行總結(jié)。
如在介紹三極管的放大原理時，盡量避免介紹三極管內(nèi)部的載流子運(yùn)動方向，而直接通過實(shí)驗(yàn)得出：由于基極電流IB的微小變化，使集電極電流IC發(fā)生很大的變化，即利用基極電流IC的很小變化控制了集電極電流IC較大變化，這就是三極管的電流放大原理，很自然地得出了結(jié)論。再比如在學(xué)習(xí)三極管基本放大電路前，適當(dāng)?shù)貜?fù)習(xí)電學(xué)和電工電路方面的知識，學(xué)生便能很好地進(jìn)行分析計算了。技校生學(xué)習(xí)的內(nèi)容不應(yīng)太抽象，否則會挫傷他們的學(xué)習(xí)積極性。
3.立足教材，采用不拘泥于形式的教學(xué)方法
抓基礎(chǔ)，弄清基本概念，特別是在今后的學(xué)習(xí)或生活中常用的概念。弄清基本概念是分析計算的前提，是學(xué)好電子技術(shù)的關(guān)鍵之一。電子技術(shù)內(nèi)容繁雜，總結(jié)歸納十分重要，要注意：重要的不是具體的、個別的知識點(diǎn)，不是各種單一電路的簡單羅列，而是要掌握解決問題的一般方法和彼此的內(nèi)在必然聯(lián)系。只有這樣，才能舉一反三，觸類旁通，才能在不同的條件下靈活運(yùn)用所學(xué)知識。因此在學(xué)習(xí)中不斷進(jìn)行總結(jié)，學(xué)生的成績才會得到提高。
4.理論教學(xué)和實(shí)習(xí)課題相結(jié)合是最好的教學(xué)方法
學(xué)生一邊學(xué)習(xí)理論課，一邊進(jìn)行電子方面的實(shí)習(xí)課題，理論和實(shí)踐相結(jié)合，這是加深學(xué)生記憶和理解的最好方式。然而，現(xiàn)在的實(shí)際情況是理論課在第二學(xué)期學(xué)習(xí)，電子方面的實(shí)習(xí)教學(xué)則安排在第三學(xué)期，中間間隔時間過長，學(xué)生遺忘的會比較多，不利于知識的掌握。這個問題將在和實(shí)習(xí)老師進(jìn)行討論后，對實(shí)習(xí)課題的順序進(jìn)行調(diào)整。
