发布时间：2023-09-25 11:52:53
绪论：一篇引人入胜的机电一体化的定义，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
伴随着中国社会主义科学技术及市场经济快速发展，有关机电一体化系统的建造也进入了一个快速成长的黄金阶段，机电一体化的技能也逐步老练成熟。由于相关系统所处外部环境在不断变化，在机电一体化的系统中开始广泛使用智能系统，其在机电一体化技术的成长过程别是在现时期有着举足轻重的地位，同时也将进一步促进机电一体出现飞跃的发展。本文从机电一体化及智能系统的视点动身，将这两部分进行融合，剖析研究机电一体化体系中智能操控的使用。需注意的是，虽然中国机电一体化系统在农业领域及工业领域中起着举足轻重的作用，但其在实际工程过程中面临的对象存在不确定性、多层次及非线性等特点，从而给该系统的发展造成了很多阻碍。伴随着智能控制系统的使用给该系统带来了良好的外部环境，有利于其科学发展。所以在机电一体化系统中智能控制逐步受到各领域的关注重视，对其进行相关分析研究是需要的。
1机电一体化系统的概述及定义
1.1机电一体化系统的含义
机电一体化系统又被称作机械电子学，其具体内容是由多种技能进行有机结合，且在实际工作生活中进行归纳综合应用的一种综合性技能。其所有机融合的多种技术主要包括以下几种：信号改换技能、传感器技能、电工电子技能、接口技能、信息技能、微电子技能及机械技能等。
1.2机电一体化系统的基本内容原则要求组成要素
该系统的基本内容主要包括6个环节，即：a)计算机与信息技能；b)自动操控技能；c)机械技能；d)系统技能；e)伺服传动技能；f)传感检查技能。机电一体化系统的基本原则要求主要包括4个方面，即：a)能量变换；b)构造耦合；c)构造耦合；d)运动传递。机电一体化系统的基本构成要素主要包括4个方面，即：a)感知构成要素；b)结构构成要素；c)运动构成要素；d)功能构成要素[1]。
2机电一体化在煤矿机械上的应用和前景
2.1煤矿机械
增加机电一体化技术含量，提高煤矿企业生产能力。机电一体化可把有关煤炭生产的各种机械与技能科学的进行有机结合，同时将其在煤炭企业生产过程中进行综合应用。这些机械与技能有很多种，主要包括：微电子技能、传感器技能、信息变换技能、电子电工、接口技能等。在煤矿机械上的应用机电一体化可依据煤炭企业生产关键点及技能要求对相应机械设备进行设计，或对某些技术技能进行改革完善。同时，应用机电一体化还可借助智能化的操控系统从而不断增加机电一体化技术含量，有效提高煤矿企业生产能力。
2.2有效提高煤矿企业实际的生产效益
机电一体化本身具有很多特性，采煤机械具备良好的牵引能力便是其中之一。在煤矿的采煤过程中，采煤机行走时可为其提供较大的牵引力，帮助其有效攻克移动前进过程中遇到的阻力，同时还可在采煤机变频降速时进行有效制动。在煤矿机械上的应用机电一体化可把煤矿企业的能量、物流及信息融为一体，从而进一步提升整个煤矿企业实际的生产能力，有利于煤矿企业在不久的将来走向高效、安全及可持续发展道路[2]。
3智能控制的概述及定义
3.1智能控制的含义
智能控制其本质指的是在没有人进行干预的状况下，可自主自立地驱动相关智能机械做到对目标进行有效操控的一类自动操控技能。其是借助计算机进行人类智能拟的一类重要范畴，主要针对比以往传统控制更加复杂多样的操控任务和目的，给目前中国社会各大领域的发展提供了更加广泛的适应空间，同时有效解决了传统操控不能完成的复杂体系的操控。以往传统的操控仅归属于智能操控的一个简单环节，是智能操控最底层的组成部分。智能操控的理论基础有很多，如主动操控论、信息论、人工智能及运筹学等。其属于一项由多种学科彼此相互穿插所构成的学科。
3.2智能控制的基本特征
智能控制的基本特征主要包括以下7个方面，即：a)其具有组织性特点，核心主要是由高层来进行有效控制的；b)智能操控具有变构造特色；c)其智能控制器具备非线性的特点；d)智能操控系统可达到多样性方针的高性能要求；e)智能操控系统具备总体自寻优的特点；f)智能操控系统属于一种新兴的研讨课题；g)智能操控系统归属于一种边缘交叉的学科。
3.3智能控制的基本类型
智能控制的基本类型主要包括以下7个方面，即：a)专家操控体系（ExpertSystem）；b)进化核算与遗传算法；c)人工神经网络操控体系；d)组合智能操控办法；e)分级递阶操控体系；f)复合（混合）或集成操控；g)学习操控体系。
3.4智能控制的发展趋势
这些年，智能操控技能在世界上很多国家都取得了较大的发展，甚至很多已进入实用化及工程化的时期。不过智能操控技能作为一种新式的理论技能，目前依然处于发展阶段。但伴随着计算机技能及人工智能技能的快速成长，智能操控也一定会在不久的将来走进一个属于它的新时期。机电一体化系统中往往会应用很多技能，其中最常用的便是神经网络、专家体系及遗传算法等相关技能，这些技能彼此之间相辅相成、相互依存。而目前机电一体化方面未来的主要发展趋势便是广泛使用智能控制系统，因为其具备很多良好的特性，有利于机电一体化健康发展，如其具备极强的适应性、组织及学习功能等[3]。
4智能控制在机电一体化系统中的应用
自20世纪90年代后期开始，机电一体化系统开始往智能控制方向发展，从而打开了机电一体化系统应用智能控制的新时代，该系统将来发展的主要方向一定是以智能化为主，其将直接影响到机电一体化系统的全体水平。
4.1智能控制在机电一体化系统机械制造过程中的应用
机电一体化系统中包括很多环节，其中机械制造便是重要的环节之一，把计算机辅佐技能和智能操控技能进行有机融合的技术便是目前最领先的机械制作技能，往智能控制方向发展，借助科学的计算机技能来代替部分脑力劳动，来模仿人们有关机械制作的行动，这是其最终的意图目标。同时，智能操控技能可借助神经网络体系的核算方式来动态模拟制作机械的详细过程。对所搜集到的数据经过传感器融合技能来进行预处理，然后操控修正模式中的有关参数数据。智能操控在机械制作中的应用环节有很多，其中主要包含以下几种：智能学习、智能监控与检查、智能诊断机械故障及智能传感器等。
4.2智能控制在机电一体化系统数控领域中的应用
伴随着中国社会主义科学技术的快速发展，各大领域对机电一体化系统的数控技能也逐渐有着越来越高的要求标准，不但需要其实现很多智能功能，还需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，从而促使其数控技能完成智能监控、建立智能数据库及智能编程等意图，在机电一体化系统中的科学应用智能操控技能就可完成这些任务。例如借助专家系统能综合解决数控领域里的很多问题，如难以确定及结构不明确的算法等；使用推理规则可有效推理数控现场的部分数控故障熟悉信息，得到某些指导性建议从而有利于数控机械的维修等。
4.3智能控制在机电一体化系统机器人领域中的应用
机器人在动力系统中存在很多自身的特点，如时变性、强耦合及非线性等，而多边变性及多任务性是机器人在控制参数的系统容易体现的特征。这些特点有利于智能操控技能的使用。现在机电一体化系统机器人领域中使用智能操控技能主要体现在下面四大环节：a)机器人在视觉处理及多传感器信息融合这两方面能实现智能操控；b)可智能控制机器人的手臂动作及相关姿态；c)经过专家操控体系可科学定位、建模、计划及监测机器人所处的运动环境，从而进行相关的控制及探究；d)可以智能控制跟踪机器人的行走轨迹及走路等。
4.4智能控制在机电一体化系统建筑工程中的应用
智能控制在机电一体化系统建筑工程中的使用主要体现在以下两个环节，即：a)能智能操控建筑物内的空调，例如能智能控制有关空调的风阀，不仅能有效保证建筑内空气质量，还能大幅度减少浪费能量的现象发生；同时还可经过比例积分来对其闭环方法进行调整，从而有效设置在冬季和夏季时空调的使用模式；b)可经过计算机联网和通信实现智能操控所有照明系统，如智能操控照明体系的节能、照明时刻及照明逻辑等。
4.5智能控制在煤矿机电一体化系统中的应用
煤矿机械所处工作环境一般情况下比较恶劣，往往都是在井下进行作业，从而导致煤矿机械容易被恶劣的环境侵袭，同时还可能会遭受各种采煤冲击及振动的干扰。由此可知，井下作业具有某种程度的危险性，同时还需要煤矿机械能适应各种环境并达到高产的要求。而应用智能控制技术就可将井下作业的危险性大幅度降低，从而在某种程度上确保其安全性。
5结语
由20世纪90年代后期以来，机电一体化系统已逐步开始往智能控制方向发展。针对智能控制在机电一体化系统中的应用做了详细讲解，阐述了有关机电一体化系统的概述定义、原则要求、基本内容及组成要素等。介绍了智能操控的概述及定义、基本类型、发展趋势及基本特征。在机电一体化系统中很多领域都可使用智能控制系统，如：煤矿机电、机器人领域、数控领域、统建筑工程及机械制造过程等。
作者:庞海龙 单位:同煤集团机电管理处
参考文献：
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0376-01
前言
机电一体化技术是近年来逐渐发展起来的一门技术，也是我国科学技术水平提高的重要表现，机电一体化技术在各个领域都有所应用，尤其是在机械工程领域上的应用更是广泛，使得工业生产由机械电气化逐渐变为机电一体化，取得了显著的进步。基于机电一体化技术在机械工程领域中的应用，使得机械工程无论是从技术上，还是从产品的结构和性能上来讲，都是有质的突变的。现如今机电一体化技术在各个国家都受到了很高的重视，在我国更是如此，现今人们已经发现了机电一体化技术的的重要作用，对人们的日常生活、众多领域的发展、乃至国家经济的发展和军事的发展都有一定的影响。为此本文针对当前机电一体化技术在机械工程上的应用情况进行了简单的介绍，对其发展趋势进行展望，希望能够使机电一体化技术在机械工程上能够被更好地应用，进而促进我国经济的发展和综合实力的增强。
1.应用背景知识介绍
1.1 机电一体化的定义
机电一体化技术主要就是采用电子控制系统将机械与电气一体化相结合，这一技术具有很多显著的优点，在机械工程领域中被广泛的应用，并且具有很好的发展趋势。相关人员一直在努力研究这一技术，希望能够将机电一体化技术更好地应用到机械工程领域中，为其发展带来一定的帮助。但是这一研究内容开展的前提条件是必须对机电一体化技术有明确的了解，这样才能够更好地开展相应的研究工作。首先就需要对机电一体化的应用背景知识进行简单的介绍，机电一体化具有明确的定义，就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软件结合起来所构成的系统的总称，机电一体化技术就是将这一系统使用到某些领域的方法。机电一体化技术之所以取得显著的进步，在机械工程领域中被广泛应用与这一技术的本质是具有紧密的联系的。机电一体化技术并不是一项单一的技术，而是由机械技术、信息技术以及电子技术等多项技术结合到一起的复合型技术，具有很强的功能，在各个领域中都能够被应用。
1.2 机电一体化的特点
机电一体化还具有其显著的特点，那就是这是一项综合的技术，包括机械技术、电子技术、信息技术、软件编程技术等多项非常重要的技术，而且这些技术在相互配合发挥作用时也是具有其明显的优势的。一般某一项技术在被应用时都是结合实际的情况发挥单一的作用，而机电一体化技术则会根据想要到达的不同的完成目标而对系统进行优化，其中所包含的各项技术会相互配合完成指定的工作，不需要很多的技术分别工作就能够完成不同产品的生产工作。机电一体化技术的这一特点使其不断处于发展状态中，并且在机械工程领域的应用过程中也是明显体现出了优势，具有多功能、高质量、低能耗等一系列的优点，具有很高的应用价值，在机械工程领域中自然得到了很高的重视。
1.3 机电一体化技术在机械工程上的应用
之前一直在介绍机电一体化技术的定义和所具备的特点和优势，在机械工程上被广泛的应用，为这一领域的发展也带来了很大的帮助，为此需要对机电一体化技术在机械工程上的应用情况进行具体的价绍，这样能够更加清晰地体现出机电一体化技术的研究与使用的价值。首先，机械工程的工作状态是非常复杂的，组成结构较多，任何一个环节出现问题都会对整个工程的质量造成严重的影响，而且对其进行维修也需要大量的费用，会增加成本，而机电一体化技术能够运用到电子监控中，及时发现所存在的一些问题，并且对其进行解决，为工程质量的保障提供了巨大的帮助，也能为其减少很大一部分维修的费用，这是其应用的方面之一。除此之外，机电一体化技术还能够用于电子节能控制器的研究中，将利用机电一体化技术研制出的点子节能控制器用于机械工程中，能够发挥节能的作用，既节约了资源，减少了机器的磨损状况，同时还能够提高工作效率，具有非常重要的意义。除了这些以外，机电一体化技术还能够被应用到机械工程上的很多方面中，为机械工程的发展带来帮助。
2.机电一体化在机械工程上的发展趋势
2.1 发展的微机化
了解了机电一体化技术的基本内容和在机械工程上的应用情况，可以知道机电一体化技术是具有很高的研究价值和使用价值的，在机械工程上也具有很好的发展趋势，所以需要了解这些趋势，对机电一体化技术在机械工程领域上被更好地应用具有很大的帮助。机电一体化具有一个非常明显的发展趋势，那就是微机化，将微机械技术、微电子技术和软件技术相互结合，微机化的机电一体化技术所生产出的产品体积小，使用起来比较灵活，能够被应用到更多的领域中去，而且所需要的能量也是相对较少的，具有节能高效的作用。
2.2 发展的绿色化
绿色发展是如今很多领域发展过程中都在倡导的主题，也是社会发展的需求，经济的发展使得人们的生活水平得以提高，导致与此同时环境却遭到了严重的破坏，在这一时展的大背景下，机电一体化的产品必须具有绿色化的特点，这是其主要的发展趋势。机电一体化产品的绿色化指的就是产品的生产过程中对环境不造成污染，资源不造成浪费，当产品使用过后能够进行回收处理，最大限度地节省资源、保护环境。这也是国家目前所倡导的，机电一体化技术在机械工程中的应用也非常符合我国的国情以及国家相关政策的倡导，所以具有很好的发展趋势。
2.3 发展的智能化
机电一体化技术与其他机械方面的技术相比有一个非常大的差别，也是其具有的独特的优势，那就是具有智能化的特点。机电一体化技术所生产出的产品能够模拟人类智能，基础是控制系统，还能够辅以心理学、生理学等多方面人的特点，模拟人的思想和做事的方法，生产出智能产品，代替人去完成一系列的工作，最终实现机器代替人完成劳动生产活动的任务。这是机电一体化在机械工程中的一个发展趋势，也是相关研究人员一直在努力研究的一项内容，通过国内外机电一体化技术在机械工程中的应用情况可以推测出这一发展趋势是非常有可能得以实现的。
3.结语
通过本文的简单介绍，可以对机电一体化这一现如今受到广泛使用的技术有一个大致的了解，这一技术是众多科学技术共同发展所取得的成果，在机械工程中具有非常重要的作用。本文对机电一体化技术在机械工程中的应用情况以及发展趋势都进行了相应的介绍，机械工程领域的发展离不开机电一体化技术，所以要清楚其发展趋势，对这一技术在机械工程中的应用进行优化，促进机械工程的快速发展，同时对我国的经济发展和技术水平的提高都具有非常显著的帮助。
机电一体化技术是很多技术的融合，如果能够有效的利用这项技术，不仅能够提高工作效率，还能减少消耗，因为机电一体化技术最重要的特点就是功能强、质量好、准确度好以及消耗低，因此发展机电一体化技术对我国未来的经济发展起着关键性的作用，为此，笔者就机电一体化系统的仿真发展趋势进行探讨。
一、机电一体化定义
我们所说的机电一体化也通常被称作机械电子学。通常情况下，学者都认为机电一体化是一种将各种技术融入在机电产品中的学科，这是种学科需要机械学以及信息科学等学科相互融合而形成的。从这个简单的定义中，我们可以总结三点：第一，机电一体化学科并不是独立存在的，它是电子学科等相互融合的结果；第二，机电一体化的定义会随着时代的发展而发展，以前的机电一体化技术注重的是机械与电子的融合，而现代社会的机电一体化，是机电产品与很多学科的融合，所以我们有理由相信，科技的进步会使机电一体化与更多的学科相融合，发展出更强大的技术；第三，机电一体化并不是各个学科之间的简单相加，它是各种学科有机融合的产物，注重的是学科技术在机电产品中有效的结合，从而使机电产品发挥最大的效用。
二、机电一体化技术应用现状
制造业是应用机电一体技术最为广泛的行业，这个行业同时也是很多国家的支柱产业，因为无论是军事，还是政治都需要制造行业提供机电产品，因此各国都在机电一体化技术上投入了大量的资金，希望本国这项技术在世界上能取得领先地位。
日本的机电一体化技术发展的成果很显著，尤其是在工业机器人方面，他们将计算机芯片等技术与机电产品有机的融合起来，制造成功了能与人进行视频，并且拥有触觉的智能机器人，当现场发生故障时，智能机器人能够监测到故障并且及时的处理，不仅减少了故障发生的概率，还节约了人力物力成本的支出，最为关键的是，避免了相关人员因为维修设备而出现意外事故。西欧国家也出台了相关的政策来支持这项技术的发展，希望工厂能够实现全面的自动化，而美国在这方面也加快了研究的步伐，希望通过这项技术能够减少产品生产周期，进而提高经济效益。
而我国作为世界上最大的发展中国家，在技术水平方面还远远落后于上述的发达国家，但也因此说明了我国在机电一体化技术方面有更大的发展空间。近些年来，因为金融危机的影响，是我国充分意识到了发展机电一体化的重要性，并且意识到了机电一体化技术对我国经济发展有着不可替代的作用，国家和企业都加快了研究的步伐。针对我国目前发展状态，国家提出了优先研发机电一体化的6项关键技术，如今我国已经取得了显著的成效，比如数控技术经过多年的研究发展，我国几乎完全掌握了这些技术的要领，并且建立了数控开发与生产为一体的基地，最为关键的是培养很多数控技术方面的人才，在数控技术这一领域，已经形成了属于自己的产业，成果很显著。这些成果也为我国未来发展机电一体化技术奠定了基础，提供了参考。
三、仿生硬件的容错技术新思路
基于仿生硬件的容错研究，对建立借鉴生物进化机制的硬件容错新理论，提高硬件系统的可靠性具有重要意义。
1、胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理
仿生硬件可以分为进化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也称为胚胎电子系统，是模仿生物的多细胞容错机制实现的硬件。胚胎型仿生硬件的容错体系结构，主要由胚胎细胞、开关阵和线轨组成开关阵，根据可编程连线的控制信号完成开关闭合，控制线轨内各线段的使用，胚胎细胞包含存储器、坐标发生器，换向块、功能单元、直接连线、可编程连线、控制模块等存储器用于保存配置数据位串，并根据细胞状态和坐标发生器计算出的结果，从配置位串中提取段经译码后，对胚胎电子细胞的换向块和功能单元进行配置，坐标发生器根据4个细胞最近两侧（左侧和下侧）邻居细胞的坐标为其分配坐标。
2、胚胎型仿生硬件实现容错的策略
为了实现对故障细胞的容错，常用的容错策略有两种：行（列）取消和细胞取消策略，通过记录有错的单元位置，重新布线，用其他各用的单元来代替但是对于连线资源故障，这此策略并未给出相应的对策，在深入研究胚胎仿生硬件容错体系结构的基础上，本文提出种针对线轨故障的容错策略：
2.1行（列）取消策略在行（列）取消中，若个细胞出错，则它所在行（列）的所有细胞都将被取消，而该行（列）细胞的功能将被其上行（右列）的细胞所代替，即当一个细胞出错时，细胞所在行（列）上移（右移）到 一个备用行（各用列）来代替它当前的工作。
2.1细胞取消策略在细胞取消中，用各用细胞代替故障细胞分两个阶段当某行的出错细胞数超过各用细胞数时，整行被取消，行细胞上移，用备用行取代出错行的功能
四、新时期机电一体化技术展望
机电体化是多学科的交叉融合，综合了机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等技术，其发展进步依赖并促进了相关技术的发展，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值，新时期机电体化技术呈现智能化、系统化、微型化等发展趋势。伴随着智能技术的发展，机电体化技术也呈现智能化发展的趋势智能化即要求机电产品有定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力，如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/0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。
五、结语
综上所述，我国的机电一体化技术已经取得了显著的发展，国家的重视以及科技的进步使得这项技术拥有更大的发展空间。虽然我国技术水平总体上落后于发达国家，但是因为经济全球化不断深入，各国在技术领域也必然会加强合作，共同促进世界经济的发展，再加之，我国已经培养出很多机电一体化专业的人才，这为我国机电一体化未来的发展储备了充足的人才。本文是笔者多年的机电一体化系统操作经验的总结，希望为机电一体化系统的仿真技术研究人员提供借鉴，为我国机电一体化技术发展的更好提供参考。■
参考文献
