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中圖分類號：TH-39 文獻標識碼： A
隨著現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。“機電一體化”意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。
一、機電一體化技術基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化的核心技術
1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5、傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
三、機電一體化的發展進程
1、數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2、微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3、激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
四、機電一體化的發展方向
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
1、智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、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思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2、網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3、自動化：所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。
4、綠色化：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。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產品，具有遠大的發展前途。
關鍵詞：機電一體化；數控機床；應用
中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A 文章編號：
前言
隨著經濟社會的不斷發展和科學技術的更新進步，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。由于大規模集成電路和超大規模集成電路的出現，特別是微型電子計算機的空前發展，促進了機械技術和電子技術的相互交叉和相互滲透，并使機械技術和電子技術在系統論、信息論和控制論的基礎上有機地結合起來，形成了機電一體化技術。數控機床作為機電一體化產品的典型代表在當今制造業中扮演著非常重要的角色，本文就機電一體化在數控機床中的應用進行分析探討。
1 機電一體化的基本概念
機電一體化的基本概念是根據系統功能目標和優化組織目標。機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展。由此而產生的功能系統---機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。機電一體化是從系統的觀點出發，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內容。并使整個系統最優化的系統工程技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱，是綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值。具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，還能賦予許多新的功能。其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，但是發展到機電一體化后。“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。因此，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。
2 機電一體化在數控機床中的應用
2.1 機械設計技術的應用
機械技術是機電一體化的基礎。在機械與電子相互結合的實踐中，機電一體化不斷對機械設計技術提出更高的要求（如結構更新穎、體積更小、質量更輕、精度更高、動態性能更好等），使現代機械技術相對于傳統機械技術發生了很大改變。所謂數控機床，它主要還是一臺用來加工零件的設備，但其在應用機電一體化之后，已不再是原來意義上簡單的機床。數控機床的主傳動、各個坐標軸的進給傳動都由單獨的伺服電動機驅動，并且各個坐標軸之間的運動關系通過計算機來進行協調控制。數控機床的機床本體部分相對于以往的普通機床做了很大的改進，主要包括以下幾點：（1）采用了全封閉或半封閉防護裝置。數控機床采用封閉防護裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來意外傷害。（2）采用自動排屑裝置。數控機床大都采用斜床身結構布局，便于采用自動排屑機，排屑方便。（3）主軸速高，工件裝夾安全可靠。數控機床主軸箱大都由電主軸或傳統機械主軸單元加變頻電動機和變頻器組成，以適應更高的轉速要求；采用液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強度。（4）可自動換刀數控機床都采用了自動回轉刀架，在加工過程中可自動換刀，連續完成多道工序的加工。（5）主、進給傳動分離。數控機床的主傳動與進給傳動采用了各自獨立的伺服電機，使傳動鏈變得簡單、可靠。同時各電機既可單獨運動，也可實現多軸聯動。這些都是機電一體化總體設計技術和機械設計技術的成功應用。
2.2 自動控制等技術的應用
在數控機床中，主要采用高精度定位控制、速度控制等自動控制技術，來保證數控機床的正常運行。信息處理技術包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出，它們大都依靠計算機來進行，因此計算機技術與信息處理技術是密切相關的。所謂數控機床，其與普通機床的最大區別即在于“數控”，數控就好比給一臺機器裝上了一個“腦袋”，這是機電一體化應用中最為普遍的一點，同時它也是數控機床的核心。這部分集合了計算機技術、信號變換技術、軟件編程技術等多項機電一體化技術，通過接收操作者通過輸入裝置輸入的加工機電一體化在數控機床中的應用信息，經數控裝置的系統軟件或邏輯電路進行譯碼、運算和邏輯處理后，發出相應的脈沖到伺服系統，以驅動機床。如廣泛應用于數控機床的可編程控制器（PLC），它主要是接收數控裝置的 M、S、T 指令，對其進行譯碼并轉換成相應的控制信號，控制輔助裝置完成機床的相應開關動作，同時接收操作面板和機床的 I/O 信號，送給數控裝置，經其處理后，輸出指令來控制數控裝置的工作狀態和機床的動作。數控機床中，計算機與信息處理裝置指揮整個產品的運行，信息處理是否準確、及時，直接影響到產品的質量和效率。
2.3 執行與驅動技術的應用
數控機床中的伺服系統主要包括主軸驅動單元、進給驅動單元、主軸電機和進給電機等，完成接收數控裝置輸出的指令信息，經功率放大后，驅動機床執行機構按規定的路徑運動，以加工出符合要求的零件。伺服驅動技術的主要研究對象是執行元件及其驅動裝置。執行元件一方面通過電氣接口與數控裝置相連，以接收數控裝置的控制指令；另一方面又通過機械接口與機械傳動和執行機構相連，以實現規定的動作，因此伺服驅動技術是直接執行操作的技術，對機電一體化產品的動態性能、穩態精度、控制質量等具有決定性的影響。伺服系統在數控機床中的成功應用，使得數控機床具有較高的精度與穩定性。
2.4 檢測與傳感技術的應用
在數控機床中測量與反饋是由檢測元件和相應的電路組成，它們將檢測到的信號反饋至比較電路，經信號比較和信號放大驅動機床，以準確的速度做準確的定位。這是由于檢測與傳感技術是機電一體化的關鍵技術，它主要是將所測得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號燈轉換為統一規格的電信號輸入到信息處理系統中，并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式和動作幅度。傳感與檢測技術是數控機床不可或缺的一部分，它實現的是數控機床自身的實時監控與檢測，保證每一個行動都按照下發的指令去操作，從而有效地保證了機床的正常運行與產品的質量。
結束語
隨著經濟社會的不斷發展和科學技術的更新進步，和微電子技術突飛猛進的發展，計算機本身也發生了巨大變革。以微型計算機為代表的微電子技術逐步向機械領域滲透并與機械技術有機結合所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能、生產方式及管理體系均發生了重大改變，從而使工業生產進入了一個嶄新的“機電一體化時代”。機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻：
［1］袁中凡.機電一體化技術［M］.北京：電子工業出版社，2006
關鍵詞：機電一體化；概念；核心技術；應用
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文獻標識碼：A 文章編號：
一、機電一體化的基本概念 機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。
二、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：
機械本體技術。
現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
傳感技術。
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系。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
信息處理技術。
為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
驅動技術。
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件- 傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
接口技術。
為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。
（六）軟件技術。
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
三、與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。 （一）使用安全性和可靠性提高。
機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。（二）生產能力和工作質量提高。
機電一體化產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，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。 （三）使用性能改善。
機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作（四） 具有復合功能并且適用面廣。
關鍵詞： 機電一體化； 特點； 發展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）06-0113-02
一、機電一體化的基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化的發展概況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
1．機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
2．動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
3．傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
4．信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。
5．執行機構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。執行機構是實現產品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調，共同完成所規定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。
四、機電一體化的發展趨勢
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、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思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，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，則是完全可能而又必要的。
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是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
4.微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5.綠色化
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產品，具有遠大的發展前途。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。
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。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
參考文獻：
[1] 李建勇．機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004．
關鍵詞：機電一體化；傳感器；檢測技術
中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0100-01
目前，我國在傳感器上的研制與傳感檢測技術的應用已經有所成就，但是與外國的很多先進技術還具有很大的差距。機電一體化是現代科技發展下的產物，它在各個領域都有所應用，并且起著非常大的作用。本文主要介紹傳感器與檢測技術的基本概念，和傳感器檢測技術在機電一體化系統中的具體應用及發展趨勢。
一、傳感器與機電一體化的介紹及聯系
（一）傳感器的概念
在工程作業中，能按照固定規律將一種量轉換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具，我們稱它為傳感器。傳感器和人類的器官有相同點，并且在人類器官上有所延伸。在信息化的社會中，人們通常也利用傳感器檢測力、壓力、速度、溫度、流量、濕度、生物量以及更多的非電量信息來促進生產力的發展。
（二）機電一體化的簡介
日本機械振興協會經濟研究所對機電一體化提出的解釋在國際上被首次認可，也可以說是機電一體化的初步定義，“機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機融合而成的系統總稱”。從它的定義上能看出，機電一體化技術涉及到了很多方面，例如，機械制造技術、測試技術、人工智能技術、微電子技術等等。
（三）傳感器與機電一體化的聯系
傳感器技術在機電一體化中起到非常關鍵的作用，它不僅能控制機電一體化系統的正常運作，還能在各種程度上為機電一體化提供相關運作的信息。在具體的操作上，傳感器主要的作用是檢測機電一體化系統自身、操作對象以及作業環境。從此可以看出，克服種種自身與環境帶來的影響，并且能夠準備，快捷的獲取到所需的信息，才能使機電一體化系統的工作效率提高。所以，沒有傳感器對信息精確、快速的處理，就沒有機電一體化的高水平工作效率。機電一體化在某種程度上帶動了自動化技術的發展，而傳感器技術水平的高低，很大程度上影響著機電一體化的自動功能，傳感器技術水平越高，自動化水平就越高。
二、傳感檢測技術在機電一體化中的具體應用
（一）機器人需要傳感器
機器人是自動化科技的代表產物，它的自動化程度在某些方面實現了很大的突破。它之所以具備良好自動化功能，在操作中能夠準確無誤，其中主要原因是傳感器的作用。傳感器在機器人內部感知到自身、外部或者操作對象的狀態，從而對信息進行處理，比如，速度、加速度、方向、位置等等。
（二）機械加工過程的傳感檢測技術。
1.切削過程和機床運行過程中的傳感技術應用
切削過程中，傳感器的主要作用是對提高切削過程的效率、制造成本和對金屬材料的切割的檢測。傳感器通過對切削力、切削過程振動、切削過程的聲音發射和切削過程中電機的功率等傳感參數的檢測，來對切削過程中的切削力、振動的變化進行有效的辨識。在機床的運行方面，傳感器的主要是對驅動系統、溫度的監測與控制、軸承和回轉系統以及安全性進行跟蹤檢測，其檢測結果具體有機床故障停留時間、工件的粗糙程度、加工過程中的準確度和精度、液的流量和機床的運行狀態等傳感參數。
2.工件加工過程的傳感
對工件的過程監視是傳感器在工程與研究中最早的應用，同時在此中也是應用最廣泛的，但在很早的時候傳感器技術在工件制作的過程中只起到對質量的監控，直到20世紀80年代，傳感器才同時應用在工件的識別和安裝位置上。主要表現在檢測用來加工工件的工作過程是否符合工件加工的標準程序、即將被加工的工件是否是當前要求被加工的工件、工件所安裝的具置是否是當前工件要求安裝的位置。
（三）傳感器在數控機床上的應用
數控機床的主要工作過程是利用數控技術中的數字信號對機床的工作過程進行控制，也就是說將刀具的具體運行過程與路線以數字信號的形式記錄下來，然后經過系統的識別發出信號，使機床上的工件與刀具產生相對運動，從而加工出達到標準的零件。
三、傳感檢測技術的地位和作用
傳感檢測技術不僅是機電一體化中不可缺少的技術，也是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。在很大程度上傳感器的檢測技術影響著自動化系統的質量。在一個自動化系統中，只有利用傳感器的檢測技術對各方面參數進行檢查，才能使整個自動化系統正常的工作。在科技高速發展的今天，不論是生活中還是生產中都能利用到檢測傳感技術。例如，部分儀器設備、辦公設備、家電中的計算機繼承制造系統、CNC機床、大型發電機等等。在國防事業和裝備武器上，傳感檢測技術同樣有著重要的作用。可以看出，傳感檢測技術在提高生產設備和系統安全經濟運行監控檢測手段、控制產品質量等方面都推動了社會生產力和科學技術的發展。總的來說，無論從宇宙到陸地，從陸地到海洋，從頂尖技術到基礎知識，從復雜的大型自動化設備到社會中每個細節，傳感檢測技術都扮演著重要的角色。
四、我國傳感器技術的發展方向
精度的發展：在原有的基礎上研究出更加具有靈敏度、準確度、靈活性的傳感器；可靠性的發展。傳感器的抗溫度性能、抗壓力性能、抗干擾性能都是影響傳感器可靠性的關鍵因素，所以我們應該注重這些因素，增強傳感器的可靠性；微型化發展：努力開發出更好的材料與技術使傳感器微型化的理想成為現實；節能性發展：傳感器的工作是建立在電源的基礎上的，既耗費能源又費時費力。所以我們應該努力研制出不靠電源的傳感器。
總之，雖說目前我國在傳感器上的研制與傳感檢測技術的應用已經有所成就，但是與外國的很多先進技術還具有很大的差距。所以，我們應該從研究手法和設備上做出提高，從而使傳感器與檢測技術在整體的運用上有所增強。
參考文獻：
隨著現代科學技術的不斷發展和進步，我國的社會經濟建設得到了很大的提高，其中機電一體化技術的逐步發展和成熟應用，為我國的經濟發展提供了強有力的動力，成為我國經濟發展中的重要技術支撐。本文從機電一體化的基本內涵入手，分析該技術在汽車制動系統中實際應用，以期為汽車的生產制造提供有意義的參考。
【關鍵詞】汽車制動系統 機電一體化 應用
近些年來，隨著我國科技的迅猛發展，以及計算機應用的全面普及，促進了機電一體化學科的產生。在機械制造業中，機電一體化以其獨特的優勢，不僅有效提高機械制造的生產效率，更可以為產品質量保駕護航，從而發揮著無可替代的作用。
1 機電一體化的基本概念
機電一體化又被稱為機械電子學，是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門獨立的交叉學科，具有較強的綜合學科性質，內容豐富，涉及面廣。目前，機電一體化發展方向主要指向智能化、模塊化、網絡化、微型化以及系統化等。
機電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項特點：
1.1 安全系數高
通過設置警報系統、安裝檢驗以及保護程序，可以有效應對突發事件，通過開啟安全防護模式的方式，避免安全事故發生和減少事故造成的損失。
1.2 精確性好
由于機電一體化的數字化特征相當明顯，對于機械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產的性能。
1.3 簡單高效
通過運用數字加工和程序編輯等計算機應用技術，機電一體化能夠快速完成機械的制造與加工，使用性能相對較高。
1.4 功能多樣
由于機電一體化本身就脫胎于多門學科的融合，應用范圍相當廣泛，而且具有較強的適應性，其市場前景值得期待與展望。
2 汽車制動系統中機電一體化的應用背景
自從一百多年前汽車發明以來，汽車制動系統歷經數個發展重要階段，逐漸由最初的一組簡單的機械制動裝置演變為傳統油液制動系統與防抱制動系統（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對安全出行的要求越來越高，加之汽車生產行業競爭的日趨激烈，汽車質量和性能越來越成為人們購車、用車的重要參考依據。作楸U掀車行駛安全的汽車制動系統，其重要地位是不言而喻的，因此對于汽車制動系統的進一步優化發展的呼聲也日益增長。在此情況下，機電一體化技術的成熟給汽車制動系統的改進和完善提供了全新的思路，通過在汽車制動系統中應用機電一體化技術，用電路控制替代油液控制的全新系統將隨之出現，從而實現汽車制動系統的跨越式發展。這個系統，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過數據傳遞電信號，從而有效縮短了汽車制動反應的時間間隔，該技術被稱為BBW系統。
3 在汽車制動系統中機電一體化的應用技術
3.1 相關主要技術
機電一體化涉及的主要技術，包括以下幾種類型：
3.1.1 基礎技術
機電一體化的基礎，仍然離不開機械技術，但BBW系統的機械技術，不同于傳統的機械技術，其對于精密性的要求相對較高。由于運用了機電一體化的技術，電子技術逐漸取代了過去許多由機械來實現的操作，而電子技術的特殊性和自身局限性，決定了對數字及信號的控制的精密性要求更高。
3.1.2 信息技術
信息技術的主要內容，是對信息進行數字化管理，通過傳輸汽車零部件的各項數據，統一在信息處理器中進行集中處理，并經過系統控制技術，提高信息管理的質量和效率。
3.1.3 傳感技術
在經過測量信號檢測器后，由信息處理裝置接收各項參數，從而保障設備的數據信息的快速全面處理。
3.1.4 自動控制技術
自動控制技術能夠幫助對汽車進行精準定位，并且能夠自動調節汽車的狀態，提高汽車運行的穩定系數和安全性能。
3.1.5 驅動技術
在該技術中，機電一體化主要是根據控制系統發出的指令，由執行元件完成傳達任務，一方面將指令傳達給執行組織，另一方面將執行效果回饋控制系統。
3.2 BBW系統的核心技術
BBW系統的重要組成部分，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械，因此可以減少傳感設備以及管線通道。
BBW系統運作的主要原理，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行傳輸，信號傳輸的終端是電路控制板塊，再經電子控制機械的功能單元啟動電機部位。此時，經過皮帶、齒輪等機械裝置的相互作用，絲桿開始發生旋轉，沿著其旋轉的方向，止推螺母進行移動，并且在移動的過程中與制動品的活塞部位發生摩擦，進而壓制制動的摩擦片，將其壓制在制動盤當中。上述這一系列動作完成時，也就實現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，就要松下制動腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉的反方向自動恢復原來的狀態，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生而使密封圈恢復初始狀態，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系統的相關技術
BBW雖然給汽車制動系統帶來了相當大的變革，但同時也存在一些亟待解決的問題。一是控制系統的失效處理問題。由于不存在獨立的主動備用制動系統，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故障，都需要一個備用系統以保障制動的基本性能，在電子控制單元發生故障時，自行啟動且不會影響到現有系統的完整性。二是抗干擾處理問題。目前的抗干擾技術主要分為兩種，即對稱式和非對稱式的抗干擾處理技術，能夠為汽車在行駛過程中減少和避免其他信號的干擾提供充分的保障，但各有各的優點和缺點。三是控制系統的模塊化處理。由于不同的車型對軟件和硬件的需求不同，如何實際汽車制動系統的兼容性，以適應各種車型的需要，從而實現模塊化處理，是一個重要的難題。
4 結語
BBW系統的應用，能夠在最大限度范圍內提高汽車制動的安全性，對汽車制動系統的未來發展具有十分重要的作用。BBW是未來制動控制系統的發展方向。尤其是近年來隨著電子元件成本的一路下滑，機電一體化已經不再是難以企及的高昴技術與設備，不僅是汽車制造業，更會在各行業領域中得到廣泛的運用，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
關鍵詞：機電一體化 主功能 動力功能信息處理功能 控制功能
一、機電一體化的基本概念
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。
（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產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，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。
（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。
（四） 具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。
（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品， 可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎， 因此對機械結構提出了更高的要求， 需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
（三）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
【關鍵詞】系統教學法；機電一體化；應用
1.引言
機電一體化技術是我國經濟社會發展的重要基礎和保證，在推動我國經濟社會發展中起到了重要的作用，同時越來越高的自動化水平也是目前世界經濟社會發展的一個重要趨勢。機電一體化，主要是指將機械、電子、通信、控制等方面的內容整合在一起，是實現工業化機械控制的自動化管理的重要途徑，其發展呈現出顯著的智能化、自動化趨勢。然而，由于機電一體化教學具有較為復雜的課程設置和枯燥的課程內容，因此在實際的課程教學中很難充分的調動起學生的積極性，對于實際的教學效果也就大打折扣。系統教學法的應用可以推動機電一體化教學的實際應用化發展，使得教學的內容更加切進實際，對于提高教學的效果具有很大的幫助。
2.系統教學法
系統教學法，指的是整個的教學實踐的過程是以一個系統化的教學平臺為基礎的，并且根據機電一體化培養方案對學生從系統化的角度進行知識的講解和分析，以加強學生對于知識的理解能力和對于知識學習的興趣。系統教學法的主要特點是能夠立足于一個系統化的概念，將全部的教學實踐都集中于這個系統化的概念周圍，在教學中樹立起一個系統化的概念，以更好的幫助學生建立起對于課程知識的整體、系統化的結構，形成對于所學知識的貫穿和連貫，其強調的是學科知識學習的整體性和系統化。
系統教學法的實現是基于系統化的概念，學生在通過系統化的知識學習后，能夠將所學到的知識轉移到另外一個系統中，并且結合系統中不同部分之間的關聯，對整個系統的各個部分的功能和作用進行詳細的研究。運用系統教學法對于任課教師提出了更高的要求，其不僅要求教師具備較高的專業技能和理論知識，同時還需要教師在教學的環節中充分調動起學生參與課堂教學的積極性，同時在教學的過程中不斷的給學生灌輸技術學習和終身學習的思想。對于培養學生的社會競爭能力，提高學生參與社會實踐的積極性有著重要的作用。尤其是在未來的工作中，所要涉及到的知識和內容較多，系統化的學習有利于學生今后的進一步學習。
3.系統教學法在機電一體化教學中應用的必要性
在以往的傳統機電一體化教學實踐中，通常情況下是設置某一門課程作為整個教學的中心，過分的追求該課程的教學完整性，對于整個的課程教學體系則容易忽略，因此，也就造成了機電一體化教學缺乏基本的系統性和完整性。然而，系統教學法正是克服了傳統教學法的這一缺點，其運用系統化的觀點對整個教學環節進行理解，從整體的角度對知識點進行串聯，打破以前的學科阻隔，對于培養學生的系統化、整體的思考能力有著十分重要的意義。針對機電一體化的傳統教學法和系統化教學法，其區別主要有：
首先，傳統教學法一般在教學的過程中都需要嚴格的遵照循序漸進的順序進行，依次按照基礎課、專業課基礎課、專業課的順序進行學習，其開始的基礎課程相互之間是獨立的，通過最后的專業課將基礎課程聯系起來。而且在具體的教學實踐環節，同樣采取的是逐步過度的方式進行，從理論學習到實踐需要一個較長的時間過程。例如常見的關于強電知識的講解就需要首先對強電的理論知識和基本概念進行講解和分析，然后對強電中涉及到的相關的定理、結論進行分析，最后再通過對某個元器件的分析將所學的理論知識應用到其中。在整個傳統的機電一體化教學實踐中，看似采取的是學生容易接受的方式，然而實際上這種教學方式在形式上過分的強調各個部分的獨立性，而對于學科的系統性和整體性的概念缺乏分析，學生在學習完成后無法形成自己獨立的知識體系，最終導致的就是學生在遇到實際的問題時無法通過已經學習到的理論知識對問題進行分析，這也就失去了理論教學的真正意義。
然而，系統教學法則是在整個教學過程中更加注重對于教學實踐整體性的把握，學生在學習的過程中不僅僅是學習理論知識，同時更多的是對整個學科進行完整的學習，解決學生在學習的過程中遇到的各種不同的問題，包括對于學習的動機、學科的應用等疑問的解答，這些看似很小的問題都會對學生的學習積極性產生重要的影響，對于充分激發和調動學生參與課堂教學、提高學習積極性起到至關重要的作用，同時能夠幫助學生對知識形成一定的連貫性，加強學科內部以及學科之間的關聯。在課程教學的內容設置上，系統教學法更加注重課程設置與教學培養目標的結合，根據社會對于機電一體化人才的實際需求來制定相應的培養方案，然后在這樣一個系統化的框架內進行知識的整合，既包括本學科內的知識同時也包括交叉學科的內容。同時，系統教學法的實際教學環節采用的是一個類似于實際生產線的平臺，學生在實際的操作過程中學習相關的知識，并且教師根據實際的操作平臺對有關的知識和概念進行詳細的分析和講解，然后學習將知識結合到具體的平臺中進行應用，同時可以迅速的對所學的知識進行反饋，對于存在的問題可以及時的進行解決。在課程安排中，系統教學法以一個整體的系統作為各個課程設置的核心，并且遵循從系統到局部，再從局部到系統的順序進行。系統教學法對于提高學生課堂參與的積極性有著十分重要的作用。
4.系統教學法在機電一體化教學中的應用
以往的傳統教學法在課程設置和實踐與理論相結合的環節存在著較大的不合理性，造成了學生對于知識的學習缺乏有效的貫通與融合，在實際的運用過程中也存在著諸多問題，使得教學的實際效果事倍功半。在具體的項目教學法應用過程中，其主要受到班級教學人數的限制，要求參與教學的人數不能夠太多。根據眾多的實踐研究表明，系統教學法在教學的實際效果方面比傳統的教學法有較高的優勢，對于提高教學的質量，培養學生的實際應用能力方面發揮著至關重要的作用。
首先，需要構建系統化的教學內容體系。系統化教學的關鍵就是能夠實現教學內容的整體化和系統化，因此首先需要對教學的內容進行系統化設計，打破傳統的教學模式，并且充分體現市場對于人才的需求，使得整個課程的設置圍繞一個整個的系統核心進行，并且在具體的實施過程中不拘一格，此種方法可以有效的提高學生的課堂參與積極性，同時對于培養學生的實際知識應用能力有著重要的意義。
其次，在系統教學法的實際應用過程中，需要從系統的角度入手，同時結合系統的結構、功能等方面對學生進行分析和講解，然后教師選擇某一個模塊對學生進行進一步的分析，最終實現對于整個教學學科內容的系統化學習。而且在整個系統化教學的過程中，相關的教務部門起到至關重要的作用，需要相關部門切實履行責任，做好系統化教學的基礎工作。
5.結束語
系統化教學法在機電一體化教學中的應用能夠有效的提高學生參與課堂教學的積極性，對于培養學生的學習熱情和應用理論知識解決實際問題的能力至關重要。
參考文獻
[1]段向軍.系統教學法及其在課程改革中的應用[J].職業教育研究，2009，07.
一、本課程性質、地位和任務
性質：《機械工程控制基礎》是機電一體化專業本科段計劃規定必考的一門專業基礎課。其目的在于使考生能以動態的觀點而不是靜態的觀點去看待一個機械工程系統。
地位和任務：其從信息的傳遞、轉換和反饋角度來分析系統的動態行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產過程中存在的問題以及為了使系統按預定的規律運動，達到預定的技術指標，實現最佳控制打下基礎；也為后續課程以及從事機電一體化系統設計打下理論基礎。
二、課程教學的基本要求：
1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數法建立機、電系統的數學模型；拉普拉斯變換在工程中的應用；傳遞函數與方塊圖的求得、簡化和演算等。
2、深刻理解聞熟練掌握典型系統（特別是一階系統）的時域和頻域特性。
3、掌握判別線性系統穩定性的基本概念和常用判據的基本方法，并能判別系統的穩定性。
4、了解系統識別的基本原理及相應的方法。
5、掌握線性系統性能指標以及相應的系統綜合校正的方法。
三、本課程與其他課程的關系
學習本課程之前考生應具有一定的數學、力學和電工學基礎，同時應具有一定的機械工程基礎知識，以便使考生順利掌握機械工程教學模型的建立以信相應的運算。
四、教學實數分配表
適
用
專
業
章節
序號
章節名稱
課堂
講授
其它
（練習）
小計
機電一體化專業
一
緒論
1
22
二
拉普拉斯變換的數學方法
6
三
系統的數學模型
6
四
系統的瞬態響應與誤差分析
6
五
系統的頻率特性
6
六
系統的穩定性
5
七
機械工程控制系統的校正與設計
4
合計
34
22
56
五、大綱內容
第1章
緒論
一、教學目的：
通過本章學習了解機械控制工程的基本概念，它的研究對象及任務。了解系統的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統的分類。本章中介紹的一些技術上的名詞術語、定義等以后章節會經常用到需要熟記。
二、教學內容：
1、機械工程控制的基本含義
2、機械工程系統中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念
3、本課程特點及內容簡介
三、教學重點：
1、機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
拉普拉斯變換的數學方法
一、教學目的：
通過本章的學習明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態系統的有力工具，通過拉氏變換將時域的微分方程變換為復數域的代數方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質及其應用，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、教學內容：
1、復數和復變函數
2、拉氏變換及拉氏反變換的定義
3、典型時間函數的拉氏變換
4、拉氏變換的性質
5、拉氏反變換的數學方法
6、用拉氏變換解常微分方程
三、教學重點：
拉氏變換的定義，用拉氏變換的定義求常用函數的拉氏變換，拉氏變換的性質及其應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
系統的數學模型
一、教學目的：
通過本章學習明確為了分析、研究機械工程系統（特別是機、電綜合系統）的動態特性，或者對它們進行控制，最重要的一步首先是建立系統的數學模型，明確數學模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機、電系統的數學模型，傳遞函數定義、特點及推導方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流圖及梅遜公式的應用，以及數學模型傳遞函數、方塊圖和信號流程圖之間的關系。
二、教學內容：
1、概述
2、系統微分方程的建立
3、傳遞函數
4、方塊圖及動態系統的構成
5、機、電系統的傳遞函數
6、系統的狀態空間描述
三、教學重點：
建立簡單機電系統的微分方程，運用綜合基礎知識，對系統正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫系統微分方程。建立系統傳遞函數概念，系統構成及其傳遞函數，方塊圖簡化及其繪制。
第4章
系統的瞬態響應與誤差分析
一、教學目的：
通過本章學習明確一個系統，在建立了系統的數學模型（包括微分方程和傳遞函數）之后就可以采用不同的方法來分析和研究系統的動態性能，時域分析是重要的方法之一，明確系統在外加作用激勵下，根據所描述系統的數學模型，求出系統的輸出量隨時間變化的規律，并由此確定系統的性能，明確系統的時間響應及其組成，脈沖響應函數的概念，掌握一階、二階系統的典型時間響應和高階系統的時間響應以及主導極點的概念，系統的誤差與穩態誤差的計算以及與系統型次的關系。
二、教學內容：
1、時間響應
2、一階系統的時間響應
3、二階系統的時間響應
4、高階系統動態分析
5、瞬態響應的性能指標
6、系統誤差分析
三、教學重點：
本章時間響應的基本概念，一階系統的時間呼應，二階系統階躍響應及性能指標，誤差分析，誤差及穩態誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計算，干擾作用下的系統誤差計算。
第5章系統的頻率特性
一、教學目的：
通過本章學習明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數的關系，系統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之間的關系，各基本環節及系統的極坐標圖和伯德釁的畫法，閉環頻率特性及相應的性能指標，為頻域分析系統的穩定性以及綜合校正打下基礎。
二、教學內容：
1、頻率特性
2、頻率特性的對數坐標圖（伯德圖）
3、頻率特性的極坐標圖（乃奎斯特圖）
4、最小相位系統的概念
5、閉環頻率特性與頻域性能指標
6、系統辨識
三、教學重點：
頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫法及特點，閉環頻率特性的性能指標及其計算方法。
第6章系統的穩定性
一、教學目的：
通過本章學習明確穩定性的概念，掌握判別系統穩定性的基本準則，掌握勞斯一胡爾維茨穩定性判據和乃奎斯特穩定判據以及系統相對穩定性的概念。
二、教學內容：
1、穩定性
2、勞斯一胡爾維茨穩定性判據
3、乃奎斯特穩定性判據
4、系統的相對穩定性
三、教學重點：
系統穩定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩的方法，乃奎斯特判穩的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計算方法和表示。
第7張機械一程控制系統的技術與設計
一、教學目的：
通過本章學習明確在預先規定了系統的性能指標情況下，如何選擇適當的校正環節和參數使系統滿足這些要求，因此應掌握系統的時域性能指標、頻域性能指標以及它們之間
的相互關系，各種校正方法的實現。
二、教學內容：
1、控制系統的性能指標及校正方式
2、控制系統的串聯校正
3、反饋和順饋校正
4、PID校正器的設計
三、本章重點：
各種性能指標的含義及算法，校正的概念，各種校正環節的傳遞函數及其特點。
六、教材與主要參考書
1.教材
機械工程控制基礎，陳康寧主編，西安交通大學出版社，1999年。
2.主要參考書
[1]機械工程控制基礎，王馨、陳康寧主編，西安交通大學出版社，1992年。
