【正文】 ***************4 體化技術(shù)五大組成要素 與四大原則： *************4 第二 篇： 機電 一 體化 發(fā)展 歷程 及 其趨 勢 **************6 一體化”的發(fā)展歷程 *****************************6 一體化”發(fā)展趨勢 *******************************6 的機電一體化產(chǎn)品 *******************************7 發(fā) 展 “ 機 電 一 體 化 ” 而 臨 的 形 勢 和 任 務 * * * * * * * * * * * * * 7 第三篇 ：機 電一 體化 技術(shù) 及其 應用 ****** * * * * * ** * * * * 12 第四篇 ：機 電一 體化 中的 接口 技術(shù) *****************17 第五 篇 ：機 電 一體 化 系統(tǒng) 抗 干擾 問 題的 探 討 *********20 結(jié)論 * * ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** * ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** 21 參 考文獻 * * * * ** ** ** ** ** * ** ** ** ** ** * ** ** ** ** ** * ** 21 第一篇 機電一體化”？它的來源是什么？ “機電一體化”在國外被稱為 Mec hatro nics 是日本人在 20 世紀 70年代初提出來的，它是用英文 Mecha nics 的前半部分和 Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個新詞，意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。機電一體化技術(shù)又稱為機械電子技術(shù)，是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。 一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則： 五大組成要素： 一個機電一體化 系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結(jié)合而成。 動力驅(qū)動部分（動力組成要素） 依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。 控制及信息處理部 分（職能組成要素） 將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。 接口耦合： 兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等 ）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。 信息控制： 在系統(tǒng)中，所謂智 能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制 的目 的。 運動傳遞： 運動傳遞使構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的 轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標。 化”的發(fā)展歷程 ，寫下了“機電一體化”歷史的第一頁； “機電一體化 39。帶來勃勃生機； 、“電力電子”等的 發(fā)展為“機 電一體化”提供了堅強基礎； 、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使“機電一體化”躍上新臺階。一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的。光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。未 來的機電一 體化產(chǎn)品， 控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計 成 “自律分配系統(tǒng)”。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。 —— 智能化。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。 4.“生物一軟件”化 — 仿生物系統(tǒng)化。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。這一研究領域稱為“生物 —— 軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬 件（肌體） —— 軟件（大腦）一體，不可分割。 —— 微型化。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、 CA D／ CA M 系統(tǒng)等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。 前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。 （ 2）北京工業(yè)系統(tǒng)還有 2021 余臺機床設備亟需用微電子技術(shù)進行改造；在已改造的近 6500 臺機床設備中，大約有 15%需進一步改造。 （ 4）北京工業(yè)系統(tǒng) CAD 應用還有較大差距。 （ 5） 北京 工業(yè)系 統(tǒng)共 有改 造價 值的各 種風 機電 泵裝機 容量 50 萬千瓦，尚 49 萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務，占總?cè)蝿樟康?%左右。 1992 年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的 %.而北京是一個能源嚴重缺乏的城市， 1992 年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為 噸，比上海的 噸高 57%，比天津的 噸高 14%，比先進的工業(yè)化國家高近 9 倍。 ，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。其中：機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約 1200 種，機電一體化產(chǎn)品不到 150 種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅 4%強；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品 35 0 種，機電一體化產(chǎn)品210 種，機電一體化產(chǎn)品所占比例為 60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649 種，機電一體化、智能化產(chǎn)品 15 種，機電一體化、智能化產(chǎn)品所占 比例約 %；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為 萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約 300 元，不是總成本的1%；與國外約 28%的先進水平相差甚遠；與國內(nèi)先進水平相差一半左右。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有 企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成 本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。 （二）北京“機電一體化”工作的任務 北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 （ 1）大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應上新臺階 國內(nèi)外成功的范例表明，應用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和 PID 技術(shù)好的多。根據(jù)需要和可能，到 1995 年，北京應該改造的機床設備（ 8420 臺）的改造率要達 80%以上，到本世紀末要改造完畢。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應用作為重點來抓。 （ 4）優(yōu)先應用 CA D／ CA M 技術(shù)，工業(yè)設計水平提高要有新目標 北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。 “電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開發(fā)技術(shù)。在電力電子產(chǎn)品應用方面，“八五”期間，開關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯：“九五”，北京要形 成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 1995 年，空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到 1 20%、 5%、 15%、8%左右。 其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機控 制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領先；在“八五”期間，以 30 萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量?? 總之，機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。其中， 數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過 150 億元， 機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。 1 數(shù)字化 微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床 和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。例如在 CN C 數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能 I/O 接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。 3 模塊化 由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用 電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 6 微型化 微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。自 1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針， 1988 年