時(shí)間：2023-03-16 16:26:37
序論：在您撰寫機(jī)械電子論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
在1930年以前，工業(yè)的制造很多還以動(dòng)手制作為主。普遍使用老式的儀表來操縱濕度、溫度、壓力、速度等，開始掌握了機(jī)械控制的根本原理。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)代電子技術(shù)的快速進(jìn)展，使數(shù)字技術(shù)完成了制造的參量把握以及過程操縱。目前普遍使用的機(jī)電一體化技術(shù)主要有：PID，模糊控制(FIC)以及變結(jié)構(gòu)控制。PID是完美控制理論的標(biāo)志，F(xiàn)IC是使用模糊數(shù)學(xué)理論，經(jīng)過仿照人的綜合判斷以及很相似推斷的過程，從而使算法的適應(yīng)性、可控性和合理性得到了大大的提升。對(duì)于繁雜的系統(tǒng)，變化的量很多，模糊控制能夠比較好的處理問題。變結(jié)構(gòu)控制對(duì)于線性和非線性系統(tǒng)都適合，以及對(duì)于控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、跟蹤等系統(tǒng)都非常適用。
2機(jī)電一體化在工業(yè)上的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)和機(jī)械電子這兩種技術(shù)的合并使用，不僅僅限制在工業(yè)制造方面上，通過對(duì)以下幾個(gè)例子的分析，能夠看出它已經(jīng)融入到了我們的工作和生活的每一個(gè)細(xì)節(jié)中。
2.1工業(yè)機(jī)器人
工業(yè)機(jī)器人是一種有很多用處、能夠反復(fù)編程的、多自由度的、有很多性能以及能實(shí)施自動(dòng)操縱的操作機(jī)構(gòu)。對(duì)于很多簡(jiǎn)單的、可重復(fù)做的工作可以用機(jī)器人去做，能夠減少勞動(dòng)強(qiáng)度，使勞動(dòng)環(huán)境變得更好，使人身安全得以保障，加大了生產(chǎn)力度，使用的材料變得更少，還能讓產(chǎn)品的質(zhì)量更好。
2.2自動(dòng)售貨機(jī)
自動(dòng)賣貨的機(jī)器是由買家挑選貨品的類別，外面投進(jìn)去的貨幣是經(jīng)過光傳感器辨認(rèn)貨幣的值的大小，并且通過PIC使數(shù)碼管展示其大小，經(jīng)過判別等一系列的操作完成項(xiàng)任務(wù)。CPU經(jīng)過PLC限制物品的如何移動(dòng)，經(jīng)過傳動(dòng)裝置把物品移動(dòng)到出貨口，高檔的自動(dòng)賣貨的機(jī)器還可以有找零錢的功能。自動(dòng)售貨機(jī)的使用，使更多的人力和物力得以節(jié)省。
2.3農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用
從目前農(nóng)業(yè)機(jī)械的檢查測(cè)試可以看出，從單個(gè)變量到智能化終端的轉(zhuǎn)變，人機(jī)交互界面越來越和諧。它能夠在屏幕上顯示，任意挑選不一樣的機(jī)組，及其不一樣地方的終端信息，能夠任意使用數(shù)據(jù)庫的信息，按照操作者的不同需求，可以在屏幕上展示語音、數(shù)據(jù)、圖形等可用的信息；也能把操作的指令、決策按時(shí)的送給農(nóng)機(jī)上的智能操作終端，完成自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)制造。
2.4電腦橫機(jī)
最開始的橫機(jī)是用手來操縱的，僅僅可以實(shí)施很簡(jiǎn)單制作。但是產(chǎn)品顏色樣數(shù)的加多，電腦橫機(jī)便開始產(chǎn)生。設(shè)計(jì)人員能夠使用電腦策畫花的類型，使用特別的軟件進(jìn)行數(shù)字方面的完善，用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)來操作機(jī)械的彎沙、脫圈、墊沙等步驟自動(dòng)完成整個(gè)制作，制造成果顯著提升。
3計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)的融合發(fā)展應(yīng)用
3.1計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)融合的簡(jiǎn)介
機(jī)電一體化是計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子技術(shù)協(xié)同產(chǎn)生的，把電子技術(shù)用到動(dòng)力功能、控制功能、信息處理功能中去，而且聯(lián)合著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、機(jī)械裝置一起使用，把幾種技術(shù)合并在一起，就生成了機(jī)電一體化系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)的聯(lián)合，讓他們有了更好的進(jìn)展，這樣不但能用在工業(yè)生產(chǎn)中，而且它的聯(lián)合進(jìn)展已經(jīng)進(jìn)入到了人們生活以及工作的每一個(gè)方面。
3.2機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域
在柔性制造系統(tǒng)中，機(jī)電一體化技術(shù)有了很大程度上的使用。這個(gè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成成分包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉庫。能夠按照總裝線的條件，對(duì)工件實(shí)施隨機(jī)地、按照數(shù)量地一批一批的加工，而且還能對(duì)不一樣品種的零星的零件實(shí)施制造和加工。計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)合并在一起之后，可編程控制器是使用它最多的。它對(duì)繼電接觸器故障多、消耗能量多的缺點(diǎn)實(shí)施了改造，而且能夠完全顧及加工的需求，實(shí)施不一樣的控制程序的制作。
4結(jié)語
機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械批量生產(chǎn)冷加工方面，直至20世紀(jì)60年代左右，為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化及需要，提高機(jī)械生產(chǎn)的靈活性與反應(yīng)能力，逐步創(chuàng)建了可以改變的自動(dòng)化生產(chǎn)體系，也就是以電子計(jì)算機(jī)為核心推廣的柔性自動(dòng)化。此種電子自動(dòng)化是在生產(chǎn)體系不改變或者改變不大的前提下，在對(duì)生產(chǎn)及機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管理期間，可以利用信息處理、自行檢測(cè)、判定分析等方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先判斷，同時(shí)可以自行由生產(chǎn)一種零部件轉(zhuǎn)變到生產(chǎn)另一種零部件。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)同當(dāng)前很多企業(yè)的真實(shí)生產(chǎn)不相符，所以，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與探究。對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化來講，其技術(shù)水平不但同整體機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域存在關(guān)聯(lián)，同時(shí)也與社會(huì)經(jīng)濟(jì)存在密切聯(lián)系。因此，怎樣推動(dòng)我國機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，成為當(dāng)前制造領(lǐng)域需要深入探究的首要問題。
2當(dāng)前我國機(jī)械電子自動(dòng)化的情況
對(duì)于機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)來講，其開始于20世紀(jì)，到目前為止已經(jīng)獲取了極大的發(fā)展。尤其是最近幾年計(jì)算機(jī)集成化水平越來越高，極大促進(jìn)了我國機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展。盡管我國近些年機(jī)械電子自動(dòng)化取得了一定進(jìn)步，然而仍處在初級(jí)階段?，F(xiàn)今，全球除了西方少數(shù)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的國家外，很多國家的電子自動(dòng)化水平較低。我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不夠合理，發(fā)展較不平衡，自動(dòng)化程度較低，與一些發(fā)達(dá)國家比較，在種類、質(zhì)量、應(yīng)用等方面存在較大差距。想要發(fā)展我國機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)，不可能一蹴而就，而是需要一個(gè)漫長的過程，需要堅(jiān)持不懈的努力、勇于嘗試、大膽創(chuàng)新，開拓進(jìn)取，從而推動(dòng)我國機(jī)械自動(dòng)化更好發(fā)展。
3提高我國機(jī)械電子自動(dòng)化水平的措施
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)想要保證自身在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中得以生存并不斷發(fā)展，就需要提高機(jī)械電子自動(dòng)化的能力及水平，具體可以從以下幾方面入手。
3.1同實(shí)際生活相結(jié)合，大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)
對(duì)于機(jī)械制造技術(shù)來講，其核心內(nèi)容在于使用。想要促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化水平的不斷提高，需要從企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況出發(fā)。唯有針對(duì)相應(yīng)的商品生產(chǎn)選用配套的自動(dòng)化生產(chǎn)形式，才能縮減成本投入，增加資金收益，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。所以，企業(yè)在發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)期間，應(yīng)同實(shí)際相結(jié)合，關(guān)注應(yīng)用，也就是生產(chǎn)的真實(shí)收益。相關(guān)工作人員應(yīng)及時(shí)糾正盲目進(jìn)行自動(dòng)化的行為，如僅需1~2個(gè)月就可以完成的工作卻要進(jìn)行自動(dòng)化，不僅不會(huì)增加資金收益，同時(shí)還會(huì)降低工作效率。企業(yè)應(yīng)將注意力放在效益方面，而不是僅僅關(guān)注速度。
3.2大力推廣見效快、成本低的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)
大力推廣成本低的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，具有較大的潛力，并且投入較少，前景十分廣闊，同時(shí)具備較高的自動(dòng)化水平，能夠取得事半功倍的效果，同我國當(dāng)前發(fā)展需求相吻合。美國著名的麻省理工大學(xué)曾提出了精益生產(chǎn)的LP形式，也就是通過最低的資金投入，獲取最高的生產(chǎn)收益。同時(shí)，日本豐田公司提出了生產(chǎn)JIT、彈性作業(yè)、成組技術(shù)GT等生產(chǎn)形式，使很多自動(dòng)化水平較低的企業(yè)收獲了較高的資金收益。在芬蘭，NOKOAData企業(yè)在生產(chǎn)車間創(chuàng)造了386、486等生產(chǎn)線，其不僅僅是由自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備構(gòu)成的，同時(shí)在其中也插入計(jì)算機(jī)指導(dǎo)及員工的參與，將原始工業(yè)生產(chǎn)形式同高新科技靈活、巧妙地結(jié)合起來，進(jìn)而縮減生產(chǎn)過程中的資金使用，提高生產(chǎn)質(zhì)量及效率。其實(shí)，精益生產(chǎn)自身就代表由企業(yè)及國家的真實(shí)狀況出發(fā)，借助外國機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)展低成本自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)。我國很多機(jī)械制造企業(yè)存有大量的通用型設(shè)備，在大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，在可以給予原始設(shè)備的前提下，對(duì)機(jī)床的布局進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，盡可能少地加入數(shù)控設(shè)備，并且引進(jìn)CAD技術(shù)，就可以全面發(fā)揮人員的創(chuàng)造性優(yōu)勢(shì)及電子計(jì)算機(jī)的管理特點(diǎn)，形成以人為核心，以計(jì)算機(jī)為先導(dǎo)的生產(chǎn)體系，為我國的機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域開創(chuàng)一條資金投入低、效果好、資金收益高、同我國國情相吻合的機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展途徑。
3.3把握基礎(chǔ)，關(guān)注發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化的配套技術(shù)
在促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展期間，還需要做好該技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)工作，并且基于實(shí)際情況進(jìn)行推廣，不但應(yīng)發(fā)展主要設(shè)備，同時(shí)還需要加大開發(fā)自動(dòng)化軟件及相關(guān)配套控制系統(tǒng)的力度。電子計(jì)算機(jī)、微處理設(shè)備、新型刀具、傳感設(shè)備、可編程控制設(shè)備等必將是未來機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的前提與基礎(chǔ)。配套設(shè)備的質(zhì)量同日后機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展水平之間存在密切的關(guān)聯(lián)。所以，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其予以重視，不斷更新機(jī)械自動(dòng)化的配套技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)我國現(xiàn)代自動(dòng)化的發(fā)展。在應(yīng)用其進(jìn)行自動(dòng)化加工期間，體系的自行檢測(cè)、控制、伺服等操作都不能缺少微電子技術(shù)；并且需要進(jìn)行信息處理與交換，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而同計(jì)算機(jī)及信息處理技術(shù)又形成了密切關(guān)聯(lián)。對(duì)于現(xiàn)代的自動(dòng)化技術(shù)來講，其涵蓋微電子、自動(dòng)控制、機(jī)械技術(shù)等內(nèi)容。想要促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化水平的提高，就需要對(duì)電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床裝料技術(shù)等給予高度重視，大量選用數(shù)控程序機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，并且不斷改進(jìn)并完善生產(chǎn)線，保證其穩(wěn)定性與安全性，同時(shí)加大對(duì)生產(chǎn)控制信息體系的重視程度。相關(guān)工作人員在應(yīng)用并發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)期間，需要不斷提高自身的專業(yè)技能及綜合素養(yǎng)，牢牢把握自動(dòng)化的基礎(chǔ)，由真實(shí)情況出發(fā)，不僅發(fā)展主要設(shè)備，同時(shí)發(fā)展配套技術(shù)，為后續(xù)工作夯實(shí)基礎(chǔ)，降低企業(yè)成本投入，增加企業(yè)資金收益，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
3.4與我國的國情相結(jié)合，大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)
發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)，其是一個(gè)由低至高，由簡(jiǎn)單至復(fù)雜，由存在缺陷到不斷改進(jìn)及完善的過程。在通過自動(dòng)控制設(shè)備操控機(jī)械生產(chǎn)期間，其生產(chǎn)的形式也由機(jī)械化水平逐步向機(jī)械控制自動(dòng)化水平過渡，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)、數(shù)字化控制的自動(dòng)化。唯有建設(shè)自動(dòng)化廠房后，才能保證生產(chǎn)整體過程實(shí)施自動(dòng)化，進(jìn)而提高生產(chǎn)質(zhì)量及效率，增加企業(yè)資金收益。當(dāng)前，我國的機(jī)械自動(dòng)化水平相對(duì)較低，不可急于求成，需要逐步開展。對(duì)于我國這一處在發(fā)展期間的國家來講，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行探究的前提是保證技術(shù)的適用性。例如：我國想要學(xué)習(xí)借鑒國外柔性制造系統(tǒng)，則需要在柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)人機(jī)工作界面進(jìn)行優(yōu)化，創(chuàng)建比較全面的信息體系，提高人機(jī)管理的質(zhì)量及效率。在體系中，先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備需要同普通裝置并存，在體系中各個(gè)環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行人工干預(yù)。這種方法密切結(jié)合的我國的國情，選用科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以適用性為基礎(chǔ)，獲取經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行應(yīng)用與推廣，從而增加企業(yè)資金收益，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
4總結(jié)
1.1硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)是該控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，且其也能夠?qū)φ麄€(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程產(chǎn)生直接性的影響。因此，技術(shù)人員在對(duì)該控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過程當(dāng)中，就必須要嚴(yán)格依照國家的有關(guān)規(guī)定去進(jìn)行。另外，為了提高硬件系統(tǒng)的運(yùn)行效率，技術(shù)人員還必須要充分考慮到以下三個(gè)方面：（1）估算硬件的內(nèi)存時(shí)要保證估計(jì)值的科學(xué)性與可靠性由于技術(shù)人員對(duì)硬件內(nèi)存容量的需求會(huì)隨著各種原因而不斷改變，比如：技術(shù)人員自身的編程水平、技術(shù)人員對(duì)內(nèi)存進(jìn)行利用的效率以及模擬量的點(diǎn)數(shù)等。因此，技術(shù)人員在對(duì)硬件內(nèi)存的容量進(jìn)行估算時(shí)，就要站在整個(gè)系統(tǒng)的角度上，對(duì)系統(tǒng)的方方面面都進(jìn)行一番全面的考量，然后再依據(jù)內(nèi)存計(jì)算公式，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)所需的硬件內(nèi)存進(jìn)行合理的估算，以確保估算值的科學(xué)性與可靠性。式中：C代表的是硬件內(nèi)存的估算值；P1和P2分別代表的是開關(guān)量輸入/輸出時(shí)的點(diǎn)數(shù)；M代表模擬量的點(diǎn)數(shù)。（2）響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算要符合規(guī)范一般來說，因可編程控制器具有一種特殊的運(yùn)行方式，所以它不會(huì)在連續(xù)很長的一段時(shí)間之內(nèi)，都接受某種小于其自身運(yùn)行周期的輸入信號(hào)。另外，由于響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算公式為：式中：T代表的是響應(yīng)時(shí)間；T輸入濾波代表的是濾波輸入的時(shí)間；T輸出濾波代表的是濾波輸出的時(shí)間；T運(yùn)行周期代表的是可編程控制器的運(yùn)行周期。因此，結(jié)合上述兩個(gè)方面，并在對(duì)可編程控制器進(jìn)行一番仔細(xì)的考量之后，得出最適用于該控制系統(tǒng)的可編程控制器的型號(hào)為：西門子系列的CPU226，該型號(hào)的可編程控制器的組成結(jié)構(gòu)包括：電源、CPU以及輸入/輸出點(diǎn)。電源：為整個(gè)可編程控制器提供可安全、穩(wěn)定的電力；CPU：執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)出的要求，并對(duì)控制系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的儲(chǔ)存；輸入/輸出點(diǎn)：輸入點(diǎn)可以從系統(tǒng)中的各種設(shè)備中采集可用信號(hào)，而輸出點(diǎn)則負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中的電機(jī)或者是其他設(shè)備進(jìn)行有效的控制。（3）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算要符合系統(tǒng)要求輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算值，對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)來說，是非常重要的。其次，技術(shù)人員也可以通過輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算值，來選擇最有利于該控制系統(tǒng)的可編程控制器。所以，技術(shù)人員就必須要對(duì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行合理并符合規(guī)范的估算，并在獲取到估算值之后，按照估算值的大小，選擇一種適用于當(dāng)前控制系統(tǒng)的可編程控制器。這樣一來，也就可以在很大程度上提高可編程控制器的運(yùn)行效率。依據(jù)估算值選擇可編程控制器時(shí)，要預(yù)留出15%左右的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。結(jié)合鉆探設(shè)備的應(yīng)用特性來看，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算數(shù)據(jù)如表1所示。
1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
該控制系統(tǒng)中的“數(shù)據(jù)通信”指的是：數(shù)據(jù)在同級(jí)或不同級(jí)之間實(shí)現(xiàn)傳輸或者是接收的一個(gè)過程，而該控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信，也主要是依靠可編程控制器和上位計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。其中，可編程控制器和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)所使用的端口號(hào)是RS485和RS232，且它們進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的模式是字符串模式。另外，它們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的原理是：由可編程控制器把控制系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)信息以及運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中，上位計(jì)算機(jī)一旦接收到這些數(shù)據(jù)信息和運(yùn)行狀態(tài)之時(shí)，就會(huì)立即對(duì)它們進(jìn)行合理并有效的分析和處理。
1.3軟件系統(tǒng)
搭建該控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的依據(jù)是控制系統(tǒng)流程圖以及控制系統(tǒng)功能預(yù)設(shè)圖；采用的編程軟件V3.1STEPMicro/WIN；編程平臺(tái)為計(jì)算機(jī)平臺(tái)；輔助技術(shù)為計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)。另外，技術(shù)人員在為該控制系統(tǒng)搭建軟件系統(tǒng)的前一階段，還應(yīng)當(dāng)對(duì)帶式傳送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行更深入的了解，然后再依據(jù)了解到的情況，對(duì)該控制系統(tǒng)的各個(gè)控制進(jìn)程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。其中，該控制系統(tǒng)中所必備的控制進(jìn)程包括以下幾個(gè)：（1）把定時(shí)器作為控制系統(tǒng)軟啟動(dòng)以及軟停車操作的主要控制器，讓操作人員通過對(duì)定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間預(yù)設(shè)的操作，使控制系統(tǒng)依照預(yù)定的速度規(guī)則，自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停車過程。（2）如果有停車要求時(shí)，控制系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行順序斷電操作。若遇突況導(dǎo)致的停車，控制系統(tǒng)也可直接切斷系統(tǒng)中的所有電源，保證系統(tǒng)不會(huì)因此受到任何影響。其中，順序斷電需要借助定時(shí)器，其實(shí)現(xiàn)原理是：依據(jù)操作人員預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間，進(jìn)行斷電操作。（3）利用“系統(tǒng)自檢”功能，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制。倘若在監(jiān)測(cè)與控制的過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在著的錯(cuò)誤，那么該功能就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)警報(bào)器，提示操作人員系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。如果，控制系統(tǒng)中不存在任何錯(cuò)誤，那么該功能就會(huì)執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)，從而讓其繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與控制。（4）把定時(shí)器合理的運(yùn)用到軟件系統(tǒng)中，可以讓可編程控制器在定時(shí)器的作用之下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起動(dòng)或者是停止的操作。其具體表現(xiàn)在：當(dāng)達(dá)到操作人員對(duì)定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間之時(shí)，控制系統(tǒng)中的電機(jī)會(huì)在可編程控制器的作用下，開始實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，并在預(yù)置的某一時(shí)間段之內(nèi)，達(dá)到相應(yīng)的預(yù)置轉(zhuǎn)速。另外，可編程控制器也可以依據(jù)其自身的輸出頻率，對(duì)控制系統(tǒng)中調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行合理的控制。
2機(jī)械電子式軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)研發(fā)的作用
機(jī)械電子式軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的研發(fā)，不僅可以提高系統(tǒng)中負(fù)載的運(yùn)行效率，還可以讓整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速的這一運(yùn)行過程。由此可見，機(jī)械電子式軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的研發(fā)，對(duì)我國各行各業(yè)來說，都有著一定的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)對(duì)機(jī)械電子式軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)研發(fā)的作用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并將其概括為以下幾點(diǎn)：（1）有利于提高施工鉆進(jìn)的生產(chǎn)效率；（2）有利于企業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)與控制，以防止錯(cuò)誤操作給整個(gè)生產(chǎn)線造成的影響；（3）有利于降低鉆井過程的生產(chǎn)成本；（4）有利于促進(jìn)我國鉆探行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展；（5）有利于我國機(jī)械電子式軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的創(chuàng)新；（6）有利于提升我國鉆井施工行業(yè)的整體水平。
3結(jié)語
1）職技高師院校輸出人才特點(diǎn)研究。
一是面向社會(huì)上的企事業(yè)單位，因此要具有理論與實(shí)踐相結(jié)合的高素質(zhì)技術(shù)人才；同時(shí)又面向各個(gè)中、高職院校，因此還應(yīng)是“雙師型”人才。
2）機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)。
職業(yè)教育培養(yǎng)人才是提倡理論與實(shí)踐相結(jié)合，加大技能培訓(xùn)力度，培養(yǎng)的是社會(huì)需要的實(shí)用型、應(yīng)用型、操作技術(shù)人才和管理人才。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的設(shè)備都是將機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)高度集合而成的，因此，企業(yè)需要大量的能在現(xiàn)場(chǎng)處理設(shè)備故障的，既懂機(jī)械、又懂電氣的機(jī)械電子工程專業(yè)的應(yīng)用人才。
3）“理實(shí)一體化”教學(xué)特點(diǎn)研究。
一是將技能訓(xùn)練、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體并且實(shí)現(xiàn)了有機(jī)組合；二是克服了理論與實(shí)踐相脫節(jié)的弊端，加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)；三是理實(shí)一體化教學(xué)方式體現(xiàn)了職業(yè)教育“理論必須、夠用為度”的特點(diǎn)，同時(shí)符合高校教育高素質(zhì)高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)。
4）機(jī)械電子工程專業(yè)“理實(shí)一體化”教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究。
a.建立機(jī)械電子工作專業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。
要想讓實(shí)驗(yàn)室利用率、設(shè)備使用率到達(dá)最佳，我們就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)的信息化管理。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)一般能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)上排課、網(wǎng)上選課，網(wǎng)上布置、批改作業(yè)，以及一些相關(guān)的資料下載，實(shí)驗(yàn)室上課、教師上課情況。這樣可以更好的制訂實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)計(jì)劃，有利于實(shí)驗(yàn)室的資源共享和綜合利用。
b.合理人事管理制度的建立。
首先，一個(gè)合理的人事管理制度可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍水平的提高，教師可以將自己的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去，同時(shí)了解企業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和需求。教師通過實(shí)踐學(xué)習(xí)技能水平得到了提高，優(yōu)化了人才結(jié)構(gòu)，加快了一支理論知識(shí)強(qiáng)、動(dòng)手能力過硬的教師隊(duì)伍建設(shè)。其次，創(chuàng)造能夠使實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍安心工作的環(huán)境；再次，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要和實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)結(jié)合起來，保證實(shí)驗(yàn)室有專家型隊(duì)伍從事高水平科研工作。最后，合理地配備實(shí)驗(yàn)室的人員，擁有一個(gè)高、中、低檔次分明，知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，工作職責(zé)明確的實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍是建設(shè)和管理好實(shí)驗(yàn)室的根本保證。
c.根據(jù)“理實(shí)一體化”教學(xué)改革進(jìn)度逐漸配置實(shí)驗(yàn)室資源。
首先，要有合理的硬件資源做保障，因?yàn)槔韺?shí)一體化教學(xué)是在一個(gè)場(chǎng)所，也就是實(shí)驗(yàn)室即要完成理論教學(xué)又要完成實(shí)踐教學(xué)，這就要求有與專業(yè)和規(guī)模相適應(yīng)的硬件教學(xué)環(huán)境。其次，根據(jù)機(jī)械電子工程專業(yè)特點(diǎn)以及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的配備情況選擇一門或幾門具體代表性的課程進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革試點(diǎn)，改建工作循序漸進(jìn)、以點(diǎn)帶面，保證實(shí)驗(yàn)室資源的合理配備。最后，改建或新建的實(shí)驗(yàn)室要避免單一性，即能滿足理實(shí)一體化課程的要求又能滿足其他理論課程實(shí)驗(yàn)的要求，使實(shí)驗(yàn)室具有多樣性，避免資源浪費(fèi)。
d.結(jié)合“雙師型”人才培養(yǎng)的教學(xué)需要建立實(shí)驗(yàn)室。
一為培養(yǎng)學(xué)生不同的師能，根據(jù)課程性質(zhì)將實(shí)驗(yàn)室分為理論師能和實(shí)踐師能實(shí)驗(yàn)室兩大類，理論師能實(shí)驗(yàn)室主要以機(jī)械零件、原理及制造和液壓等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室組成，實(shí)驗(yàn)室的主要項(xiàng)目以演示螺紋聯(lián)接受力、齒輪、蝸輪傳動(dòng)、減速器拆裝、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和機(jī)械制造工藝等。實(shí)踐師能實(shí)驗(yàn)室主要以單片機(jī)、PLC、檢測(cè)、電工、數(shù)控等實(shí)驗(yàn)室組成，主要完成各門課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。教師可以通過不同的實(shí)驗(yàn)室來培養(yǎng)學(xué)生不同的師能技巧，使其達(dá)到一個(gè)合格的雙師型人才。二為適應(yīng)社會(huì)，驗(yàn)室設(shè)備的組建要盡量與企業(yè)接軌，同時(shí)采取以班級(jí)為單位建立“理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)室”，設(shè)計(jì)并配置理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊和多媒體教學(xué)設(shè)備。上課期間教師通過多媒體設(shè)施授課或網(wǎng)絡(luò)授課，實(shí)現(xiàn)了“講與演示”、“聽與練習(xí)”的結(jié)合。教師可以隨時(shí)將理論教學(xué)與實(shí)踐操作訓(xùn)練穿行，實(shí)現(xiàn)了將知識(shí)與技能緊密聯(lián)系，增強(qiáng)了學(xué)生的直觀體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到培養(yǎng)雙師型人才目的。
二、總結(jié)
機(jī)械工程學(xué)科的研究生，大多數(shù)來自機(jī)械工程及自動(dòng)化本科專業(yè)，一般具有較扎實(shí)的機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)，在“機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造”領(lǐng)域具備一定的專業(yè)知識(shí)，但是電子方面的基礎(chǔ)知識(shí)卻比較薄弱，許多研究生連常識(shí)性的電子知識(shí)都不具備，甚至對(duì)“測(cè)量”、“控制”領(lǐng)域一無所知。因此需對(duì)其在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)等方面進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)。由機(jī)械電子系統(tǒng)的構(gòu)成要素可見，機(jī)械電子工程技術(shù)一般包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)。如圖1所示。因此，機(jī)械電子工程的教學(xué)將以機(jī)械電子工程的原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，在上述各關(guān)鍵技術(shù)為主要模塊深入展開，而在每一關(guān)鍵技術(shù)中，又分別設(shè)置三個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容：基礎(chǔ)要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊，形成“一縱三橫”的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)很好地實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身?xiàng)l件及科研需要有針對(duì)性地選擇要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，做到因需施教，因材施教。
2“一縱三橫”的模塊化教學(xué)
“一縱”是指按機(jī)械電子工程原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線的縱向結(jié)構(gòu)，具體包括：傳感檢測(cè)技術(shù)模塊、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)模塊、自動(dòng)控制技術(shù)模塊、伺服傳動(dòng)技術(shù)模塊、系統(tǒng)集成技術(shù)模塊。“三橫”是指在每個(gè)技術(shù)模塊中又細(xì)分為三個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容：基礎(chǔ)要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊。具體內(nèi)容如下：傳感檢測(cè)技術(shù)模塊：基礎(chǔ)要求模塊包括傳感與測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)（傳感器的基本構(gòu)成、傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型及其靜態(tài)特性指標(biāo)、傳感器的選用），機(jī)電系統(tǒng)最常用的位移檢測(cè)（光柵傳感器、絕對(duì)碼編碼器、增量碼編碼器），力學(xué)量檢測(cè)（應(yīng)變式多維測(cè)力彈性體、扭矩傳感器等），視覺檢測(cè)（線陣CCD和面陣CCD的基本原理）。較高要求模塊包括雙目視覺檢測(cè)的基本原理及標(biāo)定，觸覺傳感器（指端應(yīng)變式觸覺傳感器、多功能觸覺傳感器）。高要求模塊包括機(jī)電測(cè)試新技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，虛擬儀器技術(shù)，多傳感器數(shù)據(jù)融合等。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)模塊：基礎(chǔ)要求模塊包括計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、分類，及常用控制器（工控機(jī)、PLC、單片機(jī)），軟件方面要求測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理，數(shù)字濾波，線性化處理，標(biāo)度變換。較高要求模塊包括PLC、單片機(jī)的應(yīng)用高級(jí)技巧。高要求模塊包括PMAC原理及應(yīng)用，基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制及DSP運(yùn)動(dòng)控制卡。自動(dòng)控制技術(shù)模塊：基礎(chǔ)要求模塊包括PID控制算法的基本原理，標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)，數(shù)字PID參數(shù)的選擇。較高要求模塊包括模糊控制，模糊控制的定義及特點(diǎn)，模糊控制系統(tǒng)的組成，模糊控制系統(tǒng)的基本原理，應(yīng)用模糊控制算法解決實(shí)際問題。高要求模塊包括其它先進(jìn)控制方法，如智能控制、自適應(yīng)控制、模型預(yù)測(cè)控制、神經(jīng)控制等。伺服傳動(dòng)技術(shù)模塊：主要講解直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其控制?；A(chǔ)要求模塊講解三種電機(jī)的基本原理、機(jī)械特性及最常用的控制方法。較高要求模塊講解更深一層次的原理，如直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩，交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定轉(zhuǎn)子的電路分析，變頻控制的原理及實(shí)現(xiàn)方法，步進(jìn)電機(jī)的磁阻最小原理等。高要求模塊講解三種電機(jī)的先進(jìn)控制技術(shù)，如直流電機(jī)的雙閉環(huán)控制、交流電機(jī)的矢量控制等。系統(tǒng)集成技術(shù)模塊：基礎(chǔ)要求模塊主講機(jī)電系統(tǒng)各模塊之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)講解模塊之間的電氣性能的相互匹配、信號(hào)耦合、時(shí)序配合、電平轉(zhuǎn)換接口。較高要求模塊主講機(jī)電系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)，重點(diǎn)講解接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、共模干擾的抑制、差模干擾的抑制、供電系統(tǒng)抗干擾、印刷電路板的抗干擾等。高要求模塊重點(diǎn)講解軟件抗干擾技術(shù)，如軟件冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)、“看門狗”技術(shù)等。
3以案例為載體，推進(jìn)模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)
針對(duì)上述的模塊化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的數(shù)字化資源，建設(shè)了課程網(wǎng)站，開發(fā)了多媒體課件，設(shè)計(jì)了多個(gè)教學(xué)案例。在典型的機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域，將“加工中心”、“工業(yè)機(jī)器人”、“自動(dòng)導(dǎo)引車”、“汽車防抱死剎車系統(tǒng)”制作了教學(xué)案例，并對(duì)一些復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了分解設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)進(jìn)行直流電機(jī)控制、采用PLC對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行變頻控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模塊在教學(xué)中起到了很好的效果。通過這些案例，是將機(jī)械電子工程領(lǐng)域的科研成果及前沿技術(shù)引入教學(xué)，最大程度地吸引了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了研究生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。
4結(jié)語
1.1廣義節(jié)能的定義
作業(yè)效率的定義是工程機(jī)械在單位時(shí)間內(nèi)的作業(yè)量。提高作業(yè)效率往往會(huì)降低節(jié)能性。因此要比較節(jié)能性要在相同的作業(yè)效率下比較，這樣的結(jié)果才是可信的。由以上分析可知，節(jié)能不只是取決于功率傳遞的效率和功率供求兩方的動(dòng)態(tài)匹配，還決定于不同功率流之間的有效配合，作業(yè)效率高低也會(huì)影響節(jié)能效果。
1.2以柴油機(jī)為例的工程機(jī)械功率流控制現(xiàn)狀
從能量轉(zhuǎn)換的定義上分析，工程機(jī)械的工作過程是不同能量形式相互轉(zhuǎn)換、傳遞和對(duì)外輸出功率的過程。想要分析工程機(jī)械的節(jié)能效果就要分析其功率流。對(duì)于使用柴油機(jī)當(dāng)做動(dòng)力源的工程機(jī)械，輸出的動(dòng)力最終來自儲(chǔ)存在柴油中的化學(xué)能。柴油機(jī)將柴油的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的形式表達(dá)出來。這是柴油機(jī)的基本能量轉(zhuǎn)換過程。目前采用的柴油機(jī)節(jié)能方法是全程調(diào)速或電控噴油等控制技術(shù)，這些技術(shù)能夠有效地改善柴油機(jī)工作性能，降低油耗。采用液壓泵吸取柴油機(jī)的機(jī)械能并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽粤髁亢蛪毫Φ男问奖憩F(xiàn)出來，一般采用恒定功率控制、壓力切斷、正流量控制等控制策略改善泵的工作性能。柴油機(jī)是能量的供方，而液壓泵是能量的需方，實(shí)際工作中對(duì)柴油機(jī)和液壓泵使用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制或功率極限載荷控制等方法，以改變二者聯(lián)合工作時(shí)的高能耗現(xiàn)狀。而液壓泵與液壓閥是流量的供求雙方，其中液壓泵供給流量而液壓閥需求流量。具體工作過程是液壓閥吸取液壓泵輸出的液壓能，然后液壓系統(tǒng)的壓力和流量等被調(diào)節(jié)至合理值進(jìn)而輸送給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這個(gè)過程中大多使用變化流量控制方法以協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)多執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有些情況也會(huì)使用LUDV技術(shù)從而減少并聯(lián)回路中負(fù)載變化對(duì)流量分配的影響。在這個(gè)系統(tǒng)中，液壓閥直接由操作者控制。因此，液壓泵和液壓閥是流量的供方和需方的關(guān)系。為了協(xié)調(diào)這種供需關(guān)系，大多使用負(fù)流量控制策略或負(fù)荷傳感控制策略。液壓閥輸出液壓進(jìn)而被油缸或發(fā)動(dòng)機(jī)吸收，并向外輸出機(jī)械能，機(jī)械能以力和位移或轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的形式表現(xiàn)。這些機(jī)械能中的一部分或全部對(duì)外界載荷做功，執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)外載荷的有效做功組成了有效功率。這就是柴油機(jī)工作過程中的功率流過程分析。由此可見，現(xiàn)在的元件效率控制技術(shù)、子系統(tǒng)功率控制技術(shù)和部件功率控制技術(shù)不能協(xié)調(diào)整機(jī)進(jìn)行節(jié)能分析，只能在自己工作范圍內(nèi)達(dá)到局部最優(yōu)值。
2工程機(jī)械全局節(jié)能控制系統(tǒng)
2.1全局節(jié)能控制系統(tǒng)
全局節(jié)能對(duì)于加強(qiáng)機(jī)械工作性能，降低能耗具有重要意義。為了建立廣義節(jié)能定義下的全局節(jié)能控制系統(tǒng)，要將整機(jī)和外界負(fù)載作為研究對(duì)象，并將節(jié)能目標(biāo)設(shè)定為傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)、多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同控制以及作業(yè)效率，達(dá)到最優(yōu)節(jié)能效果。為了方便對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行定量分析，可以定義全局節(jié)能指標(biāo)如下:全局節(jié)能指標(biāo)=對(duì)外有效功/(油耗×作業(yè)時(shí)間)=有效功率/油耗從以上定義式可以看出，全局節(jié)能指標(biāo)指的是單位時(shí)間單位油耗的工況下機(jī)械對(duì)外輸出的有效功。這個(gè)定義考慮了傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)、多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同控制以及作業(yè)效率三個(gè)方面的內(nèi)容，能夠全面地評(píng)價(jià)工程機(jī)械能耗特性。全局節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可以劃分為三個(gè)小目標(biāo)，即協(xié)同作業(yè)目標(biāo)，作業(yè)效率目標(biāo)以及傳統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)。每個(gè)小目標(biāo)還可以再往下細(xì)化為系統(tǒng)目標(biāo)，部件目標(biāo)和元件目標(biāo)，對(duì)工程機(jī)械里面每個(gè)部件的協(xié)同作業(yè)情況，作業(yè)效率情況和能耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)全局節(jié)能的效果。
2.2全電控系統(tǒng)電子節(jié)能控制技術(shù)
傳統(tǒng)的節(jié)能控制已經(jīng)能夠達(dá)到局部最優(yōu)，因此要想取得更大的節(jié)能成果只能突破傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)，可以從以下三個(gè)方面實(shí)現(xiàn):①改變固定參數(shù)功率匹配方法，實(shí)現(xiàn)不同工況下的動(dòng)態(tài)功率匹配;②使用作業(yè)模式識(shí)別技術(shù)，即在不同作業(yè)模式的動(dòng)態(tài)功率分配系統(tǒng);③以操控人員的操作意圖為出發(fā)點(diǎn)，建立不同操作模式的作業(yè)效率管理系統(tǒng)。以上目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可以通過全電控節(jié)能控制技術(shù)和分布式節(jié)能控制技術(shù)來改善傳統(tǒng)節(jié)能控制效果。
2.2.1全電控節(jié)能控制技術(shù)
全電控節(jié)能控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使用電控噴油柴油機(jī)和電比例液壓泵、電比例控制閥、電比例液壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在全電控的能量傳遞條件下能夠達(dá)到硬件功能的最小化的效果，增加硬件的通用化程度，達(dá)到更深入的感知和更全面的智能控制效果。因?yàn)殡娍叵到y(tǒng)中的控制功能和專用功能是由系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的，所以在機(jī)械工作過程中根據(jù)實(shí)時(shí)工況和操作意圖在線調(diào)節(jié)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)匹配柔性化，以獲取更好的、全面的、廣泛的節(jié)能效果。
2.2.2分布式節(jié)能控制技術(shù)
全電控節(jié)能控制技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整機(jī)節(jié)能的控制，但是控制程序需要處理液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，要求控制系統(tǒng)有很高的響應(yīng)速度，目前技術(shù)水平仍然難以滿足對(duì)壓力信號(hào)實(shí)時(shí)處理的要求。為加快對(duì)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)處理速度，可以開發(fā)基于總線的液壓泵控制器、液壓閥控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，也就是說每個(gè)控制器都連接了高速總線，加快處理速度。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)和用戶操作意圖改變發(fā)動(dòng)機(jī)噴油多少，并將處理數(shù)據(jù)輸送到總線，同時(shí)從總線上收取其他控制器的控制命令;液壓泵控制器和液壓閥控制器也執(zhí)行類似的操作?；诳偩€的分布式控制系統(tǒng)可以有效地增加控制信息的運(yùn)算和傳送速度，滿足全電控節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要求。
3結(jié)論
由于CDIO的教育理念能夠讓學(xué)生獲得更寬更深知識(shí)的同時(shí),還能夠逐步具備足夠的人際交流能力、專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力、產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)建能力，適應(yīng)行業(yè)對(duì)人才的需求，所以并聯(lián)機(jī)器人與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(以下簡(jiǎn)稱“機(jī)電實(shí)驗(yàn)室”)作為機(jī)械電子工程專業(yè)教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)的重要基地，于2009年開始積極引入CDIO教育理念，從培養(yǎng)目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系等方面做了重大改革。
2基于CDIO的機(jī)電專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐
2.1培養(yǎng)目標(biāo)的確定
CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)之一即為以CDIO工程教育為基本環(huán)境，強(qiáng)調(diào)技術(shù)知識(shí)和能力的教學(xué)實(shí)踐要以產(chǎn)品、過程或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行作為工程教育的框架，使學(xué)生的基本個(gè)人能力、人際交往能力和對(duì)產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力達(dá)到專業(yè)設(shè)定的目標(biāo)，并且滿足企業(yè)對(duì)人才的需求。機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)的是具有機(jī)械電子工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)技能，且能在生產(chǎn)一線從事機(jī)械電子工程專業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造、控制開發(fā)、應(yīng)用研究和生產(chǎn)管理等工作的應(yīng)用型專門人才。結(jié)合CDIO教育理念及機(jī)械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)電實(shí)驗(yàn)室將以應(yīng)用型工程師的人才培養(yǎng)目標(biāo)為主線、以企業(yè)對(duì)應(yīng)用型工程師的能力需求為導(dǎo)向、以企業(yè)生產(chǎn)一線創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)為提升來定位實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力培養(yǎng)目標(biāo)。
2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
CDIO教學(xué)理念注重一體化教學(xué)，強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)，同時(shí)要求培養(yǎng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)做到各學(xué)科之間相互支撐。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械電子工程專業(yè)越來越多的與電氣、控制、通信、材料及系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科進(jìn)行交叉。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別重視基礎(chǔ)訓(xùn)練、拓寬專業(yè)，重視綜合實(shí)踐性以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，合理構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
1）加強(qiáng)原有的專業(yè)基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)，開設(shè)課程三級(jí)項(xiàng)目。
機(jī)械電子工程專業(yè)方向的課程設(shè)置主要包括三大知識(shí)模塊：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造知識(shí)模塊、強(qiáng)電知識(shí)模塊、弱電知識(shí)模塊，所涉及專業(yè)課程繁多，倘若側(cè)重理論教學(xué)而忽視學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作，則容易出現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用脫離、學(xué)生感到學(xué)習(xí)枯燥的現(xiàn)象。所以，需要加強(qiáng)原有的專業(yè)基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，針對(duì)一門或兩門課程設(shè)計(jì)三級(jí)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)融入到三級(jí)項(xiàng)目中，學(xué)生可以根據(jù)項(xiàng)目需要自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這種基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，改革了枯燥無味的呆板實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生創(chuàng)造了更多動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，加深了對(duì)課堂理論知識(shí)的理解應(yīng)用。
2）結(jié)合工程實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)趨于數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化，生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化程度相當(dāng)高，機(jī)、電、控已成為一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，企業(yè)對(duì)機(jī)電類專業(yè)人才的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出了更高的要求，培養(yǎng)適應(yīng)性強(qiáng)且符合市場(chǎng)需求的創(chuàng)新型人才迫在眉睫。因此，機(jī)電實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)機(jī)電專業(yè)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的業(yè)界需求進(jìn)行分析，從市場(chǎng)需求出發(fā)來培養(yǎng)學(xué)生。打破各門課程的界限，拓寬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容范圍，按照對(duì)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供一種全新的工程應(yīng)用教學(xué)環(huán)境。如結(jié)合工程實(shí)際，增設(shè)機(jī)、電、控綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用流體傳動(dòng)、電氣控制、PLC、機(jī)械工程測(cè)試、傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)等多門課程的知識(shí)，并會(huì)使用各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器。
3）完善機(jī)械工程研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加強(qiáng)理論研究能力的培養(yǎng)。
引入CDIO教育理念后，機(jī)電實(shí)驗(yàn)室不斷完善機(jī)械工程研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供充足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)，制定具有綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性及研究性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能夠結(jié)合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行系列理論研究，開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生探索新的理論知識(shí)，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、增強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，從而培養(yǎng)出具有機(jī)械電子工程領(lǐng)域較強(qiáng)實(shí)踐操作能力及扎實(shí)的理論分析能力的綜合性人才。
2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及考核方式
CDIO教育理念提倡基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、職業(yè)道德、學(xué)術(shù)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力、終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、交流能力和大系統(tǒng)掌控能力，從而培養(yǎng)既有過硬的專業(yè)技能，又有良好的職業(yè)道德的國際化工程師。為此，機(jī)電實(shí)驗(yàn)室采取以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)方法，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理，培養(yǎng)學(xué)生的主人翁精神和意識(shí)；采用多方面、多樣化的綜合考核方式，不僅對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員進(jìn)行考核，各個(gè)環(huán)節(jié)的考核結(jié)果相互融合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生的技術(shù)能力、工程素質(zhì)、交流與溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的全面考核，也能夠提升教師的技術(shù)應(yīng)用能力，提高技能操作水平，積累工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校培養(yǎng)人才戰(zhàn)略方案中不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要環(huán)節(jié)，以上從培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及考核方式等方面論述了機(jī)電實(shí)驗(yàn)室引入CDIO教育理念后所采取的改革措施，下面以機(jī)電一體化專業(yè)核心項(xiàng)目體系的實(shí)施為例，談?wù)剻C(jī)電實(shí)驗(yàn)室引入CDIO教學(xué)模式后的教學(xué)實(shí)踐。該項(xiàng)目以《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》和《機(jī)器人》三門課程為核心設(shè)立，包括兩個(gè)實(shí)施階段，其中在三級(jí)項(xiàng)目階段，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的方式自主完成以嵌入式計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）控制系統(tǒng)為核心的機(jī)電一體化產(chǎn)品—智能小車的構(gòu)思－設(shè)計(jì)－制作－調(diào)試運(yùn)行；在二級(jí)項(xiàng)目階段，學(xué)生運(yùn)用四周時(shí)間，進(jìn)行自主創(chuàng)新研發(fā)，自主設(shè)計(jì)集成一個(gè)取料手爪或運(yùn)料的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)車廂，將智能小車升級(jí)成為移動(dòng)式的抓取機(jī)器人和移動(dòng)式搬運(yùn)機(jī)器人，通過進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制規(guī)劃，控制機(jī)器人完成一系列復(fù)雜的動(dòng)作，如手爪張合、車體回轉(zhuǎn)、智能循跡和避障、協(xié)同作業(yè)等任務(wù)，最終由兩個(gè)機(jī)器人協(xié)作配合完成一次物料的抓取和運(yùn)送任務(wù)。學(xué)生自主完成從方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、加工制作到集成調(diào)試的全過程，最后以分組比賽的方式驗(yàn)收。
3教學(xué)實(shí)施體會(huì)
