西华大学 四川成都 610039
摘要：机电一体化的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代，使产品向高、精、尖迅速迈进，使劳动生产率迅速提高。本文从机电一体化系统的概述出发，结合机电一体化系统的设计特点，就机电一体化系统的设计思想和发展方向进行阐述，对进一步优化机电一体化系统有重要意义。
关键词：机电一体化；系统设计；发展方向
1.引言
随着科学技术的高速发展，机电一体化系统在各个行业得到了广泛的应用。机电一体化系统常用于自动生产线位置、速度、时间的控制，机械伺服转向系统，汽车的无人驾驶，无人机控制，雷达跟踪等。同时，机电一体化的内涵和外延也在随着技术的不断完善得到丰富和扩展。机电一体化系统是由多种技术有机结合而成。所以需要一个比较系统、科学的设计方案才能设计出一个比较合理实用的机电一体化系统。
2.机电一体化的定义
机电一体化是定义为在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引入微电子技术，并将机械装置和电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。这门技术包含了三重定义：机电一体化是机械学、电子学、信息科学等学科相互融合而形成的学科；随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术、控制技术为特征的信息技术，光学，气压，液压，仪器仪表等技术也“渗透”到这一概念中；机电一体化表达了技术之间相互结合的思想，强调各种技术在机电产品中的相互协调，以达到系统总体最优。
3.机电一体化系统的设计思想
系统设计是将工程设计任务或机电一体化产品看做一个整体的系统来研究。要从系统的整体角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方案。机电一体化系统的设计思想主要反映在以下几个方面：
第一，集成化概念。机电一体化是将电气、电子作为一个整体考虑，综合了机械本体、执行机构、动力部分、检测部分和控制器的主要部分，统一规划，协调控制。（如图3所示）
图3 机电一体化系统的五大要素.png)
第二，自动化概念。自动化是在无外界干扰的情况下，按照预先设定的程序自动运行或利用各种控制装置和计算机处理系统自动控制的过程。
第三，信息处理概念。信息处理技术涉及到计算机硬件、软件及信息处理等方面的问题。硬件应注意合适的微处理器、显示器装备以及数字通讯接口；软件方面应考虑信息处理速度、可靠性，自我诊断能力以及通信标准化等问题。
4.机电一体化系统的发展方向
近年来，我国的机电一体化有了明显的发展和提高。但与一些发达国家相比还是存在着一定的差距。主要是设计还不够完善，技术还不够先进。下面主要对机电一体化系统的设计提出以下要求：
4.1 智能化
智能化是在控制理论的基础上，吸纳人工智能、运筹学等使它具有判断推理，自动决策的能力。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视。
4.2 模块化
研究和开发具有标准机械接口，电气接口，动力接口，环境接口的机电一体化产品单元。
4.3 微型化
机电一体化向微型机械和微观领域发展。MEMS超精密技术的突破将在生物医疗、军事、信息等方面占据不可比拟的优势。
4.4 网络化
网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、教育、军事、政治和人们的日常生活都带来了巨大的变化。现场总线与局域网技术使家庭电器网络化已成大势。CIAS使人们享受着高新技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品必须向着网络化发展。
4.5 系统化
系统化进一步采用开放式和模块化的总线结构。系统可以灵活组织，进行各种裁剪和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。
4.6 绿色化
绿色化是时代的趋势。绿色产品在设计、制造、使用、销毁的过程中符合特定的环境保护和人类健康要求。对生态环境无危害或危害极少，资源利用率极高。绿色的机电一体化产品将有无限的发展空间。
5.结语
机电一体化系统的设计是一种复合型技术。在机电一体化系统的分析设计中，我们不但要深入了解相关的技术，更要从系统实际功效出发，通过系统总体设计来使各相关技术有机结合。并且要注意分析和解决技术融合过程中产生的新问题，反复论证，找到最优设计方案。只有这样才能促使机电一体化技术的进一步发展。
参考文献：
[1] 候力等编著.机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，2004
[2] 王纪坤，李学哲主编.机电一体化系统设计.北京：国防工业出版社，2013
[3] 石祥钟主编.机电一体化系统设计.北京：化学工业出版社，2009
[4] 李中年编著.控制电器及应用.北京：清华大学出版社，2006
[5] 赵松年，张奇鹏编著.机电一体化机械系统设计.上海：同济大学出版社，1990
作者简介：
杨龙兵（1993.8~），男；汉族；籍贯：四川绵阳；西华大学机械工程学院2014级机械电子工程专业本科生。
论文作者:杨龙兵
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/8
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