機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞： 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；工程實(shí)踐；教學(xué)改革

0 引言

隨著制造業(yè)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的加工手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在設(shè)備的高精度、高智能化要求。傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷地吸收計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、測(cè)量傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，而且只有各部分之間相互結(jié)合，則產(chǎn)品的性能和功能就越好，只有實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)整體最佳。這些技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化技術(shù)，因此，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備或產(chǎn)品，改變機(jī)械產(chǎn)品與機(jī)械工業(yè)的面貌，滿足社會(huì)和生活的物質(zhì)要求，已成為工程設(shè)計(jì)人員的使命。要學(xué)好機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門課不僅需要掌握多門學(xué)科的理論，而且需要把這些課程融匯通，有機(jī)結(jié)合。

1 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的問題

1.1 教材的問題 目前存在很多機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教材，內(nèi)容不同，側(cè)重點(diǎn)不同，深淺不一。由于該課程涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、伺服傳動(dòng)及檢測(cè)技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容，教材中存在內(nèi)容選定、案例安排、基本概念界定等方面是否科學(xué)、合理也值得商榷；甚至大量?jī)?nèi)容堆砌，把各種技術(shù)割裂開來講，不能從整體性、關(guān)聯(lián)性、集合性及環(huán)境適應(yīng)性等方面入手，以系統(tǒng)工程的方法為指導(dǎo)，綜合運(yùn)用機(jī)、電、控等各學(xué)科的技術(shù)設(shè)計(jì)新型產(chǎn)品，造成和微機(jī)控制、數(shù)控技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)技術(shù)等課程內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)，不能將這些技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使這門課缺乏新鮮感，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。另外，教材內(nèi)容缺乏新穎性，例如，當(dāng)前精度要求高的機(jī)電設(shè)備中的伺服驅(qū)動(dòng)元件大都采用交流伺服電機(jī)或直流伺服電機(jī)，而教材中卻重點(diǎn)在講解步進(jìn)電機(jī)的原理、驅(qū)動(dòng)控制，對(duì)伺服電機(jī)草草帶過，不作為重點(diǎn)講解內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重滯后，和實(shí)際工程應(yīng)用脫節(jié)。

1.2 教學(xué)方法的問題 長(zhǎng)期以來，在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)中，教師習(xí)慣運(yùn)用的是“滿堂灌”式的傳統(tǒng)講授教學(xué)法。注重具體技術(shù)的理論分析和講解，忽視了所講內(nèi)容在工程實(shí)際的聯(lián)系、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和實(shí)際操作的技能，不能使學(xué)生深切感受到機(jī)電一體化技術(shù)和日常生活中的機(jī)電產(chǎn)品的密切關(guān)系，感受機(jī)電系統(tǒng)學(xué)科的博大精深以及這門學(xué)科中處處蘊(yùn)含的技術(shù)之美，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

隨著計(jì)算機(jī)、投影儀等先進(jìn)設(shè)備在教學(xué)中的普及，使用多媒體教學(xué)成為課堂教學(xué)的大勢(shì)所趨、必然選擇，知識(shí)量明顯加大，加之該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容廣，容易造成教學(xué)速度過快，導(dǎo)致學(xué)生和老師互動(dòng)較少，不利于調(diào)動(dòng)積極性。

1.3 教師存在的問題 機(jī)電一體化技術(shù)具有的實(shí)踐性、科學(xué)性、綜合性、創(chuàng)新性的特點(diǎn)，意味著講述這門課的教師也要具備實(shí)施工程教育的能力和素質(zhì)。只有教師自身具備工程實(shí)踐能力，才能用工程的視野去教學(xué)，才能將機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)過程以系統(tǒng)的建造能力與講授的課程相融合，為學(xué)生提供相關(guān)的案例，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，從而培養(yǎng)出更多未來的工程技術(shù)人員[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)普通高校專任教師中符合“雙師型”教師僅占16.3%[2]，其余青年教師大都從學(xué)校到學(xué)校，偏重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，從事工程實(shí)踐的經(jīng)歷較少，因此在授課中不能引用在工程實(shí)踐中積累的案例，更難講授在工程中如何解決實(shí)際問題的過程。這些情況嚴(yán)重束縛了本學(xué)科多樣性、實(shí)踐性的發(fā)展。

2 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)改革思考

2.1 優(yōu)化講解內(nèi)容，建立合理的課程內(nèi)容體系 針對(duì)當(dāng)前教材中存在內(nèi)容堆砌、各種技術(shù)割裂、各模塊安排雜亂的現(xiàn)象，在講述課程中將內(nèi)容重新安排，這重講解機(jī)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)是機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的最重要環(huán)節(jié)，它的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的全部性能及使用情況，尤其是總體設(shè)計(jì)理論還處于經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，如何使總體設(shè)計(jì)最佳化，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法成為重點(diǎn)。按照原理方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、總體布局與環(huán)境設(shè)計(jì)這條主線延伸，進(jìn)而對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的各組成要素、相關(guān)技術(shù)（如：機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等）及各組成部分之間通過什么接口有機(jī)的聯(lián)系在一起進(jìn)行重點(diǎn)分析講解，重構(gòu)了課程的內(nèi)容體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，使課程知識(shí)結(jié)構(gòu)體系內(nèi)容更具條理性、科學(xué)性。

2.2 實(shí)施多元化的教學(xué)方法

2.2.1 理論講授與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合 對(duì)機(jī)電系統(tǒng)中相關(guān)的基本概念、原理、設(shè)計(jì)方法主要采用講授的方式講解，提高學(xué)生的理論水平。另外，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)日常生活中的機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，由學(xué)生查資料、制訂方案，然后由師生討論方案的可行性并加以修改，最后由學(xué)生完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生包括查文獻(xiàn)、方案設(shè)計(jì)、方案修改的能力，還提高了學(xué)生的自學(xué)能力、分析設(shè)計(jì)能力。

2.2.2 案例法 在講授的過程中通過“舉例”，使用一些工程案例說明問題。使用案例的目的是為了說明所要闡述的理論，幫助學(xué)生理解，增強(qiáng)課堂講授的趣味性。學(xué)生能通過對(duì)案例的“思考—分析—討論—判斷”，進(jìn)而掌握所學(xué)理論如何在工程中應(yīng)用，如何把理論和實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來，如何分析工程中環(huán)境的復(fù)雜性帶來的干擾，采用什么方法加以解決，這些都是教材中很少提到，但在工程中常常遇到的問題，通過這些典型案例加深理解，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

2.2.3 報(bào)告式教學(xué) 對(duì)一些教師自己參與過的典型案例作專題報(bào)告，同時(shí)邀請(qǐng)本校老專家走進(jìn)課堂，把自己如何設(shè)計(jì)機(jī)電產(chǎn)品的過程以及親身感受與學(xué)生分享，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.2.4 增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以科研促教學(xué) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，大大增加了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例。對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，既要反映出機(jī)電系統(tǒng)的各要素，又要反映出各要素之間的相互關(guān)系；對(duì)創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn)，先由學(xué)生提出設(shè)計(jì)方案，教師審查確定其方案合理與可行后，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)完成。

2.3 加強(qiáng)教師工程實(shí)踐能力 機(jī)電系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，教師如果只具備扎實(shí)的理論知識(shí)而缺乏實(shí)踐的經(jīng)歷是難以勝任這門課的教學(xué)工作的。因此，加強(qiáng)教師工程實(shí)踐能力勢(shì)在必行?？梢酝ㄟ^校企合作，鼓勵(lì)青年教師在具有豐富經(jīng)驗(yàn)的老教師的帶動(dòng)下，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，積極參與企業(yè)的攻關(guān)課題，促進(jìn)科研成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，并且在參與工程實(shí)踐項(xiàng)目的同時(shí)，拓展工程視野，提升團(tuán)隊(duì)合作能力[1]。

2.4 參與教師科研，提高學(xué)生實(shí)踐能力 吸收學(xué)生參加教師的科研工作，充當(dāng)科研助手，接受教師科研思想熏陶和科研方法的鍛煉，通過參與提高從事科研的能力，培養(yǎng)作為一個(gè)科技工作者應(yīng)具備的良好素質(zhì)，為學(xué)生走向工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

3 結(jié)束語

在機(jī)電系統(tǒng)的教學(xué)過程中應(yīng)通過各種形式讓學(xué)生更深、更廣、更遠(yuǎn)的了解本專業(yè)的特點(diǎn)、內(nèi)容、發(fā)展。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性參與到工程實(shí)踐中，才能在實(shí)踐中培養(yǎng)出分析解決問題的能力，才能從系統(tǒng)的角度出發(fā)，深刻理解機(jī)電系統(tǒng)的各個(gè)部分之間是如何有機(jī)的聯(lián)系在一起的，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)質(zhì)的機(jī)電產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]惠效麗等.高等工科院校青年教師工程實(shí)踐能力培養(yǎng)問題研究[J].教育科學(xué)，2010，6，[26]6-8.

篇(2)

關(guān)鍵詞：機(jī)電；設(shè)備監(jiān)控；火車站

Abstract: according to the system of an alarm BAS signals, such as a day of high energy consumption of mechanical and electrical equipment, a the temperature of the room is not normal, it will remind the maintenance personnel note, find the cause of the highly energy-consuming, formulate measures to reduce the energy consumption. So as to achieve the purpose of saving energy and reducing consumption. This paper HanKouZhan reconstruction project examples railway station monitoring control system for electromechanical equipment design. For your reference.

Keywords: mechanical and electrical; Equipment monitoring; Railway station

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

隨著鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，以人為本，無論是工作人員還是旅客，對(duì)火車站環(huán)境的要求越來越高。為了滿足人們的這些需求，提高鐵路企業(yè)的生產(chǎn)安全水平和現(xiàn)代化管理水平，站房各類機(jī)電設(shè)備，如通風(fēng)空調(diào)、給排水、電扶梯等，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、控制和管理，以達(dá)到節(jié)能降耗、減員增效的目標(biāo)，提高安全水平和管理水平。

一、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控（BAS）系統(tǒng)組成

站房機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱BAS系統(tǒng)，采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，由中央監(jiān)控站、現(xiàn)場(chǎng)控制器DDC、輸入輸出設(shè)備及相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)組成；通信網(wǎng)絡(luò)由管理層以太網(wǎng)和監(jiān)控層工業(yè)以太網(wǎng)組成。

BAS系統(tǒng)由中央監(jiān)控站、現(xiàn)場(chǎng)控制器、其他監(jiān)控子系統(tǒng)（如中央空調(diào)監(jiān)控子系等）、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及通信網(wǎng)絡(luò)組成。

1、中央監(jiān)控站

設(shè)于站房綜合控制室，由工作站、服務(wù)器、管理網(wǎng)絡(luò)、電子值班系統(tǒng)、打印機(jī)及UPS等組成，負(fù)責(zé)站房所有機(jī)電設(shè)備的監(jiān)視和控制，并提供與FAS系統(tǒng)的通信接口，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)接收FAS火災(zāi)信息執(zhí)行火災(zāi)模式。

2、DDC現(xiàn)場(chǎng)控制器

在機(jī)電設(shè)備相對(duì)集中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置DDC，完成對(duì)通風(fēng)、空調(diào)、給排水設(shè)備等的監(jiān)控。

DDC采用以太網(wǎng)及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，直接接入監(jiān)控層工業(yè)以太網(wǎng)；內(nèi)嵌Web服務(wù)器，無需特定的軟件，只需使用通用瀏覽器（如IE）便可以進(jìn)行基本監(jiān)控；擴(kuò)展靈活方便，通過內(nèi)部總線即可擴(kuò)展輸入/輸出模塊。

3、其他監(jiān)控子系統(tǒng)

站房監(jiān)控子系統(tǒng)包括中央空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)、電扶梯智能控制器，這些子系統(tǒng)通過必要的通信適配器接入就近區(qū)域工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，納入BAS中央監(jiān)控站實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)度管理。

4、現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)層包括各種傳感器、智能儀器儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，負(fù)責(zé)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，包括模擬量、交流量、開關(guān)量、脈沖量、數(shù)字量等；接收控制器和上級(jí)主站的命令，通過開關(guān)、閥門（執(zhí)行器）、調(diào)節(jié)器等輸出控制；

5、通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)由中央監(jiān)控站管理網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，采用以太網(wǎng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，管理網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫集成。如下圖所示

中央監(jiān)控站管理網(wǎng)采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用綜合布線技術(shù)，由干線網(wǎng)絡(luò)和各工作區(qū)域網(wǎng)絡(luò)組成。干線網(wǎng)絡(luò)采用多模光纜構(gòu)成具有自愈功能的光纖環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，連接中央監(jiān)控站和分布在現(xiàn)場(chǎng)的工作區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。站房機(jī)電設(shè)備相對(duì)集中的區(qū)域組成一個(gè)區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、通信適配器、UPS、配線架等組成，DDC、監(jiān)控子系統(tǒng)和智能控制器就近接入；各監(jiān)控子系統(tǒng)內(nèi)部采用現(xiàn)場(chǎng)總線。

6、 通信協(xié)議

通信協(xié)議要求如下：

1）中央監(jiān)控站

中央監(jiān)控站軟件提供專門的通信規(guī)約庫，支持OPC、ModBus、IEC870-5-101/104等；

2）DDC控制器：提供以太網(wǎng)接口，支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；提供Web服務(wù)；支持OPC。

3）監(jiān)控子系統(tǒng):采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如RS-485、Lon、CAN等。

7、通信接口

BAS系統(tǒng)可與下列系統(tǒng)進(jìn)行通信：FAS系統(tǒng)、上級(jí)監(jiān)控主站、與變電所智能監(jiān)控系統(tǒng)、車站客服系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)。

二、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控（BAS）系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象

1、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

包括空調(diào)處理機(jī)組、新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)。其中，本站空調(diào)主機(jī)房、空調(diào)機(jī)房的機(jī)組群控及各種設(shè)備的連鎖功能集成后，通過通信適配器接入就近區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，納入BAS中央監(jiān)控站監(jiān)控。

BAS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)全熱換氣機(jī)狀態(tài)、故障、手自動(dòng)，并遠(yuǎn)程控制其啟停。

BAS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)多聯(lián)室外機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障、手自動(dòng)等監(jiān)控點(diǎn)。

2、排水

BAS系統(tǒng)檢查地道排水泵的狀態(tài)、故障、手自動(dòng)以及污水坑的連續(xù)水位。

3、電扶梯

車站各類電扶梯均配置智能控制器，經(jīng)通信適配器接入就近區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，納入BAS監(jiān)控，BAS系統(tǒng)讀取其內(nèi)部相關(guān)數(shù)據(jù)。

4、照明系統(tǒng)

與智能照明控制系接口。

5、低壓變配電系統(tǒng)

與低壓配電所監(jiān)控系統(tǒng)接口。

6、其他

其他監(jiān)視對(duì)象有溫濕度傳感器、溫度傳感器，監(jiān)控對(duì)象包括電動(dòng)風(fēng)閥、電動(dòng)防火閥、電動(dòng)防火調(diào)節(jié)閥及電動(dòng)卷簾門等。

7、與FAS接口及消防聯(lián)動(dòng)原則

正常工況和火災(zāi)工況都需要運(yùn)行的設(shè)備由BAS系統(tǒng)監(jiān)控，僅在火災(zāi)工況時(shí)運(yùn)行的設(shè)備由FAS系統(tǒng)監(jiān)控。

火災(zāi)時(shí)，由FAS系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信息和火災(zāi)模式指令，BAS系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定好的火災(zāi)運(yùn)行模式，聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備執(zhí)行火災(zāi)模式。

三、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控（BAS）系統(tǒng)主要功能

BAS系統(tǒng)只需在中央監(jiān)控站安排一至二名操作管理人員，即可承擔(dān)對(duì)站房所有監(jiān)控設(shè)備管理任務(wù)，從而可大大減少有關(guān)的設(shè)備管理人員。

1、監(jiān)視操作功能

（1）環(huán)境參數(shù)溫濕度監(jiān)視

（2）設(shè)備啟?？刂萍氨O(jiān)測(cè)

（3）調(diào)校設(shè)定點(diǎn)

（4）修正時(shí)間控制程序

（5）執(zhí)行或接通有關(guān)監(jiān)控點(diǎn)的報(bào)警狀態(tài)

（6）執(zhí)行或停止有關(guān)監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)間記錄/趨勢(shì)記錄

（7）調(diào)整有關(guān)PID控制回路的參數(shù)設(shè)定值

（8）設(shè)定假期表，修正系統(tǒng)的時(shí)間

（9）輸入臨時(shí)性的超載控制表

（10）加入或更改模擬量輸入點(diǎn)的報(bào)警門值/危險(xiǎn)門值的數(shù)值

（11）檢查報(bào)警及提示報(bào)警上下限數(shù)值

（12）執(zhí)行或終止執(zhí)行任務(wù)的“工作次序”

2、模式控制

機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)按照線路的運(yùn)行模式可分為：正常運(yùn)行模式、防災(zāi)及阻塞模式。當(dāng)BAS收到FAS火災(zāi)報(bào)警信息后優(yōu)先執(zhí)行防災(zāi)阻塞模式。

3、節(jié)能控制

監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能軟件，允許用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而作出相應(yīng)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。

（1）每日的預(yù)定時(shí)間表

（2）每年的預(yù)定日程表

（3）假期（如春運(yùn)）的安排表

（4）臨時(shí)超越控制安排表

（5）最佳啟/停功能

（6）夜間設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制

（7）溫度設(shè)定點(diǎn)的重置

（8）冷凍機(jī)組/熱交換器的組合及次序控制

（9）用電量高峰期的限制等

4、報(bào)警管理

報(bào)警管理包括監(jiān)查、緩沖、儲(chǔ)存及將報(bào)警送至指定的操作站上。

報(bào)警系統(tǒng)覆蓋系統(tǒng)中引發(fā)報(bào)警的任何事件以及操作人員采取的應(yīng)對(duì)措施。

狀態(tài)改變也可以產(chǎn)生一段信息傳遞給操作人員。操作人員定義報(bào)警對(duì)象，然后將其與系統(tǒng)中的信號(hào)相連。當(dāng)其狀態(tài)改變時(shí)，數(shù)字信號(hào)觸發(fā)報(bào)警。模擬信號(hào)的值與規(guī)定的高、低限值相比較，如果超出界限則報(bào)警。

5、時(shí)間管理

接受GPS對(duì)時(shí)信號(hào)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)時(shí)，保證系統(tǒng)中所有自動(dòng)化設(shè)備和裝置具有統(tǒng)一、正確的時(shí)間。

提供時(shí)間日歷表，對(duì)設(shè)備進(jìn)行時(shí)間控制，這些功能可以用來啟動(dòng)和停止設(shè)備間的不同設(shè)備；時(shí)間表能夠與列車運(yùn)行圖配合，為行車提供更好的服務(wù)。

6、歷史記錄

歷史記錄是用來自動(dòng)記錄并存貯系統(tǒng)中發(fā)生的每一事件。系統(tǒng)中所有事件均被自動(dòng)記錄。

歷史記錄可跟蹤諸如對(duì)象的創(chuàng)建/編輯/刪除，報(bào)警前的事件，登錄和退出等事件進(jìn)程。

機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)啟動(dòng)存貯下列事件：

（1）報(bào)警激發(fā)、確認(rèn)、復(fù)位、解除和互鎖

（2）記錄對(duì)象的更新、變換及刪除。

（3）登錄

（4）退出

（5）文件對(duì)象的改變

（6）對(duì)物理單元下達(dá)命令，命令的下載和上達(dá)

（7）配置命令

7、趨勢(shì)記錄

根據(jù)具體的對(duì)象和處理/顯示的需要而定。趨勢(shì)記錄有成效的樓宇管理系統(tǒng)需要讓操作者不僅知道整個(gè)建筑物目前的運(yùn)行情況，而且能了解過去所發(fā)生的事情。

將各控制子站所采集的歷史數(shù)據(jù)送入到中央管理計(jì)算機(jī)，管理員就能在中央管理計(jì)算機(jī)上觀察站房機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)在過去曾經(jīng)歷的性能變化曲線。

8、電子值班功能

系統(tǒng)故障報(bào)警等通過GSM/GPRS撥號(hào)、短信方式，遠(yuǎn)程通知值班人員或相關(guān)人員，從而可以大大降低調(diào)度人員勞動(dòng)強(qiáng)大，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

四、結(jié)束語

綜上所述，我們應(yīng)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)管理功能對(duì)機(jī)電設(shè)備的耗能的進(jìn)行反饋測(cè)量，和現(xiàn)在的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得出設(shè)備的最佳運(yùn)行點(diǎn)。比較每天的耗能變化，當(dāng)我們預(yù)見到一個(gè)用電的需求高峰到來的時(shí)候，就可以關(guān)閉一些用電設(shè)備，或延時(shí)啟動(dòng)一些用電設(shè)備，來避免超過一個(gè)設(shè)定的能源損耗目標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介

篇(3)

關(guān)鍵詞：某型飛機(jī)；電傳飛行控制系統(tǒng)；運(yùn)行安全

1 概述

之所以選擇本型號(hào)的飛機(jī)進(jìn)行技術(shù)上的研究，主要是因?yàn)樵撔吞?hào)的飛機(jī)目前承擔(dān)軍事作戰(zhàn)的任務(wù)，對(duì)其飛行的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。而該型號(hào)的飛機(jī)目前仍舊采用老舊的機(jī)械操作。機(jī)械操作的系統(tǒng)龐大，占地面積大，且手動(dòng)操作的主觀性較強(qiáng)，操作技術(shù)水平與操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能直接聯(lián)系，同時(shí)手動(dòng)操作中難免會(huì)出現(xiàn)誤差，摩擦系數(shù)的存在也會(huì)影響操作的水平和精準(zhǔn)性。這些都不利于軍事作戰(zhàn)。因此，必須扭轉(zhuǎn)現(xiàn)有的局勢(shì)，變手動(dòng)操作系統(tǒng)為電傳飛行控制系統(tǒng)，提高機(jī)械操作的自動(dòng)化和科學(xué)化。

2 電傳飛行控制系統(tǒng)主要功能

通過具體的數(shù)據(jù)分析和研究，基本上確定了該型號(hào)飛機(jī)的控制系統(tǒng)的主要功能：2.1提高飛機(jī)的性能；2.2擴(kuò)大飛機(jī)的使用包線；2.3增強(qiáng)飛機(jī)的穩(wěn)定性；2.4改善飛機(jī)的飛行品質(zhì)，使某型飛機(jī)主要的飛行品質(zhì)滿足GJB185標(biāo)準(zhǔn)1要求；2.5自動(dòng)防尾旋和人工改尾旋；2.6機(jī)內(nèi)自動(dòng)檢測(cè)功能，包括飛行前自檢測(cè)（PBIT），上電自檢測(cè)（UPBIT）、飛行中自檢測(cè)（IFBIT）和維修自檢測(cè)（MBIT）；2.7輔助模態(tài)功能。

3 系統(tǒng)組成及余度確定

電傳飛行控制系統(tǒng)由不同職能的各個(gè)硬件設(shè)施構(gòu)成。對(duì)不同的硬件進(jìn)行劃分便于整體管理，也能夠保證各司其職，提高操作系統(tǒng)的工作效率。根據(jù)本型號(hào)飛機(jī)的實(shí)際情況，工作人員在設(shè)計(jì)之初，將本型號(hào)飛機(jī)的控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)具體分為飛控計(jì)算機(jī)分系統(tǒng)、伺服作動(dòng)器分系統(tǒng)、傳感分系統(tǒng)與控制顯示分系統(tǒng)三大部分，下面將逐一對(duì)每一個(gè)部分進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)和操作分析。

根據(jù)飛行控制系統(tǒng)的要求，電傳飛行控制系統(tǒng)必須滿足故障-工作/故障-工作/故障-安全（FO/FO/FS）的容錯(cuò)能力要求和可靠性要求，結(jié)合各子系統(tǒng)（部件）的作用和關(guān)鍵性確定各子系統(tǒng)的余度數(shù)和自檢測(cè)要求。

4 分系統(tǒng)方案

4.1 飛控計(jì)算機(jī)

電傳飛機(jī)控制系統(tǒng)的核心應(yīng)用技術(shù)是飛控計(jì)算機(jī)，通過飛控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析和程序預(yù)設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)化控制盒管理。結(jié)合本型號(hào)飛機(jī)的實(shí)際情況，工作人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了多種方案的甄選，最終確定將飛控計(jì)算機(jī)與伺服控制回路綜合在一起，采用3×2余度配置，本系統(tǒng)需要三臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的連接，因?yàn)檫M(jìn)行了大膽的技術(shù)嘗試，同時(shí)又結(jié)合了國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的飛機(jī)控制技術(shù)，所以這套設(shè)計(jì)方案是比較科學(xué)相對(duì)合理的，具有可操作性。

每臺(tái)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)通道：

工作通道：根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算機(jī)控制面偏轉(zhuǎn)指令，并且驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制面；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊、伺服回路模塊與電源模塊等。

監(jiān)控通道：用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)指令的正確性；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊與電源模塊等。

4.2 作動(dòng)器

升降舵、副翼和方向舵均采用電液伺服作動(dòng)器，電液伺服作動(dòng)器具有故障監(jiān)控功能和旁通功能，在故障失效后自動(dòng)轉(zhuǎn)入旁通功能，不影響其它作動(dòng)器工作。單個(gè)舵面所有電液伺服作動(dòng)器均失效后，轉(zhuǎn)入旁通功能，保持一定的阻尼，該舵面處于阻尼浮動(dòng)狀態(tài)。

4.2.1 升降舵作動(dòng)器

每個(gè)升降舵面采用2臺(tái)臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)升降舵面的能力，左右兩個(gè)升降舵面共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，升降舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制升降舵偏轉(zhuǎn)。

4.2.2 副翼作動(dòng)器

每個(gè)副翼采用2臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)副翼的能力，左右兩個(gè)副翼共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，副翼作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制副翼偏轉(zhuǎn)。

4.2.3 方向舵作動(dòng)器

在方向舵上并聯(lián)安裝3臺(tái)電傳控制的電液伺服作動(dòng)器，同步工作，具有力均衡功能。方向舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制方向舵偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)航向控制，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。

4.3 傳感分系統(tǒng)

傳感器分系統(tǒng)負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)傳輸和接收，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。一方面需要及時(shí)接收信息，另一方面還要對(duì)接收到的信息進(jìn)行篩選和分類，最終利用具有關(guān)聯(lián)性的安全信息，具體包括駕駛員指令傳感器、飛行運(yùn)動(dòng)傳感器和大氣數(shù)據(jù)傳感器三個(gè)部分。

駕駛員指令傳感器顧名思義，就是將操作人員的操作數(shù)據(jù)和操作動(dòng)作，以數(shù)據(jù)的形式傳輸給計(jì)算機(jī)裝置；飛機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器將飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中的所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行敏感處理和數(shù)據(jù)傳送；所有的數(shù)據(jù)最終通過大氣數(shù)據(jù)傳感器統(tǒng)一進(jìn)行匯總和分析。需要進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的是，為了保證飛機(jī)運(yùn)行的安全和信號(hào)的穩(wěn)定，以上三種數(shù)據(jù)傳輸工作不能應(yīng)用飛機(jī)上的航電總線，需要安裝獨(dú)立的信號(hào)傳輸線。確保所有數(shù)據(jù)的可靠性。

4.4 控制顯示分系統(tǒng)

控制顯示系統(tǒng)是操作人員進(jìn)行飛機(jī)控制的主要參考數(shù)據(jù)來源，操作人員需要根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的操作程序。顯示的信息量大，信息復(fù)雜，主要包括幾下幾種重要的數(shù)據(jù)：（1）人工進(jìn)行系統(tǒng)控制的程序指示數(shù)據(jù)，主要包括提醒操作人員進(jìn)行系統(tǒng)切換的信息和操作人員進(jìn)行不同模式轉(zhuǎn)換的信息等；（2）系統(tǒng)運(yùn)行的安全性顯示。包括系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行下的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出的警示信息以及相應(yīng)應(yīng)急自動(dòng)處理信息；（3）系統(tǒng)定期檢測(cè)和維護(hù)的信息。電傳控制系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，顯示系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定好的程序提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)的操作和管理。

5 控制律設(shè)計(jì)概略

電傳飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了駕駛員操縱指令（桿位移或桿力）與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)參量響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的控制，從而使飛行控制“目標(biāo)”由原機(jī)械操縱系統(tǒng)的舵面偏角操縱，變成了對(duì)飛機(jī)響應(yīng)的控制。作為某型飛機(jī)電傳飛行系統(tǒng)控制模態(tài)包括基本模態(tài)和自動(dòng)飛行控制模態(tài)?；灸B(tài)包括主控制模態(tài)、獨(dú)立備份模態(tài)及主動(dòng)控制功能；其中主控制模態(tài)與獨(dú)立備份模態(tài)是系統(tǒng)必須具備的兩個(gè)基本控制模態(tài)。主控制模態(tài)包括控制增穩(wěn)、中性速度穩(wěn)定性、飛行參數(shù)（法向過載，迎角限制和滾轉(zhuǎn)速率等）邊界限制與慣性耦合抑制等功能；其中控制增穩(wěn)功能是電傳飛行控制系統(tǒng)最基本的工作模態(tài)，在整個(gè)飛行包括內(nèi)全時(shí)、全權(quán)應(yīng)用。獨(dú)立備份模態(tài)是電傳飛行控制系統(tǒng)的備份模態(tài)，是獨(dú)立于所有的其他控制律模態(tài)的應(yīng)急工作模態(tài)。

6 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作控制系統(tǒng)存在諸多問題，不能符合當(dāng)前飛機(jī)運(yùn)行的精準(zhǔn)性和安全性，尤其是不能滿足戰(zhàn)斗飛機(jī)的作戰(zhàn)需求，因此進(jìn)行控制系統(tǒng)的電傳化改革是一種必然的趨勢(shì)。通過文章中技術(shù)的分析，能夠意識(shí)到，電傳飛行控制系統(tǒng)采用機(jī)械化的操作原理和設(shè)備，提高了操作的精準(zhǔn)性、及時(shí)性、可靠性。隨著未來飛機(jī)技術(shù)的不斷完善，電傳飛機(jī)控制系統(tǒng)也需要進(jìn)一步加深研究和分析，以便更好地提高我國(guó)航空航天的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

篇(4)

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 系統(tǒng) 目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào):TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(b)-0106-01

機(jī)電一體化起源于上世紀(jì)八十年代的日本,它融合了機(jī)械、自動(dòng)控制、伺服傳動(dòng)、電子、信息處理、傳感檢測(cè)、系統(tǒng)總體等多種技術(shù),并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。它不是上述技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加,而是在從系統(tǒng)理論出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),對(duì)各組成部分及其間的信息處理,接口耦合,運(yùn)動(dòng)傳遞,物質(zhì)運(yùn)動(dòng),能量變換進(jìn)行研究,組成有機(jī)的系統(tǒng),集成各種技術(shù),并在系統(tǒng)軟件程序和微電子的有序控制信號(hào)的作用下,使物質(zhì)和能量形成有規(guī)律運(yùn)動(dòng)的軌跡,在多功能性、高精度、高安全性、高可靠性、低能耗等諸多方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能融合成最優(yōu)效果的系統(tǒng)工程技術(shù)。

1 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)

機(jī)電一體化系統(tǒng)的總體目標(biāo)就是中和利用機(jī)械、電子、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),使系統(tǒng)的效果最優(yōu)化,從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。具體可以分為以下幾條。

1.1 提高系統(tǒng)的精度

機(jī)電一體化系統(tǒng)采用了大量的電子裝置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置,消除了原來的機(jī)械損耗、彈性形變所引起的誤差,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),采用電子裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制,從而縮小了動(dòng)態(tài)誤差,使工作精度得到大幅度的提升。

1.2 增強(qiáng)系統(tǒng)的功能

由于采用了多種新型的技術(shù),從而使傳統(tǒng)的機(jī)械裝置擁有了電氣產(chǎn)品的功能,比如系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展,在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類的功能,使它具有自動(dòng)判斷、邏輯推理、自主決策等能力,以求獲得更高的控制性能。使原來的機(jī)械裝置,擁有了人工智能的功能。

1.3 提高系統(tǒng)的安全行和可靠性

機(jī)電一體化系統(tǒng)由于采用了多種新型的技術(shù),從而使系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)的功能,當(dāng)運(yùn)行的設(shè)備中出現(xiàn)潛藏的故障時(shí),系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行在線檢測(cè)和修復(fù),從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1.4 降低能耗、節(jié)約能源

機(jī)電一體化系統(tǒng)采用了一些低能耗的電子裝置,有些裝置的材料是可以重復(fù)利用的,這些綠色材料在使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后還能回收利用。這些低能耗的裝置在使用的過程中節(jié)約了能源,符合現(xiàn)在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的要求。

1.5 提高效率、降低成本

由于使用了機(jī)電一體化系統(tǒng),在產(chǎn)品的研發(fā)過程中,縮短了準(zhǔn)備時(shí)間,減少了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間,使不合格產(chǎn)品的數(shù)量大大減少,提高了生產(chǎn)效率,降低了成本。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,機(jī)電一體化系統(tǒng)可以使用計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床等輔助設(shè)備,把人們從一些復(fù)雜、危險(xiǎn)的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來,同時(shí)生產(chǎn)過程又可以實(shí)現(xiàn)過程控制,提高了生產(chǎn)效率。

1.6 簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的產(chǎn)品大都采用笨重的電氣結(jié)構(gòu)和機(jī)械變速裝置,這不但阻礙了生產(chǎn)的效率,而且也增加了系統(tǒng)的體積和重量,在使用和維護(hù)的過程中帶來了諸多的不便?，F(xiàn)在采用微電子和集成電路構(gòu)成的系統(tǒng),不但大幅提高了生產(chǎn)的效率,還減小了系統(tǒng)的體積,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),減輕了重量。

1.7 降低了產(chǎn)品的價(jià)格

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,新型的電力電子器件層出不窮,新的生產(chǎn)工藝不斷出現(xiàn),而且電子器件的價(jià)格也在不斷地下降,電子器件日益平民化,極大地?cái)U(kuò)展了使用的范圍。而且功能越來越完善,維護(hù)越來越方便,使用壽命在不斷地延長(zhǎng)。所有這些因素相加導(dǎo)致產(chǎn)品的價(jià)格在不斷地下降,從而反過來擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

1.8 增加特殊的應(yīng)用功能

隨著用戶對(duì)產(chǎn)品要求的多樣性,系統(tǒng)可以通過軟件編程或者是數(shù)控加工中心等來實(shí)現(xiàn)客戶的產(chǎn)品的特殊要求,生產(chǎn)出個(gè)性化的產(chǎn)品,使其滿足用戶的要求及不同現(xiàn)場(chǎng)的需求。系統(tǒng)對(duì)這些功能的實(shí)現(xiàn),形成了控制系統(tǒng)的智能化的發(fā)展趨勢(shì)。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 機(jī)電互補(bǔ)法

機(jī)電互補(bǔ)法也就是我們常說的取代法,這種方法的特點(diǎn)是:為了逆補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械裝置或者子系統(tǒng)的不足,而采用新型的電子元件來代替機(jī)械裝置。該方法就是改造舊產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造常用的方法,也是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的常用方法。比如用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機(jī)械式變速結(jié)構(gòu)等。

2.2 融合法

融合法就是將具有一定功能的部件或者子系統(tǒng)按照他們的功能有機(jī)的融合在一起,構(gòu)成一些具有更高性能的系統(tǒng)。比如激光打印機(jī)的激光掃描鏡,它就是電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸,這是執(zhí)行元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)融合的一個(gè)具體實(shí)例。機(jī)電一體化系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)技術(shù)的融合和學(xué)科的交叉作用,各單元相互輔助、相互促進(jìn)、相互提高,使整體的功能遠(yuǎn)大于各單元的簡(jiǎn)單相加。

2.3 組合法

組合法就是將融合法所形成的標(biāo)準(zhǔn)功能部件或者子系統(tǒng),按照功能分類,采用搭積木的方式組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類繁多,生產(chǎn)廠家眾多,他們的產(chǎn)品也就五花八門,導(dǎo)致使用時(shí)不能通用,無形中浪費(fèi)了大量的資源,因此,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、通信接口、控制接口的機(jī)電一體化系統(tǒng)單元子系統(tǒng)就顯得尤為重要。比如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)控制于一身的動(dòng)力單元模塊,具有遙感、圖像處理、路徑識(shí)別等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。利用這些標(biāo)準(zhǔn)單元模塊就可以迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這樣可以節(jié)約生產(chǎn)的成本,也便于后期的維修和護(hù)理。

3 結(jié)語

綜上所述,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程,不是單一部門能夠獨(dú)自完成的,它需要眾多行業(yè)合作才能實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來確定電氣參數(shù),綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí),充分體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)

[1] 武藤一夫.機(jī)電一體化[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

篇(5)

論文摘要：分析汽輪機(jī)電液聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法，并介紹本系統(tǒng)在電廠中應(yīng)用，闡述系統(tǒng)的發(fā)展前景。

1 前言

隨著我國(guó)電力自動(dòng)化程度的提高和用電形勢(shì)的變化，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和機(jī)組調(diào)峰的要求越來越高，而我國(guó)90年代前投產(chǎn)的125MW等老機(jī)組汽輪機(jī)使用純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即采用雙磁場(chǎng)換向式單相串激交直流兩用電動(dòng)機(jī)、控制同步器。由于電動(dòng)機(jī)本身的惰走和慣性等原因，控制精度不太理想，由液壓調(diào)速系統(tǒng)和同步器組成的控制系統(tǒng)，在可控性和保護(hù)功能上不能完全滿足機(jī)組協(xié)調(diào)控制(CCS)和自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的要求，一種簡(jiǎn)易可行的DEH系統(tǒng)被開發(fā)并成功應(yīng)用于電廠，以下進(jìn)行介紹。

2 系統(tǒng)組成及原理

系統(tǒng)由液壓部分、高中壓油動(dòng)機(jī)行程傳感器、基于DCS的控制系統(tǒng)平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)、超速保護(hù)(OP C)裝置、手操盤等組成，改造后的油系統(tǒng)見圖1。

(1)淮壓集成塊：在原有調(diào)速系統(tǒng)的二次脈動(dòng)油壓管路上開孔引一油管進(jìn)入液壓集成塊(圖2)，排油口進(jìn)入油系統(tǒng)排油母管，液壓集成塊上裝有電液伺服閥(D634)、截止閥、差壓開關(guān)、旁路節(jié)流閥、進(jìn)排油口、隔離電磁閥及動(dòng)力油接口。

①電液伺服閥：這是DEH系統(tǒng)的主要部件，其主要工作原理如下：電液伺服閥D634是一種直接驅(qū)動(dòng)式伺服閥，簡(jiǎn)稱DDV閥，用集成電路實(shí)現(xiàn)閥芯位置的閉環(huán)控制，閥芯的驅(qū)動(dòng)裝置是永磁直線馬達(dá)，閥芯位置閉環(huán)控制電子線路和脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電子線路固化為一塊集成塊，用特殊的技術(shù)固定在伺服閥內(nèi)，取消了傳統(tǒng)的噴嘴—擋板前置級(jí)，簡(jiǎn)化了線路，提高了可靠性，卻保持了帶噴擋前置級(jí)的兩級(jí)伺服閥的基本性能與技術(shù)指標(biāo)。一個(gè)電指令信號(hào)施加到閥芯位置控制器集成塊上，電子線路在直線馬達(dá)上產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制電流，震蕩器就使閥芯位置傳感器勵(lì)磁。經(jīng)解調(diào)以后的閥芯位置信號(hào)和指令位置信號(hào)進(jìn)行比較，閥芯位置控制器產(chǎn)生一個(gè)電流輸給直線力馬達(dá)，力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)閥芯，使閥芯移動(dòng)到指令位置。其示意圖如圖2。

②同步器控制裝置：保留原有同步器馬達(dá)，在馬達(dá)線圈回路中加裝大功率限流電阻等措施來克服馬達(dá)的惰走和慣性，在本系統(tǒng)中作為DEH系統(tǒng)故障或檢修情況下的調(diào)節(jié)手段，本文不再詳細(xì)敘述。

(2)DEH系統(tǒng)主要檢測(cè)參數(shù)

利用DCS操作平臺(tái)，所有檢測(cè)信號(hào)參數(shù)直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)，因而無須專門操作員及管理員系統(tǒng)，主要信號(hào)有：

轉(zhuǎn)速三路WS進(jìn)入同一塊測(cè)速卡HS2M200

功率一路：MW

主汽壓力一路TP

汽機(jī)掛閘：ASL，由主汽門全開、安全油壓、啟動(dòng)油壓三取二所得。

(3)OPC功能：當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)3090r/min(103%)關(guān)調(diào)門，轉(zhuǎn)速小于3090r/min時(shí)恢復(fù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)3300r/min時(shí)關(guān)主汽門及調(diào)門，聯(lián)跳發(fā)電機(jī)。為確保機(jī)組安全，以上系統(tǒng)均由軟邏輯和硬邏輯同時(shí)發(fā)出工作信號(hào)。

(4)手操盤

作為緊急手操備用，手操盤上有DDV閥控制電流的百分?jǐn)?shù)，50對(duì)應(yīng)DDV閥排油口全關(guān)，100對(duì)應(yīng)DDV閥排油口全開，操作盤上還有閥門增減按鈕及指示燈，電調(diào)和同步器控制手、自動(dòng)切換按鈕。

(5)位移傳感器

選用0-200mmTDZ-1D200中頻位移傳感器來顯示高中壓油動(dòng)機(jī)的位移。

3 控制方式及主要設(shè)計(jì)功能

DEH系統(tǒng)輸出的信號(hào)到伺服單元，先經(jīng)過函數(shù)變換(凸輪特性)，變換為閥位指令去DDV閥控制二次油壓來調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī)位移，而達(dá)到控制轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的目的?？刂品绞接校?/p>

(1)手動(dòng)就地掛閘后的沖轉(zhuǎn)、升速，臨界轉(zhuǎn)速的變速率控制

(2)同期、并網(wǎng)控制

(3)協(xié)調(diào)控制

(4)參與一次調(diào)頻

(5)超速限制(OPC)功能

(6)電調(diào)和同步器后備手操方式

(7)超速試驗(yàn)功能

4 電液聯(lián)調(diào)DEH系統(tǒng)在銅陵電廠的應(yīng)用

(1)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)

首先經(jīng)過試驗(yàn)確認(rèn)汽輪機(jī)的凸輪特性，找出二次油壓，油動(dòng)機(jī)，閥位指令之間的關(guān)系。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

由數(shù)據(jù)表知，當(dāng)二次油壓 為0.109MPa時(shí)油動(dòng)機(jī)開始開啟，閥位指令定為5%，當(dāng)二次油壓為0.286時(shí)油動(dòng)機(jī)開足，閥位指令定為100%，其它按插值法填上述表的閥位指令信號(hào)。為保證此函數(shù)關(guān)系能真實(shí)反映實(shí)際，規(guī)定機(jī)組油系統(tǒng)檢修后均重新試驗(yàn)并記錄二次油壓與閥位指令之間的關(guān)系，以修正函數(shù)曲線。

(2)啟動(dòng)過程

系統(tǒng)按照凸輪特性的要求進(jìn)行組態(tài)后，機(jī)組采用本套系統(tǒng)控制汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)。啟動(dòng)時(shí)，同步器置于上限位置，手動(dòng)掛閘主汽門開啟后由DEH啟動(dòng)控制回路逐漸提升DDV閥，使控制油口逐漸關(guān)小實(shí)現(xiàn)沖轉(zhuǎn)、升速、定速、并網(wǎng)，再由DEH負(fù)荷控制回路繼續(xù)完成升負(fù)荷控制，一組系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)過程曲線如圖5

由圖可知：①0-500r/min升速，500r/min暖機(jī)

②500-1650r/min 1650rmin暖機(jī)

③1650-2500r/min升速2500r/min暖機(jī)

④轉(zhuǎn)速在1100-1420r/min、1800-2150r/min為一階慣性區(qū)和二階慣性區(qū)，速率自動(dòng)變?yōu)?00r /min，快速?zèng)_過，避免機(jī)組振動(dòng)過大。

機(jī)組轉(zhuǎn)速在3000±5r/min時(shí)發(fā)“同期允許”信號(hào)至電氣，此時(shí)電氣投同期，熱工接受到其信號(hào)，投入“自動(dòng)同期”同期范圍為3000±20r/mi n進(jìn)入自動(dòng)同期方式后，DEH系統(tǒng)可以接受自動(dòng)同期裝置來的觸點(diǎn)脈沖輸入信號(hào)，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成速度給定值，以±1r/min的速率使得機(jī)組轉(zhuǎn)速等于網(wǎng)頻，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

DEH系統(tǒng)的負(fù)荷控制主要由頻差控制、功率控制、壓力控制、閥位控制和被控對(duì)象(汽輪機(jī)組)等環(huán)節(jié)組成，它是一個(gè)多參數(shù)、多回路反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過參數(shù)的優(yōu)化整定，無論轉(zhuǎn)速還是負(fù)荷均達(dá)到較高的水準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速控制精度：±1r/min，負(fù)荷控制精度：±0.5MW，主汽壓控制精度達(dá)：±0.1MPa。

5 結(jié)論

根據(jù)本DEH系統(tǒng)在銅陵電廠投用半年多的實(shí)踐，我們認(rèn)為：(1)本系統(tǒng)投資小，只需幾萬元，控制精度基本達(dá)到高壓純電調(diào)的水平，電調(diào)投用后，有功合格率明顯提高，運(yùn)行勞動(dòng)強(qiáng)度大為降低，深受運(yùn)行人員歡迎。

(2)本系統(tǒng)利用原有的DCS操作平臺(tái)，無需增加操作員，組態(tài)方便。

(3)維護(hù)量小，所增加硬件設(shè)備不多。

(4)機(jī)組更加安全，增加OPC功能代替原有的由油壓信號(hào)表示的轉(zhuǎn)速信號(hào)，準(zhǔn)確度高，可達(dá)±1r/min。

該系統(tǒng)還存在下列問題：

(1)三路測(cè)速信號(hào)進(jìn)入同一測(cè)速板，按分散度考慮應(yīng)分別進(jìn)入各自測(cè)速板。(2)運(yùn)行中曾出現(xiàn)電調(diào)緊急切手動(dòng)現(xiàn)象，說明系統(tǒng)抗干擾能力有待進(jìn)一步提高。

篇(6)

Abstract "The Design of Mechatronics System" is a practical and comprehensive curriculum， but there are disadvantages like outdated content， insufficient practicality monotonous teaching methods in the present teaching.In order to improve the the effect and quality of teaching，and to strengthen the students' practical ability， a series of reform measures on the teaching goal， teaching content， teaching methods， teaching practice and exam method are proposed.

Key words The design of mechatronic system； teaching system； higher vocational education； reform measures

高等職業(yè)教育近幾年來在中國(guó)得到了飛速發(fā)展，高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是具備某一特定職業(yè)或職業(yè)群所需綜合職業(yè)能力的，為生產(chǎn)和管理第一線服務(wù)的應(yīng)用型、技術(shù)型人才。而傳統(tǒng)的課程教學(xué)體系已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，改革課程的教學(xué)體系，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手和應(yīng)用能力培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育辦學(xué)特色的根本途徑。

高等職業(yè)教育機(jī)電類畢業(yè)生主要面向現(xiàn)代制造業(yè)等高新技術(shù)企業(yè)從事機(jī)電一體化產(chǎn)品、現(xiàn)代制造設(shè)備、IT產(chǎn)品、生物醫(yī)藥產(chǎn)品等智能化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)銷售等技術(shù)工作。“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是高職機(jī)電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、控制及調(diào)試能力具有重要作用。這門課程涉及了PLC、單片機(jī)、傳感與檢測(cè)、機(jī)電傳動(dòng)控制等多門課程的知識(shí)，綜合性、系統(tǒng)性和應(yīng)用性強(qiáng)，僅僅通過課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到這門課程的教學(xué)目標(biāo)的。本文結(jié)合“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題，為高等職業(yè)教育教學(xué)體系的改革做一些有益的探討。

1 存在的問題

（1）內(nèi)容多。對(duì)機(jī)械類專業(yè)本科生而言，“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)電一體化相關(guān)概念、機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)電接口技術(shù)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服系統(tǒng)、微機(jī)控制與編程、檢測(cè)傳感裝置、典型機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)例等諸多內(nèi)容。許多學(xué)生反映知識(shí)點(diǎn)多而繁雜，難以記住。

（2）難度高?！皺C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容中的步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)的控制，涉及復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置和接線，接口技術(shù)中涉及不同I/O模塊的校準(zhǔn)、轉(zhuǎn)換與編程，這些知識(shí)抽象，理解起來比較困難，很多同學(xué)在學(xué)習(xí)時(shí)都是一臉茫然，叫苦不迭。

（3）不會(huì)用?！皺C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程中涉及許多機(jī)電一體化元器件，上課時(shí)老師很賣力地講，學(xué)生凝神地聽，但是實(shí)際中使用這些元器件時(shí)，往往不會(huì)選擇型號(hào)，選擇了型號(hào)又不知道如何接線。

（4）教學(xué)方法單一。這是高職“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程的主要問題。受傳統(tǒng)教育觀念的影響，課堂形成了“講臺(tái)上老師滔滔不絕，講臺(tái)下學(xué)生昏昏欲睡”的狀況，結(jié)果是“老師怒其不爭(zhēng)，學(xué)生卻哀其不幸”。這種教學(xué)局面形成造成了學(xué)生根本無法真正理解機(jī)電一體化課程的基礎(chǔ)知識(shí)，很多學(xué)生學(xué)了一學(xué)期卻還不知道如如何控制機(jī)電一體化設(shè)備，這樣的教學(xué)無法達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)。

（5）教材內(nèi)容不適應(yīng)高職教育的新要求。目前可以將學(xué)校中使用的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材歸為兩類，一類是常規(guī)類，另一類是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)類。常規(guī)類教材按照機(jī)電一體化的概念、機(jī)械系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、接口技術(shù)、控制系統(tǒng)等內(nèi)容劃分各個(gè)獨(dú)立章節(jié)。這類教材具有完整的體系、模塊化的結(jié)構(gòu)、層次分明的內(nèi)容，但其重理論輕實(shí)踐，實(shí)理脫節(jié)，對(duì)職業(yè)院校學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)不足。如果任課教師按照教材的順序進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生就難以搞清楚如何設(shè)計(jì)并控制某一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，不利于培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)電設(shè)計(jì)能力和編程控制思維。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式類教材能從職業(yè)崗位需求出發(fā)，以項(xiàng)目和任務(wù)引出知識(shí)點(diǎn)。該類教材編寫形式直觀生動(dòng)，增強(qiáng)了可操作性和可讀性。但是，該類教材的系統(tǒng)在面向職業(yè)崗位的系統(tǒng)性方面稍顯不足。當(dāng)學(xué)生很努力地學(xué)會(huì)了書本知識(shí)，信心滿滿地去設(shè)計(jì)一個(gè)新項(xiàng)目時(shí)，卻仍然感覺無從下手。

2 改革措施

2.1 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)的目標(biāo)不僅要使學(xué)生必須掌握典型機(jī)電一體化元器件與典型機(jī)電一體化設(shè)備的基本原理，形成機(jī)電一體化技術(shù)的思維理念，更重要的是根據(jù)實(shí)際情況會(huì)合理選用機(jī)電一體化元器件型號(hào)，能夠根據(jù)元器件說明書接線，將若干元器件組合成機(jī)電一體化系統(tǒng)完成一定的控制功能。

2.2 教學(xué)內(nèi)容

機(jī)電一體化技術(shù)是發(fā)展非常迅速的一種技術(shù)，市場(chǎng)上新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，但現(xiàn)有的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材內(nèi)容比較陳舊，與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)；偏重理論講解，應(yīng)用實(shí)例少，實(shí)用性差；實(shí)物插圖少，內(nèi)容抽象；機(jī)電一體化實(shí)例不夠典型，不能與前面章節(jié)形成有效融合。

根據(jù)目前教材中存在的問題，筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材編寫應(yīng)遵循以下要求：理論要本著“夠用”和“實(shí)用”的原則，依托本地區(qū)目前及今后機(jī)電領(lǐng)域發(fā)展情況，在全面調(diào)研的基礎(chǔ)上合理選擇機(jī)電類企業(yè)的典型產(chǎn)品所用到的知識(shí)和技術(shù)作為教材內(nèi)容。特別是考慮到近十幾年非標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，教材各章節(jié)中應(yīng)包含以下內(nèi)容：機(jī)械技術(shù)章節(jié)中應(yīng)包含滾珠絲桿與直線導(dǎo)軌；微機(jī)控制章節(jié)應(yīng)包含PLC的常用控制功能及變頻器控制；接口技術(shù)章節(jié)應(yīng)包含PLC的各種控制模塊，尤其是I/O轉(zhuǎn)換模塊與溫度模塊，還應(yīng)該包含觸摸屏技術(shù)；檢測(cè)與傳感裝置章節(jié)中應(yīng)包含各種接近開關(guān)、色標(biāo)傳感器、光電編碼器和光纖傳感器；伺服系統(tǒng)章節(jié)應(yīng)包含PLC如何控制步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)；氣動(dòng)技術(shù)中應(yīng)包含帶磁環(huán)的直線氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸選型與控制；機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)例可以選擇數(shù)控機(jī)床、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、電梯、工業(yè)機(jī)械手等幾種典型產(chǎn)品。

教材內(nèi)容的選擇除了要考慮與生產(chǎn)密切結(jié)合的實(shí)用性外，還應(yīng)具有理論聯(lián)系實(shí)踐可操作性。教材中應(yīng)增加所講元器件的實(shí)物圖片和生產(chǎn)該元器件的知名企業(yè)信息，并增加該元器件的典型說明書一份，這樣既使學(xué)生對(duì)該元器件有了全方位認(rèn)識(shí)，又能夠?qū)W會(huì)實(shí)際使用時(shí)應(yīng)該如何選擇型號(hào)。這部分內(nèi)容可與企業(yè)工程師聯(lián)合共同完成。

2.3 教學(xué)方法

“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程具有知識(shí)點(diǎn)繁多、內(nèi)容不易理解、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，采用形式多樣的教學(xué)方法，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。在授課過程中，每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容用典型自動(dòng)化設(shè)備引入，先觀看視頻，再提出問題，通過學(xué)習(xí)最后解決問題。講基本元器件的原理時(shí)，課前充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生廣泛查找搜集相關(guān)資料，課堂上由學(xué)生進(jìn)行講解，老師提出一些問題，大家一起討論。老師做詳細(xì)講解時(shí)應(yīng)配合元器件實(shí)物，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)。講基本元器件在實(shí)際生產(chǎn)中如何選擇時(shí)，可以通過企業(yè)產(chǎn)品實(shí)例，提出使用條件，結(jié)合元器件型號(hào)和使用場(chǎng)合，選擇出適合該產(chǎn)品實(shí)例的元器件型號(hào)。拿出該課程部分課時(shí)，聘請(qǐng)企業(yè)的一線工程師結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來講，使學(xué)生能夠獲得來自生產(chǎn)一線的信息，更加深刻地理解所學(xué)內(nèi)容的重要性與實(shí)用性。

此外，建立課程的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，將課程的相關(guān)內(nèi)容與資料放入網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)開放性教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和拓寬知識(shí)廣度，以解決授課學(xué)時(shí)不足的問題。

2.4 實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容應(yīng)密切與理論結(jié)合，每完成一章的內(nèi)容，應(yīng)及時(shí)安排實(shí)驗(yàn)。機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以幫助學(xué)生學(xué)會(huì)使用元器件，完成一定的控制功能，但是由于實(shí)訓(xùn)臺(tái)各部分結(jié)構(gòu)已模塊化，這樣不利于學(xué)生掌握元器件接線方法。為此，綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)的任務(wù)安排不應(yīng)該局限于在綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)上完成，而應(yīng)配備足夠的散件，提出控制要求，讓學(xué)生自己選擇器件，完成接線與參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)要求編程實(shí)現(xiàn)控制功能。對(duì)于能力較強(qiáng)的同學(xué)，可以安排到自動(dòng)化企業(yè)去完成綜合實(shí)踐，配合企業(yè)的實(shí)際產(chǎn)品完成某部分控制功能，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。

2.5 構(gòu)建機(jī)電教學(xué)企業(yè)

“教學(xué)企業(yè)”是它集生產(chǎn)功能和教學(xué)實(shí)訓(xùn)功能于一體，并按市場(chǎng)機(jī)制運(yùn)營(yíng)，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和教學(xué)效益的校企合作實(shí)體。它是職業(yè)院校謀求自身發(fā)展、實(shí)現(xiàn)與市場(chǎng)接軌、大力提高育人質(zhì)量、有針對(duì)性地為企業(yè)培養(yǎng)一線實(shí)用型技術(shù)人才的重要舉措。我院教學(xué)企業(yè)的具體的做法是由學(xué)院提供場(chǎng)地，與某自動(dòng)化企業(yè)合作，將企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)人員等資源引入學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地與學(xué)校設(shè)備，按企業(yè)化要求組織生產(chǎn)和科研，結(jié)合企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線訂單并結(jié)合課程需要開展理論和實(shí)踐教學(xué)。企業(yè)的工程技術(shù)人員參與“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程培養(yǎng)方案的制訂，教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定、教學(xué)組織的實(shí)施、教材內(nèi)容的編寫、一起學(xué)生成績(jī)的考核等工作，而且企業(yè)技術(shù)人員作為兼職教師在“教學(xué)企業(yè)”中承擔(dān)的教學(xué)工作量不少于30%。在“教學(xué)企業(yè)”中，通過規(guī)范化的運(yùn)作，將教學(xué)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)融合在企業(yè)的生產(chǎn)過程之中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益和教學(xué)效益的雙贏。由于課程依托教學(xué)企業(yè)，能夠以自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、檢測(cè)等真實(shí)任務(wù)作為教學(xué)載體，學(xué)生直接參與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”的一體化，有效提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)。

2.6 考核方式

教學(xué)方案的改革要求考核方式也要多樣化。針對(duì)基本概念、理論和計(jì)算仍采取閉卷考核。但是試卷內(nèi)容應(yīng)更加綜合化與實(shí)用化。筆者在實(shí)踐教學(xué)中，已將傳統(tǒng)試卷的填空、選擇、判斷、問答、分析等題型綜合在一起，安排7～8個(gè)大題，所有大題都根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品來編寫，每個(gè)題目里包含選擇、填空、連線、問答等題目，這樣的考試內(nèi)容既能夠避免學(xué)生為應(yīng)付考試死記硬背，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的綜合分析能力，在一定程度上也考查了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

篇(7)

關(guān)鍵詞：CDIO 研究生 項(xiàng)目教學(xué)法 實(shí)踐 科研素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2015）08-242-02

前言

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門課是一門關(guān)于農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究生教育的研究農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域里許多基本問題的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。研究生經(jīng)過對(duì)本門課的學(xué)習(xí)能學(xué)會(huì)如步進(jìn)電機(jī)原理，運(yùn)動(dòng)控制方法，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等重要技術(shù)知識(shí)。本課程的開設(shè)不僅可以提高研究生的科研素質(zhì)，為后續(xù)科學(xué)研究的進(jìn)行提供必要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。而且以往的教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，僅有的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)也大多是做的演示性實(shí)驗(yàn)，本門課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)卻非常多，可以大幅度提高研究生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性、參與度，使教學(xué)目標(biāo)不再難以實(shí)現(xiàn)。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

對(duì)于現(xiàn)在的研究生教育，要求研究生不但要在專業(yè)技術(shù)知識(shí)方面有扎實(shí)的基本功，還必須具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、動(dòng)手操作能力、系統(tǒng)分析問題并解決問題的能力。為了更好地適應(yīng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)迅猛發(fā)展的研究生教育水平，分析教學(xué)現(xiàn)狀，目前機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)主要存在以下問題：

1.授課方法簡(jiǎn)單，以教師傳授研究生被動(dòng)接受式教學(xué)模式為主，這種教學(xué)形式簡(jiǎn)單死板，不能激發(fā)研究生的研究潛能、更不利于提高研究生學(xué)習(xí)興趣和調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性。

2.授課實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，以理論知識(shí)講授為主，缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)，不能幫助提高研究生的動(dòng)手能力。這種教學(xué)方式對(duì)研究生教育要求來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

3.現(xiàn)有的教學(xué)模式達(dá)不到教學(xué)目的，不能提高研究生應(yīng)有的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、動(dòng)手操作能力以及科研技能。因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門課程急需改革，以便研究生能學(xué)以致用，提高自身綜合能力。

二、基于CDIO的教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)

1.CDIO的基本思想。CDIO①（Conceive，Design，Implement，Operate）是美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)聯(lián)合探索創(chuàng)立的工程教育理念，以構(gòu)思（Conceive）―設(shè)計(jì)（Design）―實(shí)現(xiàn)（Implement）―運(yùn)作（Operate）理念開展基于工程項(xiàng)目全過程的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生全面的工程實(shí)踐能力。其指導(dǎo)思想是：以誠(chéng)信、職業(yè)道德培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個(gè)人能力（實(shí)踐能力和終生學(xué)習(xí)能力）、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力為主要目標(biāo)，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程②③。

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門農(nóng)業(yè)工程學(xué)科課程群中最具專業(yè)特色的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)改革中，完全可以在相應(yīng)的教學(xué)中應(yīng)用CDIO的理念。

2.基于項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革方案。在教學(xué)過程中打破原有的教師講授，研究生被動(dòng)接受知識(shí)的模式，采用以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，增添師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而有目標(biāo)進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。這種方式可以提高研究生的學(xué)習(xí)興趣，讓其有目標(biāo)地自主學(xué)習(xí)，進(jìn)而很好地融入到有意義的任務(wù)完成的過程中，使學(xué)習(xí)變成一個(gè)生動(dòng)有趣的事情。同時(shí)，研究生可以通過自己的實(shí)踐進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建和技能訓(xùn)練④，不再需要枯燥無味的重復(fù)就能理解并牢牢記憶理論知識(shí)。項(xiàng)目法教學(xué)流程圖如圖1所示。

（1）研究項(xiàng)目的確定。如圖1所示，在教學(xué)活動(dòng)實(shí)施之初根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的需要及參與本門課程學(xué)習(xí)的研究生人數(shù)，由教師確定項(xiàng)目個(gè)數(shù)并進(jìn)行分配任務(wù)。

（2）研究生分組。由教師主導(dǎo)根據(jù)研究生的不同興趣、個(gè)人擅長(zhǎng)的特點(diǎn)及團(tuán)隊(duì)合作需求，對(duì)研究生進(jìn)行分組作業(yè)并選舉各組組長(zhǎng)。

（3）討論項(xiàng)目目標(biāo)和任務(wù)。由教師布置相關(guān)教學(xué)任務(wù)，組長(zhǎng)協(xié)助并組織組員進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?nèi)容討論并確定具體任務(wù)目標(biāo)，進(jìn)而分配各成員任務(wù)分工。

（4）制定項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表。教師根據(jù)本課程的學(xué)時(shí)數(shù)和項(xiàng)目?jī)?nèi)所包含的任務(wù)量，制定具體的項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表。

（5）講授項(xiàng)目實(shí)施規(guī)范與考核標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目實(shí)施前，教師專題講授項(xiàng)目實(shí)施規(guī)范與具體的相關(guān)考核標(biāo)準(zhǔn)，及研究報(bào)告的書寫規(guī)范。

考核制度采用百分制標(biāo)準(zhǔn)，其中項(xiàng)目研究占80%的分?jǐn)?shù)，其余20%教師根據(jù)組員的團(tuán)隊(duì)合作情況酌情給分。

（6）項(xiàng)目實(shí)施階段。教師跟蹤各組研究的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)，項(xiàng)目實(shí)施過程中根據(jù)所遇到困難及問題的普遍性，組織專題討論或者進(jìn)行個(gè)別組具體指導(dǎo)，解決所出現(xiàn)的問題。本課程涉及的主要問題在于硬件系統(tǒng)搭建和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)部分。通過舉辦講座進(jìn)行具體講解示范及解惑。

（7）項(xiàng)目結(jié)題階段。項(xiàng)目完成后組織答辯，各組需要準(zhǔn)備好項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告及幻燈片材料，由各組組長(zhǎng)匯報(bào)項(xiàng)目流程，其他研究生成員分別負(fù)責(zé)答辯涉及具體問題的解答。答辯結(jié)束并完成后，教師會(huì)對(duì)課程進(jìn)行綜合總結(jié)并給所有研究生打分作為最終成績(jī)。

三、教改方案實(shí)踐

基于本文的教學(xué)改革在佳木斯大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科2011級(jí)、2012級(jí)研究生及2013級(jí)留學(xué)生教學(xué)中實(shí)行了教改方案實(shí)踐，并取得了良好效果。

1.項(xiàng)目任務(wù)的確定。本課程主要講授步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。以我校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科2011級(jí)研究生課程為例，選修機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門課共有12名研究生，共計(jì)確定分為2組研究項(xiàng)目，每組人數(shù)為6人，研究項(xiàng)目表如表1所示。

期間開展的基礎(chǔ)知識(shí)講座內(nèi)容如表2所示。

2.項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表的確定。培養(yǎng)計(jì)劃中規(guī)定本門課程共計(jì)38個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)占20學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)占18學(xué)時(shí)。本次課程改革將全部學(xué)時(shí)用于項(xiàng)目開發(fā)，教學(xué)過程中根據(jù)各組項(xiàng)目進(jìn)展和需要，開展定向基礎(chǔ)知識(shí)講座，同時(shí)要求各組成員每?jī)芍苓M(jìn)行一次項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告，每組每周開兩次組會(huì)，時(shí)間地點(diǎn)由各組自行商議選定，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)考核各成員績(jī)效并作詳細(xì)記錄。學(xué)生邊做邊學(xué)，理論和實(shí)踐結(jié)合，教學(xué)效果非常好。

3.項(xiàng)目實(shí)施過程。在教學(xué)改革實(shí)踐過程中，全體參與教學(xué)改革的研究生體現(xiàn)出極大熱情投入到項(xiàng)目開發(fā)過程中，在學(xué)習(xí)中不但掌握了實(shí)踐技能，培養(yǎng)了科研素養(yǎng)，還對(duì)自己即將從事的科研項(xiàng)目有了明確思路與方法。對(duì)研究生完成后續(xù)的碩士學(xué)位論文具有重要意義。

四、結(jié)論

本文打破原有的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教授式教學(xué)方法，在CDIO教學(xué)理念的指導(dǎo)下，進(jìn)行了基于項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革實(shí)踐活動(dòng)并取得了良好的效果。具體總結(jié)如下：

1.CDIO理念在實(shí)踐性較強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用符合教學(xué)規(guī)律，研究生學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)探索，達(dá)到課堂與課間一致均能開展研究，教學(xué)效果良好。

2.研究生通過參與項(xiàng)目的討論研究，使其增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作感，能夠各司其職，具有強(qiáng)烈的責(zé)任感，看到自己的項(xiàng)目科研成果也有巨大的成就感，這種教學(xué)方式有利于研究生科研素養(yǎng)、實(shí)踐技能、自信心的提高。研究生隨著項(xiàng)目研究的需要主動(dòng)探索其他課程，學(xué)以致用，知識(shí)掌握牢靠。

3.項(xiàng)目教學(xué)法需對(duì)帶隊(duì)教師的水平有一定要求，教師額外的工作量核定、研制資金、必要的設(shè)備的支持，在教學(xué)方法改革的同時(shí)相應(yīng)的保障機(jī)制要隨之改革，才能達(dá)到良好教學(xué)效果。

4.本次教學(xué)改革產(chǎn)生的科研成果不但對(duì)我校研究生培養(yǎng)起到巨大提高作用，還對(duì)其他兄弟院校的研究生培養(yǎng)起到一定的借鑒意義，具有一定的推廣價(jià)值。

[基金項(xiàng)目：黑龍江省新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目“地方高校課堂教學(xué)有效性的‘分析―策略―實(shí)施―評(píng)價(jià)’過程集成系統(tǒng)研究”（JG2014011044）;黑龍江省教育科研“十二五”規(guī)劃2014年度課題“基于CDIO模式的卓越工程師培養(yǎng)中機(jī)械設(shè)計(jì)類主干課程改革”（14G134）;黑龍江省高教學(xué)會(huì)重點(diǎn)項(xiàng)目“大類招生模式下機(jī)械類高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”（14Z023）。]

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（作者單位：佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黑龍江佳木斯 154007）