簡述電力電子技術(shù)的含義范文

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簡述電力電子技術(shù)的含義

篇1

1 機(jī)電技術(shù)的簡述

1.1機(jī)電技術(shù)的發(fā)展歷程

自從經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)走進(jìn)我們的生活開始,就說明機(jī)電技術(shù)的歷史已經(jīng)開始了;電子技術(shù)注入機(jī)電技術(shù)新的發(fā)展空間和活力;電子機(jī)械技術(shù)的快速發(fā)展,其為機(jī)電技術(shù)的成熟提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);激光技術(shù)、模糊技術(shù)和智能化的技術(shù)等高新技術(shù)促使機(jī)電技術(shù)踏上了新的起點(diǎn)。

1.2機(jī)電技術(shù)的發(fā)展特征

機(jī)電技術(shù)是一門新興起的發(fā)展中的學(xué)科,其代表機(jī)械工業(yè)的技術(shù)革命的發(fā)展方向。自從進(jìn)入1960年以來,大量剛剛形成的高新技術(shù)群體逐漸的走向經(jīng)濟(jì)、軍事與社會生活中的各個領(lǐng)域,并且深入的滲透,以大規(guī)模的的形式向現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)化變革。機(jī)電發(fā)展到現(xiàn)在,仍然是自身體系所形成的新型學(xué)科,但是伴隨現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,被注入了新的內(nèi)容。其最基本的特征我們可以概括為:綜合運(yùn)用微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感測控技術(shù)、信息變換技術(shù)接口技術(shù)和軟件的編程技術(shù)等群體性的技術(shù)。依據(jù)機(jī)電系統(tǒng)的功能目標(biāo)與優(yōu)化的組合型的目標(biāo),對各個功能單元的合理配置和布局,會在功能上體現(xiàn)數(shù)量多、質(zhì)量高、可靠性高以及低消耗的價值意義,并且導(dǎo)致整個工程技術(shù)的系統(tǒng)的優(yōu)化。

2 機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1光機(jī)電技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

光學(xué)技術(shù)的引用,對于光學(xué)技術(shù)先天的優(yōu)勢的發(fā)展實(shí)現(xiàn)來說,可以有效的改進(jìn)機(jī)電技術(shù)中傳感系統(tǒng)、動力系統(tǒng)(能源系統(tǒng))與信息的處理系統(tǒng),光電技術(shù)的推廣對于機(jī)電產(chǎn)品是一個重要的發(fā)展趨勢。

2.2柔性化的自律的分配系統(tǒng)化

在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的未來前景里,執(zhí)行和有效的控制系統(tǒng)是有充足的冗余度,并且有很強(qiáng)的柔性,對于處理突發(fā)事件,其能進(jìn)行較好的解決設(shè)計,所以,被設(shè)計成為自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)的運(yùn)作環(huán)節(jié)中,各個相關(guān)子系統(tǒng)是完全可以獨(dú)立工作的,子系統(tǒng)之間又是為同一個總系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)的,并且有自身獨(dú)立的自律性,可以依據(jù)周圍環(huán)境的改變而作出相應(yīng)的對策反應(yīng)。

2.3智能化的全息系統(tǒng)化

在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展全息性的特點(diǎn)表現(xiàn)的越來越明顯,智能化水平也在逐漸的提高。這種趨勢的發(fā)生主要?dú)w功于模糊技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,其別重要的是信息技術(shù)中的軟件和芯片技術(shù)。不但如此,機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)中的層次化結(jié)構(gòu)也有原有的簡單模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的、比較多的冗余度雙向聯(lián)系。智能化的發(fā)展對于二十一世紀(jì)機(jī)電技術(shù)發(fā)展來說是一個方向性的改變。

2.4仿生物系統(tǒng)化的生物軟件化

在日后機(jī)電技術(shù)的裝置對于信息依賴性會逐漸增強(qiáng),并且在結(jié)構(gòu)上也是處于靜態(tài)時的,但是又有其不穩(wěn)定性,相反的是其動態(tài)工作環(huán)境中卻屬于相對穩(wěn)定的。這種現(xiàn)象類似于活生物,機(jī)電技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品走向涵蓋生物系統(tǒng)化,但是想走好這條道路還需要一段漫長的時間。

2.5微型化的微型機(jī)電化

在半導(dǎo)體的器件制造的利用過程當(dāng)中的蝕刻技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)成功的在實(shí)驗(yàn)室中制造出來了亞微米級機(jī)械元件。在實(shí)際產(chǎn)品中體現(xiàn)這一技術(shù),就可以將機(jī)械部分與控制器進(jìn)行區(qū)分了。這時候機(jī)械與電子就可以相互融合,傳感器、機(jī)體、CPU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等集成為一個整體,體積也會有所減小,并且組成了一種自律元件,這種微型的機(jī)械學(xué)也是機(jī)電技術(shù)的發(fā)展新方向。

2.6系統(tǒng)化

機(jī)電技術(shù)的系統(tǒng)化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)采用開放式與模式化為主的總線結(jié)構(gòu),機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)的組態(tài)可以靈活的掌握。

3 機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展對策

可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行剪裁與任意組合,與此同時實(shí)現(xiàn)多個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制與綜合性的管理。第二個表現(xiàn)就是通信功能增強(qiáng),不但使用了RS232,還包括其他通信功能。在未來幾點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展道路上,將更加注重對機(jī)電產(chǎn)品和人之間的人性化的關(guān)系,機(jī)電技術(shù)人格化具有兩方面的含義:第一,機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的推廣銷售方向面向的對象就是人,在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品人性化中的職能、人性和情感方面也得到高度的重視,特別是家用的機(jī)器人,其智能化的、高層境界就是機(jī)電技術(shù)的人機(jī)一體化;第二,模仿生物的機(jī)理而進(jìn)行的各種類型的機(jī)電一體化的研究和制造。但是事實(shí)卻是大多數(shù)的機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品是根據(jù)生物的生理活動的啟發(fā),根據(jù)思路的延伸而研發(fā)制造出來的。

所以,機(jī)電技術(shù)中的技術(shù)與產(chǎn)品這兩個方面。僅僅是機(jī)電技術(shù)在上文所提及的群體性的技術(shù)有機(jī)的融合在一起的一種綜合性的技術(shù),而不單單是機(jī)械技術(shù),微電子技術(shù)和其他的相關(guān)技術(shù)之間的簡單組合或者是拼湊,這就是機(jī)電技術(shù)和機(jī)械加上電氣所形成的組合機(jī)械電氣化之間的在概念上的根本區(qū)別。

4 機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展對策

第一,加強(qiáng)機(jī)電技術(shù)統(tǒng)籌的安排,進(jìn)行協(xié)調(diào)性的發(fā)展計劃;第二,強(qiáng)化機(jī)電行業(yè)的行政管理,發(fā)揮協(xié)調(diào)的作用力;第三,對發(fā)展環(huán)境和支持力度的增大等進(jìn)行的優(yōu)化措施;第四,重點(diǎn)發(fā)展對象的突出培養(yǎng),兼顧兩個層次:第一個層次,表面上的工作,也就是電子信息技術(shù)針對傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)所進(jìn)行的改造工作,這是在傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)上植入或者是嫁接微電子(即計算機(jī))裝置,促使電子技術(shù)與機(jī)械在淺層次上相結(jié)合。第二個層次,工作方面的提高,也就是在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的初始設(shè)計階段,就將電子技術(shù)和機(jī)械二者相結(jié)合考慮,所生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品就是真正意義上的機(jī)電技術(shù)。

篇2

論文摘要:機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。此簡述機(jī)電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景,綜述國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護(hù)等。也就是說,機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:(1)20世紀(jì)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(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時,研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀(jì)70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點(diǎn)是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比,仍有相當(dāng)差距。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面:

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)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、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。 轉(zhuǎn)貼于

3.2 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)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(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?,F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 環(huán)?;?/p>

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。

綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻(xiàn)