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一、高職機電一體化專業人才培養存在的問題
1.培養目標、專業定位不準。傳統的機電一體化專業人才培養方案基本上按既懂機又會電來定位,往往造成機不太懂、電也不太通的尷尬局面,失去了該專業應有的特色,更不能滿足重慶市汽車摩托車、裝備制造、資源加工、高新技術四大支柱產業和沿海地區對人才的需求。
2.課程設置和教學內容不能滿足企業需求。近幾年來,重慶市機電一體化專業課程設置雖有所改進,但教學內容仍較陳舊,課程與教材內容重復較多,缺乏對學生智力的開發,學生所學到的知識與企業的要求尚存在差距。例如,數控加工工藝和刀具、CAD/CAM與數控自動編程、數控機床的維護與維修等教學還較薄弱。
3.體現工業發展水平的專業教材急待更新。目前高職院校所采用的機電一體化專業(數控方向)教材大多沒有充分體現出行業的發展水平,形態單一,內容陳舊,實踐性差。適合數控系統原理、數控機床故障診斷與維護維修和數控人才實訓等課程的教材非常有限,且與生產實際相脫離。
4.實踐教學方式不能體現高職教育特色。近幾年,筆者所在的萬州市一些職業院校在實訓硬件選型上逐步趨向采用工業用數控機床、加工中心。由于數控設備價格昂貴,學校購置設備數量有限,只能給學生作演示實驗,每個學生實際操作機會較少,而數控技術是實踐性很強的一門綜合技術,不通過實踐的體驗,很難學到操作技能,就達不到良好的教學效果。
5.“雙師型”教師數量不足、素質不高。目前在重慶市的職業院校中,具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的數控師資數量嚴重不足,由于一些職業院校固有的體制和政策規定上的限制,從社會上引進既具有豐富實踐經驗,又有一定理論水平的工程技術人員來充實教師,在職稱、工資、福利等方面得不到公正待遇,工作積極性得不到充分發揮。
二、高職機電一體化專業人才培養方案制定應注意的問題
1.形成新的人才培養機制。通過成立由學校、企業專家組成的專業指導委員會,充分的市場調研,確定本專業方向的理論與實踐課程體系和人才培養目標。制訂專業定位方向和人才培養目標,應立足庫區,面向西部和沿海地區,以滿足三峽庫區工業經濟快速增長對機電人才的需求。
2.注重學生綜合素質的培養。學校要始終把德育放在首位,把學做人和學技能結合起來。特別在基礎課、專業課教學和實踐教學環節中體現素質教育,培養學生創業精神、創新精神、團隊協作精神,進行愛崗敬業,艱苦奮斗的教育,幫助學生正確理解技術發展與勞動活動的關系,認識職業實踐活動對經濟發展和個人成長的意義,使受教育者形成健康的勞動態度、良好的職業道德和正確的價值觀。
3.形成具有高職特色的專業教學計劃。為了確保培養質量,突出職業能力,專業教學計劃要隨市場需要進行修改。將培養過程分為職業技術課程學習和職業崗位實訓兩個階段。第一階段圍繞專業核心技術的學習,建立課程體系,優化課程組合,精選課程內容,突出實用性,將理論課與實踐課融為一體,課堂教學與動手操作有機結合。第二階段主要進行綜合實踐訓練,使學生積累崗位工作經驗。實踐環節與理論教學的比例大于1:1。同時加強高等數學、大學英語、計算機應用等工具類課程的教學,為學生今后的發展奠定一個堅實的基礎。
4.改革傳統教學方式和考試方式。專業課程設置要隨企業的需用而增減,隨時進行調節,教學方式也要靈活。我校的高職機電一體化(數控方向)專業開設數控機床故障診斷與維修,引進具有豐富實踐經驗的企業技術人員作為任課教師,上課不照搬教材,每次課以不同的課題形式進行現場教學,培養了學生對實際問題進行分析和解決的能力。
以技能性綜合實訓相結合的考核方式代替傳統的閉卷考試,成績評定以學習過程為主。
5.重視兩個基礎實習環節。重視傳統金工實習。現代制造技術是在傳統技術的基礎上發展起來的,自動化的數控機床,離不開傳統的車、銑、刨、磨等加工技術,一個數控加工人員,如果不懂得刀具角度、切削用量和制造工藝,就不可能成為一個合格的數控人員。因此在教學計劃中必須設置金工實習,一般在第二學期開設,時間至少1個月。
重視生產實習。加強實踐教學環節,減少演示和驗證性實驗。在實踐教學別要注重生產實習這個環節,學生到企業不僅是學習職業技能,而且還要學習企業文化,因此生產實習的時間和何時設置都應該全面考慮,時間不能少于一個月。
6.開展多渠道的實踐教學方式。學校應走產學結合的道路,與企業共建實習實訓基地;加強校內實訓基地的建設,增加實驗實訓設備的投入;成立職業院校共享的實驗中心、實訓中心等,提供公共的實踐教學平臺;建立開放式實驗室等措施。以增加學生實際操作的機會,也提高了職業資格證書的含金量。
7.推行職業資格證書。根據培養目標和職業技能鑒定考核的要求,建立以基本技能、專業技能、綜合技能三大模塊為主線的實踐教學體系。實踐教學做到三年不斷線:一年級主要進行基本技能實訓;二年級主要進行專業技能實訓;三年級主要進行綜合技能實訓,讓學生參加勞動部門組織的職業技能鑒定考核,獲得相應工種的職業資格證書,實現職業資格零培訓。
8.改革傳統的畢業設計。可以將傳統的畢業設計改為畢業綜合實訓,內容為設計、加工生產實用型零件。因為畢業綜合實訓是對學生職業技能的培養,與以往的畢業設計(論文)相比,實踐教學的范圍更廣,意義更大,它不僅是學習和掌握崗位操作技能的關鍵環節,也是學生應用所獲知識、技能和技術的一次綜合訓練。
9.加強教材體系建設。采用教育部高職高專規劃與推薦教材和自編教材相結合的教材體系。教師根據現場調研、所任課程的發展現狀編寫講義,力求貼近實際,使學生掌握較新的理論、技術、工藝,形成一套較為適用的教材體系。
10.加強“雙師型”師資隊伍的建設。職業院校的教師應繼續通過學歷教育深造,采用請進來、走出去的方法對在職專業教師進行再培訓,更新教師的知識水平和技能;對缺乏實際經驗的年輕教師有計劃地送到企業或培訓基地進行實踐和學習,重點放在工藝技術、故障診斷和排除等方面;改革人事管理制度,有目的地招聘有實踐經驗的工程技術人員充實教師隊伍,給予他們各方面公正合理的待遇,以調動和發揮他們的積極性。同時注重加強機電復合型的教師培養。
關鍵詞:數控專業 培養目標 教學內容 教學方法 評價機制
我院是國家級數控培訓基地之一,如何利用數控基地,提高學生數控技能,使學生在企業中拿到更高工資,使家長愿意送子女到我院就讀,這是我院不斷思索和追求的目標,也是我院今后辦學的方向。根據辦學方向,企業需求,確定數控專業的培養目標,并根據培養目標,在數控專業教學改革中,從教學內容、教學方法、教學評價機制方面做了一些有益的探索與實踐,使選擇本專業的學生,以成功者的心態步入社會。
一、依據企業需求確定培養目標
要發展職業教育,要辦好職業院校,明確定位是學校發展的前提,職業院校數控專業應該為地方培養優秀的數控技術人才,如果職業院校畢業生每月能拿到3000元、4000元,家長自然就會十分愿意地送子女到職業院校就讀。企業憑什么給職業院校學生高工資,前提是我們培養的學生有過硬的本領。據《關于數控人才需求與數控職業教育教學改革的調研報告》中指出,當前企業對數控技術人才有三個層次需求,藍領層、灰領層和金領層。我院以學生為主體,以企業需求為依據,以就業為導向,把培養目標定位在“藍領層”。
二、根據職業實踐能力改革教學內容
根據《中等職業技術學校數控技術應用專業領域技能型緊缺人才培養培訓指導方案》指導思想,在培養培訓中應體現以綜合素質為基礎,以能力為本位,把提高學生的職業能力放在突出的位置,加強實踐性教學環節,使學生成為企業生產服務一線迫切需要的高素質勞動者,因此設置課程的教學內容,應圍繞學生職業實踐能力。
(一)專業基礎課服務職業實踐能力
我院數控專業仍沿用機械專業的一些傳統課程名稱,如《機械制圖》、《公差配合與技術測量》、《機械基礎》、《金屬材料與熱處理》、《機制工藝》、《車工實習》、《數控車床編程與操作》等專業基礎課,但這些課程的外延與內涵都發生變化。因此學校讓各教研組和備課組共同探討所教學科的教學大綱和教學內容。根據職業院校生文化成績相對較差的特點,理論教學以“必需、夠用”為度,突出“適用性”和“針對性”,允許對某些偏難偏深或者陳舊內容進行大膽刪除,而增加一些數控技能培養所需的實用性知識。
(二)文化基礎課滲透職業實踐能力
在文化課程中,要滲透崗位職業能力的要求。比如,學生畢業后如果口才好、寫作能力強,能把車間生產過程,企業存在的問題以及解決方案,能以調研報告的形式寫出來,在企業里就會受到重用,容易得到提拔。因此圍繞專業崗位需要,將語言口頭表達能力與應用文寫作能力作為語文重點教學內容;對于數學課則著重學習對數控編程中的數學處理知識,如靈活應用三角函數數學知識,確定各表面上點的坐標等;對于英語課中加入數控專業知識,培養學生閱讀機床上英文指令如JOG、MENU、OFSEF、AUTO等指令,培養學生閱讀數控機床說明書的能力。
(三)數控技能操作課體現職業實踐能力
目前許多數控教材給定加工程序不完整和不全面,只給出了“輪廓”加工程序,工藝分析不分粗車、精車工序,沒有介紹如何達到數控技術要求,況且許多教材中實訓工件加工直徑超過40mm,那些課題的程序無法在本基地的數控機床上運行。根據數控教材中存在的缺陷,可通過校企合作或課程整合,及時調整課程設置和教學內容,在“必需”和“夠用”的原則下,開發數控校本課程,體現數控專業領域的新知識、新技術、新工藝和新方法,在實習過程中向企業靠攏。如數控實訓部分課題可選自永康企業生產實際,通過一系列有針對性的技能訓練,使學生在扎實掌握專業基本知識和技能基礎上,及時了解掌握本專業領域最新技術發展及相關技能,實現專業教學基礎性與先進性的統一,從而為學生直接頂崗,在企業中獲得高收入創造條件。
三、針對課程特點改革教學方法
職業院校學生,生源復雜,學生程度參差不齊,要調動學生學習積極性,提高學生自學能力,養成良好學習習慣,這是提高教學質量必須解決的課題。根據數控技能操作這門課和課程特點,利用國家級數控培訓基地,提高學生數控操作能力,對傳統的教學方法進行改革。
我院對數控技能培訓采用項目教學法,項目教學法是師生通過共同實施一個完整項目而進行教學活動。在教學中,采用數控校本課程,由“雙師型”教學執教,把每個練習項目根據數控技能要求分解成許多小知識點,讓學生在學數控操作中學會對刀、車削循環程序的上機調試及自編工藝、自編程序、自選刀具并在機床上將零件加工出來。通過項目教學法,給學生提供體驗完整工作過程的學習機會,經歷確定任務――制定工作計劃――實施計劃――進行質量控制與檢測――評估反饋整個過程,提高學生理解和掌握車削對刀、車削循環程序編寫的知識與技能。
四、結合職教特點改革評價機制
【關鍵詞】機電一體化;技術現狀;智能化趨勢
所謂的機電一體化技術,指的是結合應用機械技術和電子技術于一體,并且隨著計算機技術的發展和應用,機電一體化技術同時獲得前所未有的發展。 目前已經成為一門綜合性多學科交叉的系統技術,為傳統機械技術帶來根本性變革,并且向著智能化、環?;?、網絡化和微型化等更為先進的方向發展,向光電一體化技術方向邁進,應用范圍十分廣泛,已經顯著改善了人們的日常生活及生產方式,影響較為深遠。
一、機電一體化技術應用現狀
機電一體化技術,是運用系統綜合利用微電子、計算機網絡、自動化處理、傳感測控、信息變換、自動控制等方面的群體技術,通過把機械設備以及電子技術相結合,使得機械設備的信息處理方面、動力方面以及控制方面的功能進入智能化和自動化狀態的工程技術。雖然機電一體化在我國的研究和應用起步較晚,但我國自起步開始就不斷加大投入,以期彌補與他國的差距,目前已經在一些方面取得較大成就,諸如工業機器人制造、數控方面以及計算機系統集成制造等方面。
(一)工業機器人制造
目前,我國已將工業方面機器人的操作技術進行了優化,機器人的軟件及編程等設計技術和控制技術等關鍵技術得以解決,機器人的規模和應用范圍逐漸擴大化,相應的配套設備得以開發。
(二)數控技術
在數控技術方面,我國多年來一直借鑒外國先進經驗,同時堅持自主研發,目前產業形式已經成形。關鍵技術都已具有自我研發能力,生產能力已經形成,極大促進工業眾領域的發展,已為我國綜合實力的增強發揮巨大作用
(三)計算機現代集成制造
當前,我國已經從CIMS轉變為“現代集成制造和現代集成制造系統”。這一系統已經對原來CIM/CIMS的內涵進行了從廣度和深度上的擴展,是將人、管理和技術進行綜合集成后的結果。國內對該系統的應用已經較為廣泛,具有良好的經濟效益。
在計算機技術與集成電路等不斷發展的基礎上,機電一體化已經隨之向更高方面發展。機電一體化產品的應用已經十分廣泛,除日常生活之外,也應用到生產和其他各個方面。還有一些人聚焦到電子智能方面的深入研究上,使其向更加智能化這一目標邁進??梢韵胍?,科技不斷進步的今天,機電一體化技術必將達到更為先進的層次,取得的成果也會更多。
二、機電一體化技術的智能化趨勢
現代社會對科技的要求已逐漸向著智能化、模塊化、網絡化、微型化、環?;劝l展,這些方向都是未來的主流發展方向,機電一體化技術要作為機械工程領域的未來,勢必將無法避免與這些方向接軌。而作為引領未來科技主要求的智能化,是機電一體化的發展必須追隨的方向。
(一)微處理器的發展與人工智能
自上世紀九十年代后期,人工智能這一模塊已經引起人們的廣泛重視,各國紛紛將重點轉移至如何實現更高層次的人工智能化上來。所謂智能化描述的是機器的行為,它是將來自各學科的新思想和新知識充分整合,以控制理論作為基礎,使得機器具有能夠自主決策、簡單邏輯思維和判斷推理等能力。盡管機器不能夠具有和人等同的邏輯思維和判斷能力,但是在一些具有較高性能,運轉速度更快的微處理器的發展基礎上,令機器智能化實現略微低級的地步是可以實現的。
(二)計算機科技崛起與人工智能
現今社會計算機科技迅速崛起,并且日漸普及,數字化產品設計和生產具有良好的基礎,虛擬設計和超級計算機等技術已經十分先進。數字化結合到機電一體化當中時就需要其操作軟件達到更高條件,如:操作性強、可靠性高、具自我診斷維護能力等等。實現人工智能化之后,機電產品可具備一定智能,也就能夠實現遠程操作,自我診斷和自我修復這些功能也都是可以實現的。在這一方面,數控機床有異于傳統機床就在于實現機電一體化,例如智能I/O接口的設置、添加的人機之間對話功能以及智能更新的數據庫,其操作和使用等十分便利。
(三)人工智能理論的加入與人工智能
人工智能的進步和發展繼續進行過程中,以模糊控制理論、小波理論和神經網絡理論、灰色理論以及混沌與分岔等為代表的人工智能理論也已經糅合進機電一體化的進程中。光纖技術以及通訊技術的加入,微細加工的拓展,豐富了人工智能理論的內容,為機電一體化的人工智能增加了籌碼,開拓了更為廣闊的領域。
(四)人工智能化與綠色化
科技發展日新月異,帶給人的不是只有便利,產生的巨大變化當中也包含著對環境等的影響。機電一體化的受益對象是人,人的智能和情感等人性化體驗相對來說也極為重要,因此也要關注到人機關系,在色彩以及造型方面進行改進使人感覺到協調一致,滿足人的各類需求,達到更加舒適自然的目的。享受物質的同時,不可避免會對環境造成一些破壞性的效果,如:環境惡化,資源浪費。因此可持續發展策略應運而生。綠色產品的觀念要深入人心,機電一體化在達到智能化的過程當中,必須兼顧綠色化。
三、結語
機電一體化不可能單獨發展,它是多門科學技術多種學科交叉發展的整合和結晶。它是社會生產力達到一定水平之后必然出現的一種技術體系,目前已對人們的生產和生活的水平等的提高起到了極為重要的作用。有許多與其相關的科學技術也都得到了更多的發展,由此可見技術融合已經成為一種趨勢,隨著越來越多的研究深入,一定會出現更多的融合技術,使得技術領域更為便利和有效。在走向更高智能化的道路上,機電一體化的前景必然十分廣闊,帶來更高層次的社會進步。
作者簡介:張福,男,黑龍江省慶安縣,本科職稱實驗師職務教師,研究方向工業電氣自動化。
關鍵詞:機電一體化 中職學校 教學模式
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(a)-0140-01
1 機電一體化教學的現狀
隨著現代社會發展步伐地不斷加快,傳統的機電一體化教學模式已經不能滿足市場專業人才的需求,也在一定程度上影響了人才培養的綜合素質發展。其主要的原因是:(1)教學模式較為單調。傳統的一體化教學大多注重于理論知識的灌輸,實踐課時相對較少,忽視了對實際操作動手能力的培養,致使學生的學習興趣不高,在實際運用專業技術時引發諸多問題。(2)理論知識與課程實踐無法很好契合,教材相對落后。在目前的中職學校中專業技術教材較多,一體化教材偏少,缺乏實用性,無法真正實現一體化教學。(3)師資建設較為薄弱。隨著我國工業的大力推進,機電一體化技術的廣泛應用,社會對一體化應用型人才的需求越來越大,這對一體化師資提出了更高的要求。在大多數的中職學校中,具有豐富的理論知識與實踐經驗的“雙師型”嚴重缺乏,在一定程度上局限了現代機電一體化專業人才的培養水平。(4)教學條件不足,制約了一體化教學的質量。雖說我國在近幾年對機電專業的課程設置有所改善,但總體上還是比較陳舊,導致學生在學校學習的專業技能無法很好的在企業實踐中得到發揮。
2 機電一體化教學的改革措施
2.1 從實際出發,明確教學思路
中職學校是為中小企業提供相應的崗位人才而進行培養,因此,中職學校的教學標準和教學目的應與企業要求相一致。從實際出發,明確教學思路,堅持以企業的崗位專業能力需求為核心,以學校和企業雙方融合、交流、資源共享為前提,使教學規劃、教學組織、教學評價到教學模式等方面都要能令教學的內容符合專業能力的需求,從而培養出具有專業職業素養、專業技能為一體的職業型人才。使學生在學校學習期間逐步完善企業員工所應具備的先進思想和行為規范,同時對職業技能以及專業能力做好鞏固落實。
2.2 提高“雙師型”師資隊伍建設
理論教學如果不能與實訓教學很好的進行結合,學生所學到的專業知識技能將不能在企業中得到有效地發揮。學生的知識汲取渠道和專業操作實踐能力離不開教師的授教和學生的練習這一互動過程來逐步掌握。中職學校教學的專業性、技術性、實用性等應用特性決定了教師隊伍不僅需要豐富的專業理論知識,還應有熟練的專業技能和動手能力。因此,作為教學過程中重要的質量因素,師資隊伍地建設對于改善機電一體化的教學水平與教學質量具有關鍵的意義。學校應有計劃地制訂“雙師型”師資隊伍建設,從兩方面對師資隊伍進行優化。一方面中職學校應加強與合作企業的聯合,引進具有豐富實踐經驗的專業技術人員,聘用高級技師或企業的工程師定期到校演講授課;另一方面對現有的師資隊伍進行綜合培訓,積極鼓勵教師參加各種專業的業務學習,從而加強理論與實踐經驗的融合,落實“雙師型”的教師標準,打造一支適應時展的高素質教師隊伍。
2.3 加強實用性能,改良教學材料
在現有的機電一體化理論教學材料中,涉及的內容較為繁雜,單一指數控方向就有數控編程與操作、液壓傳動、PLC編程技術、CAD\CAM編程技術、公差與配合、車工工藝、鉗工工藝、銑工工藝、機械制圖、機械制造等等近二十門學科。面對種類繁多的科目,要求學生全面掌握是不現實的,課時的安排也不能滿足學科的需求。而在實際專業教學中,每門課程針對數控方向所需機電一體化專業知識只有其中一小部分,因此可以按需編制校本教學材料,以學生學習能力與認知能力進行合理的安排授以必須掌握的知識要點。如果條件不足,不能編制校本教材,學校在針對專業教學的規劃過程中,教師應有選擇地對學生進行授教,重點講解能夠與實踐相結合的理論部分,對其他有關聯的拓展知識簡單介紹即可。此外,一體化教學的模式是以理論教學、仿真教學、實踐教學等依次教學順序為基準,強調實踐實訓教學為主體,中職學校在制訂教學材料時應以此為標準進行。
2.4 以學生原有基礎為準,更新教學手段
中職學校的一體化教學應以學生為本,在學生原有的知識能力、學習能力上作為基礎,遵循行漸進的教學原則,引導學生棄原有的學習習慣,適應于職業學校的學習和教學過程。在對學生進行一體化教學的過程中,教師應適時更新教學手段,提高學生的學習興趣,同時注重于實踐的融合,將能更有效地讓學生掌握專業知識技能。首先,在課程教學過程中,運用多媒體教學方式,制作生動教學課件,可以提高學生注意力和學習興趣,也能拓展學生的專業知識。其次,通過實訓與理論相結合,課時安排以實訓和理論教學以6∶4的比例進行,注重于學生的動手操作能力,讓其在對機械操作的過程中同時鞏固理論知識。例如:在講解鉗工工藝時,利用四課時的時間對鉗工基本的操作知識和安全操作進行普及,然后讓學生參與實訓,在實際動手過程中,令學生親身掌握使用方法及精準要求,滿足于專業技能的培養。最后,適應時展潮流,在課堂教學時,融入現實生活中的實例,結合課本理論知識對學生展開授教,從而激發學生學習的興趣和積極性。例如,在講解PLC編程技術時,教師可以插入交通指示燈的變換實例來讓學生進行闡述,令學生更容易理解。
2.5 優化教學環境,豐富辦學條件
中職學校作為一個培養專業能力的教育場所,它所在的教學環境決定了專業技能的水平質量,因此,學校應積極地與合作的企業展開雙向服務。學校為相關企業培養優秀職業人才,企業為學校提供教學條件和實訓基地,雙方共同攻克專業技術培養難關,實現互惠互利、優勢互補的可持續發展科學發展觀。企業的實驗與實踐設備較為完善,能為學生提供優良的教學環境和實訓環境。在企業的實訓基地進行針對性的實踐教學,能更好的使學生實踐和理論知識進行結合,從而提高學生的應變能力和職業能力,為學生從學校到企業做出良好的過渡。
3 結語
隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越加明顯,機電一體化技術的發展空間也將更加廣闊,只有在學校期間對學生一體化的授教做到盡善盡美,才能為未來的社會培養出更多的高素質人才。
參考文獻
[1] 柳京成.關于機電一體化教學改革初探[J].群文天地,2012(5):262.
關鍵詞:機電一體化;智能控制;應用;展望
中圖分類號:TH-39文獻標識碼: A
前言:隨著社會的不斷發展進步,在工業生產中,人們對機電一體化技術的控制能力和效果提出了更高的要求,為了實現對機械設備的有效控制,人們運用了智能控制。在微電子技術及超大規模的集成電路不斷發展的條件下,目前我國的機電一體化技術越來越成熟,這為機電一體化的長遠發展提供了良好的外部環境,呈現出更加強大的生命力和發展前景。所以,智能控制在機電一體化方面的研究是當前人們熱衷的一大課題。
1、智能控制與機電一體化的關系論述
自 21 世紀的到來,智能化控制技術得到了有效的發展,并且廣泛的應用到社會經濟發展的過程當中。而將智能控制應用得到機電一體化技術當中,不僅為機電一體化提供了一個廣闊的發展空間,還有效的促進了工業化的生產,為人類社會工業產業化的發展打下了扎實的基礎。目前,我們除了將智能控制技術應用到機電一體化當中,還將許多先進的科學理論融入其中,從而形成了許多新思想、新理論,為機電一體化技術的發展提供了良好的發展前景。
2 、智能控制在機電一體化系統中的應用優勢
作為機械工業與微電子工業未來發展的主要方向,機電一體化必將會在以后的機械設備生產中占據主要技術地位,而智能控制系統技術也將會得到更進一步的發展。智能控制系統相較于傳統的自動化控制系統來講,在機電一體化系統中是具有更大的應用優越性的。這主要體現在智能控制系統更加人性化和智能化,增強機電一體化的適應能力。
2.1 完善機電一體化系統的性能,由于智能控制系統主要是在外部環境和控制器的作用下實現控制作業的。因此其控制指令的形成是直接根按照外部環境的變化趨勢來確定調控方案,這就省去了中間模型分析的環節,使機電一體化系統的性能更加快捷高效,工作精度更高,設備性能得到很大完善。
2.2 提高機電一體化的工作效率,采用智能控制技術能夠實現機械設備依據操作人員所發出的命令編碼自動進入工作狀態,繼而按照流程順序完成系統運行,這樣就僅僅只需要人力完成第一步指令輸入即可,極大的提高了系統的運行效率,避免了因人為因素而引起的失誤影響到工作效率。
2.3 增大機電一體化系統的安全可靠性,在機電一體化系統中,智能控制系統可以實現有效的智能控制,從而合理地調控設備中的結構或運行程序,這樣就能夠在很大程度上確保機電一體化系統的安全可靠。
3、 智能控制在機電一體化系統中的實際應用
3.1 機械制造中的智能控制
以經典的機械理論和計算機輔助技術并結合智能控制方法,在機電一體化系統的制造過程中形成了新行的機械制造工藝,并不斷向智能制造系統方面發展。智能控制技術解決了現代較為先進的制造系統必須依靠不夠精準和完備的數據來處理無法預測狀況的問題,利用神經網絡和模糊數學的方法,建立制造過程的動態模型,并以神經網絡的學習和并行處理信息的能力實行在線的模式識別操作,對殘缺不全的信息進行及時有效處理。
把智能控制技術應用于工程機械領域能夠提高工程機械各種故障的自我診斷能力,提高了工作效率和工程質量,解決了傳統控制力一直無法很好適應多變復雜對象的難題。特別是在一些特殊的情況工況中可以實現無施工人員的智能化、高質量的施工。向智能機械制造技術的方向發展是當前最先進的機械制造技術,其發展的基本原理是模擬人類制造機械的活動,利用先進的計算機技術及其它信息技術工具取代一部分人的腦力勞動。而對于一些殘缺不全的信息而言,它利用模糊集合和模糊關系的特性,對于殘缺不全的信息進行在線的模式識別。在高新科技和信息時代的引領下的背景下,人力操作為主的機電相關機械制造已經不能夠適應時代的節奏,未來其主要發展方向就是將智能控制及其相關科學技術與傳統的機械理論進行有效的融合。目前,工程機械的智能化主要體現:工程機械單機集成化操作與智能控制技術;工程機械的智能監控、檢測、預報、遠程故障診斷與維護技術;基于網絡的機群集成控制與智能化管理技術,特別是智能型救災工程機械已成為當前研制熱點。
3.2 電力電子學研究領域中的智能控制
將智能控制技術引入電力系統,在電機電器設備的優化設計、故障控制和診斷等方面,都相當有成效。對電器設備的設計優化,可用先進的遺傳算法進行優化計算,能大幅度縮短計算時間,有效節約成本,并提高電機電器的設計質量和效率。
3.3交流伺服系統中的智能控制
伺服驅動裝置在機電一體化系統中的控制質量和系統動態性能方面發揮著關鍵性的作用,但交流伺服系統有著相當復雜的非線性和時變性等不確定因素,而智能控制技術以非線性控制方式將人工智能引入智能控制器,能很好地適應系統參數的時變情況,其在交流伺服系統的應用解決了建立精準數學模型的困難,提高了機電一體化系統的穩定性。
3.4 數控領域中的智能控制
數控領域所應用的智能控制有相當高的性能要求,尤其是在延伸、擴展和模擬的知識處理方面,如加工運動推理、網絡通信制造能力以及感知加工環境的能力等,必須能進行自適應控制、自組織控制等,智能控制可以解決信息模糊、不確定性等控制問題,取得良好的成效。
隨著科學技術與信息技術的發展,智能控制和數控相關領域逐漸。由于研究的對象和系統越來越復雜,我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求,大量學者、工程技術人員開始嘗試應用智能控制理論,在機械加工、模具制造等領域運用數控技術。運用智
能控制新興技術可以讓數控技術實現智能編程、監控、建立智能數據庫等重要目標。當今數控技術的發展方向主要是開放式數控系統的構建。建立統一系統平臺,增強數控系統的柔性,借助于數學模型描述和分析的傳統控制理論難以解決復雜系統的控制問題,調解變化頻繁的需求與封閉控制系統之間的矛盾都是構建開放式數控系統的一些主要目的。
結語:
由上述分析我們可以看出,智能控制系統在機電一體化的發展過程中具有重要的核心地位。盡管智能控制技術是近年來方才被研發應用的新技術,但其發展速度卻是非??斓?,目前智能控制系統已經被廣泛應用在多個領域,并發揮出良好的功能作用。我們相信,在未來科技技術的推動下,智能控制系統的功能必將更加強大,從而促使機電一體化的快速發展。為此我們仍然至少需要做到以下兩點:(1加大研發力度,提高智能控制系統的理論研究水平。理論是技術發展的動力和依據,只有深入研究智能控制系統的理論,才能促使其更加快速、穩定的發展。(2不斷擴大智能控制系統的應用范圍,進一步增強其應用功能。從當前的智能控制系統發展現狀來看,盡管其已經被應用在多個領域,但仍然具有很大的發展空問。主要能夠再進一步的提高智能控制系統的性能,就可以促使其更好的為機電一體化的快速發展服務。
參考文獻
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【關鍵詞】機電一體化;智能控制;應用分析
智能控制系統在機電一體化的發展過程中具有重要的核心地位。盡管智能控制技術是近年來才被研發應用的新技術,但其發展速度卻是非??斓?,目前智能控制系統已經被廣泛應用在多個領域,并發揮出良好的功能作用。
1 智能控制的特征
智能化技術在發展過程中所具有的特征主要表現在以下幾個方面:第一,對智能控制系統核心的高層控制管理;第二,具有非線性的特點;第三,智能控制系統具有一定的可變性;第四,智能控制系統的整體結構上有著憂特性;第五,智能化技術的系統的應用可以有效的滿足當前社會發展的多樣性;第六,它是一項綜合性的科學項目將許多許可的先進理念都很好的融入其中;第七,它是以計算機技術為基礎的。由此可見,智能化系統在實際應用的過程中存在著較強的學習功能和組織功能,它可以將許多先進的學科技術融入到其中從而滿足人類社會發展的需求。而將智能控制應用到機電一體化當中,不僅可以有效的提高機電一體技術的應用范圍還使得機電一體化機械可以各種先進的科學技術有效的融合在一起進而促進社會經濟的發展。
2 智能控制與機電一體化的關系論述
自21世紀的到來,智能化控制技術得到了有效的發展,并且廣泛的應用到社會經濟發展的過程當中。而將智能控制應用得到機電一體化技術當中,不僅為機電一體化提供了一個廣闊的發展空間,還有效的促進了工業化的生產為人類社會工業產業化的發展打下了扎實的基礎。目前,我們除了將智能控制技術應用到機電一體化當中還將許多先進的科學理論融入其中,從而形成了許多新思想、新理論為機電一體化技術的發展提供了良好的發展前景。
3 智能控制在機電一體化系統中的應用優勢
作為機械工業與微電子工業未來發展的主要方向,機電一體化必將會在以后的機械設備生產中占據主要技術地位,而智能控制系統技術也將會得到更進一步的發展。智能控制系統相較于傳統的自動化控制系統來講,在機電一體化系統中是具有更大的應用優越性的。
3.1 完善機電一體化系統的性能
由于智能控制系統主要是在外部環境和控制器的作用下實現控制作業的,因此其控制指令的形成是直接根按照外部環境的變化趨勢來確定調控方案,這就省去了中間模型分析的環節,使機電一體化系統的性能更加快捷高效,工作精度更高,設備性能得到很大完善。
3.2 提高機電一體化的工作效率
采用智能控制技術能夠實現機械設備依據操作人員所發出的命令編碼自動進入工作狀態,繼而按照流程順序完成系統運行,這樣就僅僅只需要人力完成第一步指令輸入即可,極大的提高了系統的運行效率,避免了因人為因素而引起的失誤影響到工作效率。
3.3 增大機電一體化系統的安全可靠性
在機電一體化系統中,智能控制系統可以實現有效的智能控制,從而合理地調控設備中的結構或運行程序,這樣就能夠在很大程度上確保機電一體化系統的安全可靠。
4 智能控制在機電一體化系統中的主要應用
4.1 機械制造領域中的智能控制應用
機電一體化系統的重要組成部分之一就是機械制造,目前,智能控制隨之也被廣泛地應用于機械制造行業。把智能控制技術應用于工程機械領域能夠提高工程機械各種故障的自我診斷能力,提高了工作效率和工程質量,解決了傳統控制力一直無法很好適應多變復雜對象的難題。特別是在一些特殊的情況工況中可以實現無施工人員的智能化、高質量的施工。向智能機械制造技術的方向發展是當前最先進的機械制造技術,其發展的基本原理是模擬人類制造機械的活動,利用先進的計算機技術及其它信息技術工具取代一部分人的腦力勞動。它可對制造過程進行動態環境建模,利用模糊數學、神經網絡的方法通過傳感器融合技術將進行預處理采集的信息,并采用“Then-If”逆向推理修改控制機構或者選擇較好的控制模式和參數。 而對于一些殘缺不全的信息而言,它利用模糊集合和模糊關系的特性,可以將一些模糊的信息集合到閉環控制中的外環決策機構來選取相應的控制動作,并利用神經網絡的學習功能具有行處理信息的能力,對于殘缺不全的信息進行在線的模式識別。在高新科技和信息時代的引領下的背景下,人力操作為主的機電相關機械制造已經不能夠適應時代的節奏,未來其主要發展方向就是將智能控制及其相關科學技術與傳統的機械理論進行有效的融合。目前,工程機械的智能化主要體現:工程機械單機集成化操作與智能控制技術;工程機械的智能監控、檢測、預報、遠程故障診斷與維護技術;基于網絡的機群集成控制與智能化管理技術,特別是智能型救災工程機械已成為當前研制熱點。
4.2 機器人領域中的智能控制應用
機器人系統是一種復雜、非線性且具有研制不確定性的系統,這些特征適合智能控制技術的應用。機器人智能控制機器人學一直是智能控制的一個重要應用領域,每一種新的控制理論方法都會在機器人控制系統中得到過應用,使得新型智能控制技術滲透到機器人學研究的各個方面,因此,對機器人的控制也成為檢驗各種控制方法優劣的試金石。當前智能控制技術在機器人領域中的應用主要表現在以下幾個方面:通過模糊系統及專家控制系統對機器人軌跡規劃的模糊控制策略;機器人在多傳感器信息融合與視覺處理方面的智能控制;機器人軌跡規劃中的模糊神經網絡控制策略;機器人手臂姿態及動作的智能控制;機器人軌跡規劃中的遺傳算法控制策略。目前,采用模糊控制、人工神經網絡、專家系統技術對機器人進行定位、環境建模、檢測、控制和規劃的研究已經在多個實際應用系統中得到驗證。機器人控制系統的主要目的就是通過給定各個關節的驅動力矩,使得機器人的位置、速度等狀態變量跟蹤給定的理想軌跡。
4.3數控領域中的智能控制應用
隨著科學技術與信息技術的發展,智能控制和數控相關領域逐漸融合。由于研究的對象和系統越來越復雜,我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求,大量學者、工程技術人員開始嘗試應用智能控制理論,在機械加工、模具制造等領域運用數控技術。運用智能控制新興技術可以讓數控技術實現智能編程、監控、建立智能數據庫等重要目標。當今數控技術的發展方向主要是開放式數控系統的構建。建立統一的可重構的系統平臺,增強數控系統的柔性,借助于數學模型描述和分析的傳統控制理論難以解決復雜系統的控制問題,調解變化頻繁的需求與封閉控制系統之間的矛盾都是構建開放式數控系統的一些主要目的。
智能控制是機電一體化技術未來很長一段時間發展的主要方向。智能控制技術的發展也是日新月異,如何將其與機電一體化技術以及傳統控制理論結合起來,實現機電一體化系統的高度智能化還有很長的距離,需要堅持不懈地探索和研究。
5 結語
總而言之,在機電一體化系統中智能控制已經得到了十分廣泛的應用,它不僅有效的提高了社會經濟的發展,還改善人們的生活環境。但是由于這項技術在我國經濟發展過程中,應用的還不夠完善,因此,我們還需要在不斷的努力當中對其智能控制技術進行探索從而促進我國社會主義建設。
參考文獻:
摘 要:機電一體化學技術又被稱為機械電子學技術,是一門綜合的、跨學科的綜合性高技術,同時它是一門獨立的交叉學科,由現代信息技術、現代電子計算機技術以及現代微電子技術和現代自動控制機械技術等各類技術相互融合而成的。因此,對于現代機電一體化技術在工程機械上的應用和普及,可以極大地提高工程機械的各種性能,會使得電子控制技術和液壓、機械技術有機地結合,提高工程機械的燃油經濟性、動力性、安全性以及可靠性、操作舒適性。正是基于此,主要對機電一體化技術在工程機械中的應用與發展進行了探討。
關鍵詞:機電一體化;工程機械;應用前景
1 引言
一般來說,現代機電一體化是當今目前自動化技術發展的相對較高級的階段。它同時也以計算機產業為基礎和主要特征的自動化技術,同時也是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要。因此,根據整個行業的未來發展來看,整個工程機械的機電智能化和一體化將是今后的主要發展方向。
2 機電一體化在現代工程機械上的應用模式
2.1 機電一體化技術應用于機床的創新
在機電一體化應用中,Z80-CPU各種應用軟件較多,在我國機床數控方面應用比較普遍,因為它的系統開發較容易。我國的數控機床一般均采用經濟型的光電隔離電路及Z80-CPU微機、微機I/O接口電路以及功率放大電路等。而且這類Z80-CPU及其配套的芯片普遍、廉價并且相對于其他的技術來說相對可靠、維修方便、通用性強。Z80系列有獨特的I/O指令,而且I/O接口譯碼硬件也較簡單,其微機執行時間也較短、重要的是其指令格式也相對較短,這樣非常有利于縮短掃描現場機床工作狀況的周期。
由于大部分的數控機床要求工作刀具或工作臺必須精確按照沿坐標軸的運動,因此在這類機電一體化應用中,就必須要考慮采用具有插補功能的連續控制方式。滾珠絲杠摩擦損失小,副傳動效率高,在整個操作中無爬行現象,運動平穩,給予適當預緊,采用氟塑貼面導軌,它具有耐磨性好,摩擦系數小,可消除低速運動的爬行現象,同時它的抗撕傷能力強、以及成本低等優點。反向時可以定位精度高、消除空間死區以及剛度好??上菽负徒z杠的螺紋間隙,因此一般數控機床的執行機構傳動方式采用滾珠絲杠副傳動。
2.2 現代機電一體化在其他行業中的應用
首先我們來看在化纖行業的工程機械中的應用,如精密卷繞控制系統中,其控制系統是由金屬導紗器電機、高強度摩擦輥以及變頻器組成,同時還附加測速控制器與傳感器組成。這樣的工程機械中,其卷繞筒子一般采用積極式傳動,卷繞交叉角是變化的,并且在筒子與導絲器的往復頻率之間是一固定比值。
此外國外生產的工程機械,如裝載機、推土機以及鏟運機等由于采用了相對電子控制的自動變速器,這充分提高了整個工程機械的油耗,增加了經濟性,而且簡化了操作。
3 現代機電一體化在工程機械應用中的發展趨勢
3.1 高性能化的應用發展
這里面主要包含:高速的應用化模式、高精度的應用模式以及高效率的應用模式、高可靠性的應用。新一代CNC系統采用多CPU結構以多總線連接,就是以此“四高”為滿足生產而誕生的。這種系統采用精簡指令集機,可同時實時多任務操作系統并行處理,從而來保證該機電一體化的產品具有相對高性能。
3.2 微型化的應用發展
微型機電一體化系統是機電一體化的一個新發展方向,同時也是電子技術與機械技術在納米尺度上相融合的產物,國外稱微電子機械系統。微型機電一體化產品,泛指幾何尺寸向微米、納米級發展,其體積一般不超過1cm3的機電一體化產品,在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優越性,并且其耗能小、體積小、運動靈活,是近年和將來十大關鍵技術之一。
3.3 機電一體化智能化的應用發展
一般來說,現代機電一體化的發展和進步都主要體現在控制理論的基礎上,也就是當前機電一體化技術與傳統機械自動化技術的主要區別之一就是智能化技術,而且這種在實際中的區別表現就是表現在其產品的智能上。它是吸收計算機科學、人工智能、生理學等一系列智能的新方法、新思想,模擬人類智能,這樣的技術目前任然在探索和應用中,相信將來是有非常廣闊的應用前景。
參考文獻
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