什么是机械电子学

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1、机械电子学机械电子学是现代工程设计的发展过程中的一个自然阶段。计算机，后来的微型计算机，嵌入式计算机，以及联合信息技术和软件的发展，使得机械电子学的发展在二十世纪后半期变得势在必行。站在二十一世纪的门槛上，怀着对综合了生物电机系统，量子计算机，极微小的系统，以及其他无法预见的发展的展望，机械电子学的未来充满了潜在的、光明的可能性。1.1基本定义机械电子学的概念自从Yasakawa电子公司最初下定义以来就一直在发展。在商标申请表文件中，Yasakawa公司这样定义机械电子[1，2]：机械电子这个词，是由机械结构中的机械和电子学中的电子组合而成的

2、。换句话说，科学技术和已生产出来的产品将会越来越多地将电子学应用到机械结构中去，将它们密切而有机地结合起来，使得你无法将它们区分开来。机械电子学的定义在Yasakawa公司给出了原始定义以后继续在发展。一个常被引用的定义是由Harashima,Tomizuka,和Fukada在1996年提出的[3]：用他们的话来说，机械电子是机械工程学中的一个互相作用的综合体，在工业产品的设计制造过程和工业发展中融入了电子学和智能计算机控制。在同一年，另一个定义由Auslander和Kempf[4]提出：Mechatronicsistheapplicatio

3、nofcomplexdecisionmakingtotheoperationofphysicalsystems.机械电子学是对物理系统操作的复杂决策的运用。1997年又出现了由Shetty和Kolk提出的另一个定义[5]：Mechatronicsisamethodologyusedfortheoptimaldesignofelectromechanicalproducts.机械电子是一种用于电动机械产品的最佳设计的方法论。最近，我们还发现了由W.Bolton[6]给出的解释：Amechatronicsystemisnotjustamarria

4、geofelectricalandmechanicalsystemsandismorethanjustacontrolsystem;itisacompleteintegrationofallofthem.机械电子学并不仅仅是电力和机械系统的简单结合，也远不止是一个控制系统，它是它们的一种完全的综合。所有这些关于机械电子学的定义和解释都是正确和有教益的，然而没有一个解释能够抓住机械电子的全部意义。无论如何致力于给机械电子下定义，为机械电子产品归类，以及形成标准的机械电子课程，我们始终缺少一个在包含了所有描述的基础上为大多数人所认可的关于“什么是

5、机械电子”的意见。缺少一个统一的定义是一个有益的迹象。这表明了这个领域仍然活跃，这仍是一个年轻的学科。即使没有一个无可争辩的，权威性的关于机械电子学的描述，工程师们仍然能够从以上给出的定义和他们的切身经验中体会到机械电子学的达观意义。对于许多在工程设计领域前线的富于经验的工程师来说，机械电子可不是什么新东西了。过去25年来许多综合了机械，电子，和计算机系统的工程产品都不是由专门受过机械电子课程培训的工程师设计的。这表明了现代公认的工程设计原则就是自然的设计过程，而这个工程设计原则现在已经被正式作为机械电子专业一部分。证据就是，对机械电子的学习

6、为有兴趣理解和解释说明工程设计程序以便于对产品设计的许多方面进行定义，分类，组织，和结合，并使之成为一个紧密结合的整体的学习者提供了机制。由于对机械，电力，航空宇航，化学，文化，以及计算机工程之间的历史划分已经不那么明显，我们应该为机械电子学仍存在于学术研究的领域而感到宽慰。机械电子学专业为那些正在大多数工学院的传统教育制度下学习的工程学学生提供了一个教育途径，或者说，一个路标。机械电子学是世界公认的具有活力的学科研究领域。现在许多大学有已完成的和未完成的机械电子工程项目。许多的仲裁期刊得以出版，专门的研讨会得以组织召开，而且这一切都受到了越

7、来越多的关注。应该要弄清楚的是机械电子并不仅仅是学者用于科学研究的一个方便的工具；它是现代工程实践的一种生活方式。八十年代早期对于微处理器的引入和持续不断上升的对性价比的期望彻底改变了工程设计的范围。传统学科诸如工程学，计算机科学，以及自然科学的交集下生产出来的新产品的数量不断增加。这些传统学科的新发展在以越来越快的速度被注入到机械电子设计中。正在进行的信息科学技术革命，无线通讯的先进发展，灵敏传感器的设计，以及嵌入式系统设计确保了工程设计在二十一世纪早期将会持续发展。1.2机械电子学的重要组成部分机电系统的学习可以被分为以下几个专业区域：1

8、）物理系统建模2）传感器与驱动器3）信号与系统4）计算机与逻辑系统5）软件与数据库机械电子的重要组成部分如图Fig1.1所示。由于机械电子领域正日趋成熟，与这个领域