基于机电一体化的嵌入式设计技术
《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案中央电大形成性考核册
《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案(中央电大形成性考核册)判断题（正确的打√，错误的打×）电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具特性的物质。
（×）统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技法论。
（√）息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分术。
（√）动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地定的规律运行。
（×）品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。
（×）动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。
（×）闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。
（×）行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。
（×）滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
（√）采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自侧隙。
（√）×采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客场需求能力。
（√）×单选题以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
游标卡尺B．电话自动洗衣机 D．非指针式电子表提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
增大系统刚度B．增大系统转动惯量增大系统的驱动力矩D．减小系统的摩擦阻力程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则其折算到丝等效转动惯量为（B ）kg·mm2。
机电一体化系统设计课件(第4章)
• 机电一体化系统概述 • 机电一体化系统设计基础 • 机电一体化系统硬件设计 • 机电一体化系统软件设计
01 机电一体化系统概述
机电一体化的定义与特点
总结词
机电一体化的定义、特点
详细描述
机电一体化是将机械技术、电子技术、计算机技术等有机地结合在一起，实现 机械装置的高效、精确、自动化控制的一门技术。其主要特点包括系统化、模 块化、智能化、微型化等。
详细设计
对各组成部分进行详细设计， 包括机械结构、控制系统、传 感器等。
试制与测试
根据优化后的设计，试制样机 并进行各种工况下的测试，确 保满足设计要求。
机电一体化系统设计的关键技术
机械与控制系统集成设计
如何实现机械结构与控制系统的有效 集成，是机电一体化设计的关键。
传感器技术
传感器是实现系统感知外界信息的重 要元件，其性能直接影响系统的控制 精度和稳定性。
伺服驱动系统设计实例
通过实例讲解伺服驱动系统设计的具体方法和步骤。
04 机电一体化系统软件设计
嵌入式系统软件设计
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嵌入式系统软件概述
嵌入式系统软件是指嵌入到硬件中，用于实现特 定功能的软件。它通常具有实时性、可靠性和专 用性的特点。
嵌入式系统软件开发流程
包括需求分析、设计、编码、测试和部署等阶段 。在开发过程中，需要考虑到硬件资源的限制和 实时性的要求。
详细介绍常用机械零件， 如轴、轴承、联轴器、齿 轮等的设计计算和选用原 则。
机械结构布局设计
探讨机械结构布局的基本 原则和优化方法，以及提 高机械系统性能的措施。
控制系统设计
控制系统概述
介绍控制系统的基本组成 和工作原理。
机电一体化技术研究
机电一体化技术研究近年来，随着工业自动化的快速发展，机电一体化技术作为其重要组成部分逐渐被人们所关注。
机电一体化技术，简称为MEI，是利用计算机、电子技术和机械工程的原理与方法，将电气与机械融合在一起，使得机械设备具备更高的智能化和自动化程度。
本文将探讨机电一体化技术的研究进展、应用领域以及未来的发展方向。
一、机电一体化技术的研究进展机电一体化技术的研究，从早期的简单机电联动发展至今已经取得了显著进展。
随着计算机技术、互联网技术以及传感器技术的不断发展和成熟，机电一体化技术的智能化和自动化水平有了大幅提升。
在传感器技术方面，随着微机电系统（MEMS）的兴起，小型化、高精度的传感器得到了广泛应用。
这些传感器可以实时采集设备工作状态、环境数据等信息，为机电设备的智能化控制提供了重要的支持。
在控制系统方面，随着嵌入式系统技术的发展，计算机控制系统已经成为机电一体化技术的核心。
通过嵌入式系统，可以实现对机电设备的精确控制，使其能够适应不同的工况和工作环境。
在网络通信方面，随着物联网技术的迅猛发展，机电设备之间的互联互通变得更加容易。
通过互联网，可以实现机电设备之间的数据交换和资源共享，提高设备的协同工作能力。
二、机电一体化技术的应用领域机电一体化技术的应用领域广泛，包括工业制造、交通运输、医疗卫生、航空航天等诸多领域。
以下将重点介绍几个典型的应用领域。
1. 工业制造：机电一体化技术在工业制造中发挥着重要作用。
通过机电一体化技术，可以实现生产线的自动化和智能化。
例如，通过在生产线上设置传感器和控制系统，可以实时监测设备的工作状态，并自动调整生产参数，提高生产效率和质量。
2. 交通运输：机电一体化技术在交通运输领域的应用不断扩大。
例如，智能交通系统中的交通信号灯和车辆控制系统，通过使用机电一体化技术，可以实现对交通流量的精确控制，减少交通拥堵和交通事故。
3. 医疗卫生：机电一体化技术在医疗卫生领域有着广泛的应用。
机械制造装备设计原理
机械制造装备设计原理机械制造装备是制造业的核心组成部分，它的设计质量直接关系到制造工艺的高效性和产品的优质性。
因此，机械制造装备设计原理的研究对于促进制造业的发展，提高制造业的技术水平和产业竞争力具有重要的意义。
机械制造装备设计原理是指应用科学的原理、规律和方法，以满足机械制造装备所需的特定性能和运行条件，为实现高效、准确、安全的工作状态而进行的系统分析和设计。
机械制造装备的设计原理包括机械设计基础知识、成型技术、加工工艺、机构设计、机电一体化等方面的内容。
首先，机械制造装备设计的基础是机械设计基础知识。
机械设计是机械制造装备设计的核心，主要包括机械制图、机械零件设计、机械结构设计、机械加工等方面的内容。
机械制图是机械设计的基础，它通过制图的形式将机械装置的结构和运动图像展现出来，便于设计师进行分析和设计。
机械零件设计是指对机械装置的各个零部件进行设计，在满足性能、工艺、成本等方面要求的基础上，尽可能减小零部件的数量和尺寸，提高机械装置的效率。
机械结构设计是指对机械装置各个部件的结构进行设计，从而满足机械装置的运动、传动、支撑等工作要求。
机械加工是指利用机械加工工具对机械装置的零部件进行加工，包括车、铣、磨等工艺。
其次，机械制造装备的设计原理涉及到成型技术方面的内容。
成型技术是指利用化学、物理、机械等手段，对材料进行加工和成型的技术。
成型技术是机械制造装备设计的重要组成部分，它的发展和应用能够提高机械加工的效率和制造质量。
机械制造装备的成型技术主要包括压力成型技术、热成型技术、塑性加工技术等方面的内容。
压力成型技术是利用高温、高压等条件对原材料进行压制和成型的技术。
热成型技术是利用高温对原材料进行加工成型的技术。
塑性加工技术是将材料经过一系列塑性加工工艺，使其产生塑性变形，并通过锻造、拉伸等方法将其塑性成形。
再次，机制设计是机械制造装备设计原理的重要方面。
机构设计是将各种部件组合成成一个动、静系统的过程，机制设计的好坏直接影响到机械装置的工作效率和使用寿命。
机电一体化技术的现状及发展趋势
机电一体化技术的现状及发展趋势一、本文概述随着科技的飞速发展，机电一体化技术作为现代制造业的核心驱动力，正日益受到全球范围内的关注与重视。
本文旨在深入探讨机电一体化技术的当前发展现状以及未来的发展趋势，以期为相关领域的研究者、从业者提供有价值的参考信息。
本文将首先概述机电一体化技术的基本概念、发展历程及其在现代工业中的重要地位，随后分析当前机电一体化技术的关键应用领域及其所取得的成就，最后展望机电一体化技术的未来发展趋势，包括技术创新、产业升级等方面。
通过本文的阐述，希望能够为读者提供一个全面、深入的视角，以了解机电一体化技术的过去、现在和未来。
二、机电一体化技术的现状机电一体化技术，作为现代工业技术的重要分支，已经在全球范围内得到了广泛的应用和深入的研究。
它融合了机械、电子、计算机、控制等多学科的知识，通过技术手段，实现了设备、系统和过程的优化与智能化。
目前，机电一体化技术正处于快速发展的阶段，呈现出以下几个显著的特点。
技术集成度不断提高：随着微处理器、传感器和执行器等关键部件的性能不断提升，机电一体化系统的集成度越来越高。
越来越多的设备开始采用嵌入式系统，实现了设备间的高效通信和数据共享。
智能化水平显著提升：随着人工智能、大数据等先进技术的融入，机电一体化系统具备了更强的数据处理和决策能力。
智能机器人、智能生产线等智能化设备已经在许多行业得到应用，极大地提高了生产效率和产品质量。
绿色环保理念深入人心：随着全球环保意识的增强，机电一体化技术在设计和生产过程中更加注重环保和节能。
许多企业开始采用绿色制造理念，研发和生产更加环保、高效的机电一体化产品。
应用领域不断拓展：机电一体化技术的应用领域已经从传统的机械制造、汽车制造等行业拓展到了航空航天、医疗、农业等多个领域。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，机电一体化技术将在更多领域发挥重要作用。
机电一体化技术目前已经取得了显著的进展，并且在未来还将继续保持快速发展的势头。
机电一体化的技术及其前景趋势
机电一体化的技术及其前景趋势机电一体化是指将机械、电子、控制等技术整合在一起，形成一个统一的系统。
它是工业自动化发展的重要方向，也是现代制造业转型升级的关键技术之一。
目前，机电一体化的技术及其前景趋势如下：一、技术1. 传感技术：传感器是机电一体化系统的重要组成部分，能够将机械运动转化为电信号，并实现各种参数的测量和监测。
目前，各类传感器的技术不断发展，越来越小、精确、智能化，能够适应不同环境和工况的需求。
2. 控制技术：机电一体化系统的控制是实现自动化的关键，目前常用的控制技术包括PLC、SCADA、HMI等。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种控制器，能够根据预先编写的程序实现对各个设备的控制，它具有编程方便、可靠性高等特点。
SCADA（监控与数据采集系统）用于对机电一体化系统的运行状态进行监控和数据采集，能够实时反馈数据和预测故障。
3. 电机技术：电机是机电一体化系统的核心，目前，电机技术发展迅速，尤其是无刷直流电机和步进电机的应用越来越广泛。
无刷直流电机由于结构简单、效率高、寿命长等优点，已经成为许多机电一体化系统的首选。
4. 通讯技术：机电一体化系统的各个组成部分需要进行信息的交换和共享，所以通讯技术是机电一体化不可或缺的一环。
目前，常用的通讯技术包括以太网、无线通信、CAN总线等。
以太网能够提供高速、稳定的数据传输，适用于数据量大、传输速度要求高的场合。
二、前景趋势1. 智能化：随着人工智能技术的发展，机电一体化系统将越来越智能化。
通过人工智能算法的应用，机电一体化系统能够自动学习和优化，实现真正的智能化控制。
智能化的机电一体化系统能够提高生产效率、降低能耗和故障率，为制造业转型升级提供有力支持。
2. 嵌入式技术：随着嵌入式技术的迅速发展，机电一体化系统将越来越小巧、灵活。
嵌入式系统能够将各种传感器和执行器集成在一起，通过智能算法进行控制，实现精确而高效的运动控制。
嵌入式技术的应用将使机电一体化系统更加集成化，提高系统的稳定性和可靠性。
机电一体化技术专业描述
机电一体化技术专业描述
机电一体化技术是一门综合了机械工程、电子技术和自动化控制技术的学科，旨在培养掌握机械与电气领域知识的高级技术人才。
机电一体化技术专业的学生将学习掌握机电系统设计、制造和维护方面的知识和技能。
在机电一体化技术专业中，学生将学习机电系统的构成和工作原理，包括机械结构设计、电机原理和控制、传感器技术、自动化控制系统等内容。
学生还将学习机械制造和装配技术，了解机械零部件的加工和装配过程，以及质量控制和检测方法。
此外，机电一体化技术专业还将让学生学习电子技术和自动化控制技术，包括电子电路设计、嵌入式系统开发、传感器与执行器技术等内容。
学生将学习如何使用电子技术和自动化控制技术来实现机械系统的自动化和智能化。
机电一体化技术专业注重实践能力的培养，学生将进行实验和实践课程，通过设计和制作机电系统的实验装置和项目，提高自己的实际操作能力和创新能力。
学生还将学习使用计算机辅助设计和仿真软件，进行机械和电气系统的设计和模拟。
毕业后，机电一体化技术专业的学生可以在机械制造、电力系统、汽车制造、航空航天等领域从事机电系统的设计、制造和维护工作。
他们也可以在自动化控制、电子仪器与设备制造、科研院所等行业从事相关技术研发和应用工作。
机电一体化技术及设计
机电一体化技术及设计1. 什么是机电一体化技术？机电一体化技术（Mechatronics）是指将机械、电气、计算机、控制等学科的知识集成在一起，形成一种新的综合性技术体系。
也可以以机械运动为主，加上电子技术、控制技术、计算机技术等组成的新型智能系统工程。
它是综合各种学科的技术及理论，是一个综合性技术体系。
机电一体化技术是由德国工程师、控制论奠基人凯斯（Rudolf Kalman）在20世纪60年代提出来的，这个领域的研究重点是将机械学和电子学紧密结合，在同一性的框架之内，从而设计出更加智能、更加高效的机器人和其他自动化设备。
2. 机电一体化技术的特点•系统性：机电一体化系统是由多个部分组成，需要对其进行整体规划和设计。
•综合性：它不仅涉及了机械、电子、自动化和计算机等多个专业领域，还是多种技术的融合。
•智能化：通过基于计算机软件的先进控制算法、识别技术和感知技术，实现机电设备的自主控制，提高制造过程的精度、速度和效率，并提升产品质量和可靠性。
3. 机电一体化技术的应用领域•机器人制造：机电一体化技术可以用于各类机器人的研发，包括工业机器人、服务机器人、医疗机器人等。
•自动化制造：机电一体化技术可以实现自动化装配、加工以及仓储、物流等领域的自动化化生产。
•智能家电：机电一体化技术可以用于智能家居的设计与制造，包括智能灯具、智能门锁、智能窗帘等。
4. 机电一体化设计的架构机电一体化设计主要包括以下三个方面：4.1 机械设计在机电一体化设计中，机械设计是基础。
机械设计包括机器的结构、运动学、动力学、传动机构等方面内容。
在机械结构设计时需要考虑机身体积、形状、质量以及机身的力学特性、材料强度等，并结合实际需求进行合理化设计。
4.2 电气设计电气设计则是指机电一体化系统中的电子控制电路和控制器的设计。
在电气设计时需要考虑电子元件的选型、电路的布局、电源的供电、与机械部分的协调等问题，并设计出与机械配合良好的左右控制器。
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互动产品现在成了标准，机械控制电路已逐步成为嵌入系统设计的一个组成部分。
尽管在电子业的早期设计者就已经会用电磁控制电路来激励电机、继电器、螺线管和扬声器，不过今天“更智能”的运动控制元件已用微控制器电路代替了传统的机械部件，以提高精度并协调动作。
这一趋势使传统的嵌入系统设计更接近了一种新方法，它是一个新出现的词“机电一体化”（ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ），包含了机械、电子、控制系统与嵌入软件设计。
全算机辅助机械设计、数字控制系统，以及实时计算机软件。
这种新的关注已促使一些领先的大学开设了相关课程，甚至设立了有关机电一体化方法的工程学位。
例如，北卡罗来纳州立大学与北卡罗来纳大学就提供一种联合课程，可以授予机电一体化的工程学士学位。
基于机电一体化的嵌入式作者：Ｗａｒｒｅｎ Ｗｅｂｂ，ＥＤＮ 技术编辑当新设计组合了电子电路、机械传动装置以及微处理器软件时，越来越多的嵌入式开发冠上了最近重新流行的“机电一体化”名字。
图１，Ａｄｌｉｎｋ 的 ＰＣＩ－８１７４ 是一款市面有售的步进与伺服控制器，用于多轴时间运动序列。
设计技术日本安川（Ｙａｓｋａｗａ）公司的工程师几乎在 ４０ 年前就构想出了“机电一体化”这个术语，而直到不久前还很少有人使用它。
虽然一种简单的机电电路可能也能满足对机电一体化的最宽泛定义，但支持者们还是更愿意将这个术语用于需要更高层次学科组合的项目，包括电子电路设计、计客户的期望。
与传统机电系统开发不同，机电一体化工具的虚拟仿真目标为机械、电子与软件单元的同步开发提供了可能性。
即将出现的自动化工具有望可以扩展各种控制系统的设计，从大部分的试设计直到通过仿真作优化。
机电一体化确实需要一个可观的学习曲线以及在系统建模上的时间投入，而大多数嵌入式运动控制项目可能并不需要这些。
工程师可以对复杂的设计采用先进的机电一体化技术；在这些设计中，要协调多台电机或传动装置，控制精密运动。
但是，基本的运动控制原理仍保持不变。
例如，直流电机广泛用于需要转速或转矩伺服控制的应用中。
这里有两个基本关系：电机速度与施加的电压成正比，而输出转矩与电流成正比。
设计者的任务是提取运行速度，然后提供足够的驱动电流，以匹配所需的负载转矩。
如果必须在运行期间控制直流电机速度，那么控制问题就成为一个更大的挑战。
提高直流电机工作效率的最常用方法是采用一个 ＰＷＭ（脉宽调制）方波，其开关时间比与所需速度相对应。
电机作为一个低通滤波器，将 ＰＷＭ信号转换为一个等效直流电平。
ＰＷＭ 驱动信号很常见，因为采用微处理器的控制器可以很容易地生成这些信号。
步进电机也是常见的嵌入运动控制设备，因为它们以分立的步长动作，能提供精准的角度位置信息，并且相对易于控制。
步进电机的转子用永磁磁铁制造，磁铁被排列成一串磁极，这些磁极就决定了步长的大小。
定子有多个绕组，它们产生一个与转子永磁磁铁相互作用的磁场。
随着控制电路的一串脉冲对定子绕组的通、断，电机就正向或反向旋转。
机械附加功能也能找到进入很多传统全电子嵌入系统应用的方式。
例如，用户经常抱怨触摸屏比实际按键更难使用，因为缺乏触觉反馈。
虽然设计者采用了音、视频提示，但只靠这些提示并不符合一只机械开关的主动性感受。
Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ 用其ＴｏｕｃｈＳｅｎｓｅ 系统提供了一种新的替代方法，它能将普通的被动式触摸屏转化为主动显示器，其图形化按钮的按下和释放感觉都像按键一样。
ＴｏｕｃｈＳｅｎｓｅ 系统提供与声音与图像变化同步的快速触觉响应，不会影响到触摸屏的性能。
可以将它加到对角线长度最大达６英寸的平板触摸屏上，并可用于大多数触摸屏感测技术，包括电容、电阻、表面声波和红外方式。
一种软件化的触觉效果库可控制一个小型的机电传动装置（类似于手机中的振动器），产生实际动作。
为了支持日益流行的机械元件嵌入系统，相当多的板级制造商提供现成可用的插入式动作控制板，分别针对 ＰＣＩ、ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ、ＰＣ／１０４ 和ＶＭＥｂｕｓ 等标准。
这些电路板使设计者可以为一台 ＰＣ 或嵌入系统增加运动控制功能，而无需了解控制器设计的详细情况或反馈回路优化问题。
例如，Ａｄｌｉｎｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 的 ＰＣＩ－８１７４低价步进与伺服运动控制卡用于 ＰＣＩ总线，用一个板载 ＤＳＰ 简化了时间运动序列的实现（图１）。
这种电路板可以用于很多场合，如半导体制造设备、电子装配、光学检查设备、车辆仿真器，以及精密雕刻机械等。
ＰＣＩ－８１７４有多轴工作设计，可以用全部四个轴作线性插值，以及用任何两个轴作循环插值。
由于采用板载ＤＳＰ 设计，ＰＣＩ－８１７４ 亦支持固件定制。
ＰＣＩ－８１７４ 的起价为 １１９０ 美元。
控制套件如果目的是要在一种嵌图２，ＮＩ的产品ＬａｂＶｉｅｗ和ＳｏｌｉｄＷｏｒｋ中的附加程序ＣｏｓｍｏｓＭｏｔｉｏｎ为机电系统提供了动力学仿真。
入产品中快速集成运动控制，则最简单的方法是使用现成的开发工具包。
例如，Ｔｅｃｈｎｏｓｏｆｔ 的 ＭＣＫ２８１２ ＤＳＰ运动控制套件就是一种流行的评估平台，可同时检查直流电机的硬件与软件部分。
该套件包含一个德州仪器公司的 ＴＭＳ３２０ＬＦ２８１２ ＤＳＰ、１２８ＫＢ的程序 ＲＡＭ，以及一个串行通信接口，所有这些都装在一块小尺寸 ＰＣＢ（印制电路板）上。
该套件亦包含了一个电源转换器模块和一个带霍尔传感器的无刷电机，以及用于直接实验的一个 ５００ 行编码器。
主机 ＰＣ 与 ＤＳＰ 板之间的所有通信均通过一个驻留在闪存中的通信监控器，它有下载、调试与检测功能。
它还含有一组准备运行的带有汇编源码的实例。
该套件亦采用了 ＤＭＣＤ（数字运动控制开发）软件平台，该平台有一个集成调试器、一个基础汇编器、一个链接器，以及可以在一个项目管理系统中创建、修改和测试汇编应用的其它功能部件。
ＭＣＫ２８１２ ＤＳＰ 运动控制套件价格为３２９０ 美元，可以直接从 Ｔｅｃｈｎｏｓｏｆｔ 买到。
机电一体化工程师一般是通过详细的预先建模和设计仿真，确定其工作性能，并揭示出系统的缺陷。
工程师可以在得到实际硬件前用一个精确的系统模型作练习，以确定系统是否符合规范与客户预期。
不幸的是，当同时存在机械与电子部分时，需要的建模过程过于繁复。
这个问题的一种解决方法是扩展建模语言，使之能覆盖混合型系统。
ＩＥＥＥ 就采用了这种方法，它用 ＡＭＳ（模拟／混合信号）扩展了 ＶＨＤＬ（超高级硬件描述语言）。
ＩＥＥＥ 根据 ＩＥＥＥ 标准 １０７６－１９９３语言建立了这个语言，非正式名称为ＶＨＤＬ－ＡＭＳ，它允许设计者开发并仿真模拟与混合信号模型。
Ｍｅｎｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ 的 ＳｙｓｔｅｍＶｉｓｉｏｎ开发工具的基础就是 ＶＨＤＬ－ＡＭＳ 语言，用于描述嵌入式机电一体化系统中常见的混合硬件技术特性（参考文献 １）。
这些系统包含了模拟、数字与机电元件的组合，每种都要求各不相同的建模技术。
ＳｙｓｔｅｍＶｉｓｉｏｎ 使设计者能够在同一个系统模型中包括不同抽象级别的元件，它们各专注于系统一个部分的细节，并维护与总体系统设计的上下关系。
设计者可以使用高级别框图中的 ＶＨＤＬ－ＡＭＳ 信号流模型，然后，随着设计的进行，他们可以在系统模型中组合物理硬件模型，继续验证正确的系统性能。
他们可以用代数方程或差分方程描述一个包括各种技术组合的系统模型，如机械、磁、液压或热效应。
例如，设计者可以用一个来自 Ｉｎｆｏｌｙｔｉｃａ 的三阶段设计工具，建立一个汽车交流发电机的ＶＨＤＬ－ＡＭＳ 模型。
混合仿真Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ 与ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 携手，向机电一体化设计者大规模推广电子与机械的建模与仿真。
它们最新发布的 ａｌｐｈａ 版Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｏｏｌｋｉｔ 可以使设计者用软件仿真集成的机械与控制设计，然后再进入原型与量产阶段。
设计者可以仿真机械动力学，包括质量与摩擦效应、循环次数，以及单个元件的性能，然后再规定某个物理部件。
他们可以完全通过软件模型，对控制系统和反馈元件作微调与定制。
他们在工作极限点上测试电气性能与实时响应时间，而不致对部件造成应力。
当他们的设计从原型进入量产时，可以再次使用前面用于仿真的同一软件。
Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｏｏｌｋｉｔ 集成了多个图形化设计包，并带有在电气与机械环境之间传送参数的软件链接。
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 是一款流行的 ３ 维计算机辅助机械设计程序，带有用于机械设计、验证、运动仿真、数据管理和项目通信的工具。
ＣｏｓｍｏｓＭｏｔｉｏｎ 是用于虚拟原型的 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 附加程序，它使用机械动力学协助完成机械运动的仿真。
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ 的ＬａｂＶｉｅｗ 提供用于电子与控制系统设计、仿真和自动代码生成的工具。
控制设计环境的 ＬａｂＶｉｅｗ 与用于机械设计环境的 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ／ＣｏｓｍｏｓＭｏｔｉｏｎ 相结合，为设计者提供了一个针对机械动力学及作用其上起控制功能的真正闭环仿真（图 ２）。
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ 提供一个免费的机电一体化资源套件，它演示了如何用这些工具实现机械设计、控制设计、仿真、检测与传动、信号处理以及电子设计的集成（参考文献 ２）。
所有这些工具与技术都证明，全行业都在努力理顺设计、原型与部署，改进机电一体化的开发工作。
最新的机电一体化技术有望能够通过低风险、低成本的开发实现更高的收益，并提高效率。
为充分利用这些好处，设计者必须采用一种新的设计策略，即依靠图形化建模与系统仿真。
这些工具有能力大大缩短开发周期，甚至可以排除对某些项目工程师或软件开发人员的需求。
现在，业内已经有这样的图形化工具，它能够完成对目标系统的建模、用微处理器和定制电路对现有的 ＦＰＧＡ 作自动的重新配置、优化机械控制电路，并且完成对所需软件的综合。
也许下一代将完全不需要一名工程人员。
参考文献１． Ｅｇｅｌ， Ｔｏｍ， “ＳｙｓｔｅｍＶｉｓｉｏｎ ｆｏｒＥｍｂｅｄｄｅｄ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ： Ｈａｒｄ－ｗａｒｅ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，” Ｍｅｎｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｃｏｒｐ．２． Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｋｉｔ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．。