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机电一体化技术发展趋势摘要]机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状,分析了机电一体化技术的发展趋势。[关键词]机电一体化技术现状产品制造技术发展趋势1.绪论现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。2.机电一体化概要机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是,机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。3.机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛而深入的发展,已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:①mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;②机电一体化技术和产品得到了极大发展;③各国均开始对机电一体化技术及产品给以很大的关注和支持。20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面有研究和应用的。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。4.机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此,机电一体化的主要发展方向如下:4.1智能化智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。4.2模块化模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。4.3网络化20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等人的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system,CIAS),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。4.4微型化微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。4.5绿色化工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。4.6系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强,一般除RS232外,还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义。一层是,机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。5.结速语综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。参考文献[1]李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社,2004.[2]李运华.机电控制.北京:北京航空航天大学出版社,2003.[3]高钟毓.机电控制工程.北京:清华大学出版社,2002.[4]刘助柏.知识创新思维方法论.北京:机械工业出版社,1999.
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通俗上说,所谓的机电一体化即为把电子技术合理地应用在信息的生成与流通、传播控制以及能源组织等方面的一项技术。下面是我为大家整理的机电一体化方面论文，供大家参考。
摘要：综上所述，可知现代生活中对工程机械的生产与制造有着非常高的要求，传统的技术不仅生产、制造效率低，产品性能也不能保证，因此需要应用先进的技术来提高生产效率以及产品的性能。
关键词：机电一体化;工程机械
工程机械操作者需要掌握最先进的机电一体化技术，并且将其能够应用到实际工作中，这样才能够发挥机电一体化技术的优势，当然这也需要工程机械企业为操作者提供这样的机会。现代工程机械行业已经进入到了机电一体化时代，该技术的应用，使得工程机械制操作更加的便利，产品性能更佳。目前我国绝大多数企业都已经应用了机电一体化技术，随着该技术功能越加齐全，机电一体化技术会应用在更多的领域。
1机电一体化技术的优势
首先，安全性能高。工程机械中应用机电一体化技术之后，其所生产的产品通常都具有高的性能，同时功能齐全，既具备监视、报警功能，同时还具备自动保护功能。设备运行过程中如果出现了异常情况，机电一体化产品可能进行自动保护，以此确保操作人员与设备不会受到严重的损伤，以此保证设备安全性。其次，生产能力强。工程机械中机电一体化设备，能够进行信息的自动处理，同时也能够进行自动控制，能够进行高精度的控制与高灵敏度的检测。机电一体化设备具有控制系统，设备运行过程中，操作人员只要启动该系统，设备能够根据设计要求完成所有的规定性动作，这样不仅能够保证产品生产的效率，同时也能够保证产品的性能达到要求。再加之，自动化技术的应用，使得机电一体化技术的应用价值更大。再次，使用性能强。机电一体化设备能够进行数字显示，同时还具有程序控制功能，这样就并不必设计过多的手柄以及按钮，操作起来十分方便。另外，机电一体化技术能够进行重复动作，如果设备非常先进，还能够自动选择程序，大大减少了操作人员的工作量。最后，应用范围广。机电一体化设备融合了复合技术，也具有一定的复合功能，与其他技术相比，能够应用在更多的领域。传统的技术通常是单技术、单功能，应用范围有限，机电一体化技术则完全与之相反，复合技术与复合功能，使得设备整体功能更加强大，能够完全满足用户的需求。
2机电一体化在工程机械中的应用
工程机械中，机电一体化技术与其他先进技术的应用，使得工程机械性能更加的强大，同时也能够保证生产过程更加的经济、安全。
2.1工程机械作业精度控制
工程机械中，成品精度至关重要，如果主要参数精度出现了明显的误差，产品性能将大受影响，但是机电一体化技术的应用，则能够确保工程机械生产中各种主要参数数据进行控制。例如，搅拌混凝土时，各个原材料的重量如果依靠传统的计量工具势必会产生误差，但是微机控制电子称量系统，则能够对各种原材料进行精确的称量，误差非常低，混凝土的性能也会因此而有所不保障。此外，路面工程修建中，自动找平系统的应用，能够使路面更加的平整。另外，自动供料系统中由于融合了超声波技术，因此能够自动供料，使得摊铺质量完全能够达到保证。
2.2工程机械自动化以及半自动化作业的应用
自动化以及半自动化作业的实现，让操作人员的工作强度大大降低，工程生产效率得到提高。自动化技术的引进还可以避免一些经验不足人员的失误，保证作业的精度。例如日本的三菱公司，将挖掘轨迹控制系统引进挖掘机中，通过对耗铲斗的运动轨迹进行设定，并通过微机控制系统对动臂杆以及铲刀的运动进行自动化控制，从而使挖掘作业更为精确。
2.3在工程机械中监控功能的应用
机电一体化技术的引进能够使工程机械过程进行实时监控，包括传动系统、执行装置、制动系统以及液压系统等，存在异常情况时会自动报警，并准确找出故障的位置。
2.4在工程机械中节约能耗的应用
对于传统的工程机械而言，在能源利用上，效率较低，液压挖掘机在燃料能量的利用上有效利用率只有20%，这样让工程机械迫切要求节能。日本小松公司挖掘机在节能上采用了新型节能控制器，即OLLS系统，其在节能效果上能够节约25%的燃料。
2.5在其他方面应用
国外在推土机、铲运机以及装载机等生产过程中增加了自动变速器，从而传动系的传动比能够结合外负荷的情况进行调整，从而使发动机的功率得到充分利用，能源的经济性也得到提高，操作更为便捷，使得操作人员的工作强度降低。
3工程机械中机电一体化技术的发展趋势
机电一体化技术在现代工程机械中的发展趋势主要以高性能化、微型化以及智能化为方向。在高性能化上，主要目标为应用模式的四高，即应用模式的高精度、高效率、高可靠性和高速性。例如，新一代的CNC系统中，其主要以多CPU结构和多总线连接，在应用模式上符合四高的要求，这种系统的应用，能够对多任务操作系统进行同时处理，实现高性能产品的生产。微型化是机电一体化技术一个新的发展目标和方向，也是电子技术以及机械技术实现纳米级结合的基础。微型机电一体化产品，主要是指尺寸为纳米级以及微米级的产品，体积一般在1立方厘米以下。这种微型机电一体化技术产品具有小巧性、耗能性以及运动灵活性等特点。机电一体化技术在发展过程中，智能化也是其发展的一个趋势。对于现代的机电一体化技术而言，其发展离不开控制理论，这也是机电一体化技术与传统机电一体化技术的区别，也是智能化的体现。智能化在实际生产过程中主要体现在产品的使用以及功能上。智能化主要结合了人工智能、生理学以及计算机科学等思想和方法对人类智能进行仿效，从而使机电一体化技术的适用范围以及性能功能更具现代化。
结束语
综上所述，可知现代生活中对工程机械的生产与制造有着非常高的要求，传统的技术不仅生产、制造效率低，产品性能也不能保证，因此需要应用先进的技术来提高生产效率以及产品的性能。机电一体化技术是工程机械应用最为先进的技术，该技术能够满足目前工程机械生产与制造的基本要求。未来该技术将会向着更加高性能化、微型化方向发展，另外，智能化程度会更高，尽管要实现这一目标，还需要一段时间，但是随着科技的进步，实现这一目标的时间将会越来越近。
参考文献
1、机电一体化技术的发展与思考石美峰山西焦煤科技2007-03-30
2、机电一体化的创新及发展方向王宣银; 陶国良; 陈鹰机电一体化2000-11-20
摘要：在工程机械中利用机电一体化技术，可提高工程机械的效率与安全性，降低工作人员的劳动强度。本文从机电一体化技术及其应用现状、在工程机械中的应用及发展前景等三个方面进行了分析，以期为该技术在生产中的应用提供参考与借鉴。
关键词：工程机械;机电一体化
随着我国经济社会的进步，工程机械也得到了快速发展，机电一体化技术得到了广泛的应用。在工程机械运行中应用机电一体化技术，可大大提高工程机械运行效率，为经济效益提升提供保障。因此，探讨机电一体化技术在工程机械中的应用具有重要意义。而且，机电一体化技术属独立学科，涉及信息技术、电子计算机技术、微电子技术及自动控制技术等，探讨机电一体化技术在工程机械中的应用，有助于促进工程机械的发展。
1机电一体化技术及其应用现状
机电一体化即机械电子学，属于新兴边缘综合学科，涉及微电子技术、计算机技术、机械技术及信息技术，等等。在工程机械中利用机电一体化技术，将微电子技术应用到工程机械中，可将微电子技术中的动力、控制与机械主功能等加以充分发挥，从而提高工程机械的利用技术。而且，在工程机械中利用机电一体化技术，也可大幅改善工程机械面貌，促进工程机械的智能化、自动化。随着施工的变化，工程机械性能的要求也在不断发生改变，需要逐步提高工程机械的性能。在使用性能上，工程机械应做到以下几点：第一，提高生产效率，降低能耗;第二，提高工程机械的自动化水平，严格控制施工质量与精度;第三，实现工程机械设备操作简单化和稳定性，降低工作人员的劳动强度，提高作业安全性;第四，延长工程机械使用的寿命。在工程机械中利用机电一体化技术，有助于实现上述几个目标。
2工程机械机电一体化技术的应用分析
2.1工程机械与机电一体化的关系
与传统工程机械相比，目前的工程机械中应用机电一体化技术，可改善工程机械各方面性能，比如操作舒适性的提高，且机械功效增加;工程机械的耗能大幅下降，且安全性与可靠性不断提升;工程机械的作业效率与精度也有所增加。
2.2机电一体化技术对工程机械的改进
现代工程机械对性能要求比较高，主要表现在以下几个方面：工程机械的功效高，且能耗下降;系统具备监测运行状态的功能，可自动诊断与报警，提高运行的安全性;实现工程机械的自动化与精度的提升。在现代工程机械中，与电子控制相关的内容包括以下几个方面：
2.2.1控制柴油机促进柴油机技术的发展，必须解决最低耗油量与发动机排放量之间的关系。在工程机械中利用电子节能液压泵系统，可降低系统能耗。在这种情况下，电子控制自动变速，可根据负荷条件，实现柴油机油门的自动调节，同时满足经济指标、排放量指标，对于节约能源、提高效率及实现净化排气等均有重要意义。
2.2.2提高生产效率，降低能耗现代工程机械的发展，对高能量利用效率有了更高的要求。传统工程机械的燃料利用率较低，仅仅有20%左右。如果在新型挖掘机上利用日本小松生产公司生产的新型节能系统(OLLS系统)，可提高节能效果，与传统工程机械相比，节约能源约为23.0%。这一OLLS系统可利用发动机功率，满足发动机转矩与泵吸收转矩最佳性能的要求，提高工程机械的生产效率。
2.2.3提高成品的作业精度在某些工程机械设备中，引入电子控制系统，可满足系统对于称量精度的要求。同时，在工程机械中引入电子控制系统，可降低工作人员劳动强度，并提高工作效率，从而减少人工称量的误差。比如在混凝土拌合机械设备、沥青拌和机械设备中，引入电子控制系统基本实现计量功能的自动化。在电子计量系统中，微机控制技术也得到了良好的应用。
2.2.4电子监控、自动报警与故障自诊工程机械的发动机、液压系统与传统系统等运行状态，经常发生机件或设备损坏事故，在系统运行中，利用电子监控与故障诊断专业系统设置各种类型传感器，可进一步保证作业人员与机械设备的安全性，并在故障发生之前自动报警，可提醒工作人员及时解决故障。
2.2.5作业过程的半自动化与自动化为了提高工程机械运行的水平与效率，在工程机械中利用半自动化或自动化方式，可降低操作者的工作强度，并保证作业精度不受操作人员技术、生产经验的影响。
3工程机械一体化技术的前景
3.1电子控制理论
利用以电子为核心的高新技术，是工程机械现代化的重要标志之一，通过应用与推广高新技术，在参考相关控制理论的基础上，可满足系统智能化设计要求，实现设计后的系统仿真，等等。
3.2传感器技术的应用
在现代工程机械中，传感器技术的应用比较广泛，在发动机上利用机油压力传感器、冷却水温度传感器，等等，可检测并控制发动机运行状态;在沥青摊铺机上利用传感器技术，可提高作业精度，满足平整度、厚度与坡度要求。随着传感器技术的不断发展，在未来的工程机械上，高性能与稳定性的传感器将越来越多地得到应用。
4结语
在工程机械中利用机电一体化技术，可提高工程机械的效率与安全性，降低工作人员的劳动强度。本文从机电一体化技术及其应用现状、在工程机械中的应用及发展前景等三个方面进行了分析，以期为该技术在生产中的应用提供参考与借鉴。
参考文献
1、高职机电一体化专业项目驱动课程体系研究郑永锋浙江师范大学2014-05-12
同学，你不要这么直接好吧，我也是在那上课的，也是上网搜就行了，唉，，，木有办法。哈哈。。。这个老师应该会让咱们过吧
航空电子通信系统关键技术问题的浅析
摘要： 现代航空电子综合化技术的发展走走提高了飞机的性能，信息综合化技术中最重要的技术之一就是航空电子通信技术。基于MIL—s11卜l553B总线，本文分析了航空电子通信系统设计中若干关键性问题的解决逢轻。最后着重说明了某机械ACT飞控系统1553/3总线通信网络的实现技术。
关键词： 航空电子;通信;1553B总线
概述现代航空电子综合化技术的发展太大提高了飞机的性能，航空电子综合化的最关键基础是机载通信网络的组建。统计国内外机载电子通信系统，先进的大型民用飞机，如空中客车、渡音客机采用了ARINCA29或ARINC629建立了航空电子通信网络：而现役和正在研制的飞机绝大多数则基于MIL—STD一1553B建立了多路传输总线分布式航空电子通信系统。无论军民机，航空电子通信网络能够实现航空电子设备的信息综合，达到了航空电子信息综合化的目的。值得注意的是军机的高实时性、机动性和可靠性等特殊指标对航空电子通信系统提出了更高的要求。本文针对军机航空电子通信系统的关键性问题进行了分析说明，给出了先进可行的解决方案。最后以某机载ACT飞控系统的1553B总线通信网络为例，着重说明了其实现技术。
1 航电通信系统几个关键性问题的分析基于1553B多路传输总线网络。 航空电子信息综合化的三个特点是：第一。以1553B总线方式将多个物理分布的子系统连接成网;第二，由于各子系统工作模式、控制对象及数据产生、传输、处理的实时性要求等不同，因而在网络的布局、信息的传输控制方面各自会有特殊的要求;第三，虽然各个子系统是异步工作。但要完成飞行和作战任务，一些共享信息需要在统一的时基上处理才有效。所以需要建立航电时钟同步机制。因此，下面从航电通信系统的层次结构、网络的拓扑结构、通信控制方案和航电时钟同步设计等角度进行分析。
1.1 航电通信系统层次结构参考ISO的开放式互连系统七层模式，航空电子通信系统分为5层：应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层，如图1所示。这5层之间功能划分应明确，接口应简单，从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础。
应用层是通信系统的最高层次，它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。
驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能，驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试，监控其工作状态，控制其和子系统主机的数据交换。
传输层控制多路传输总线上的数据传输，传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。
数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。
物理层按照MIL—STD一1553B规定，处理1553B总线物理介质上的位流传输。
应用层、驱动层在各个子系统主机上实现，传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。
1.2 通信网络的拓扑结构选择航电通信网络的拓扑结构是指航电各个子系统物理上的互连结构。理论分析仿真和实际应用验证(如F一16、F一18、A一10、B一52等军机应用)的典型拓扑结构有以下三种：
第一，单一级总线拓扑结构，在该拓扑结构中，航电所有的子系统均连接到同一1553B总线电缆上。该结构适用于子系统数量较少、网络通信负荷量较低的航电系统。
第二，多个单级总线拓扑结构，在该拓扑结构中，航电的各子系统按功能相近或相互 阃 通信交换信息频繁度分类。将不同类子系统分别连至2个或多个1553B总线上 该结构适用于子系统数量较多、网络通信负荷量较重(单一级总线无法满足)的航电系统。典型例子如将航电通信网络组建为控制导航和武器管理两个总线。
第三，多级总线拓扑结构，在该拓扑结构中。至少存在通信功能层次高低有别的两级1553B总线，一般下级总线需接收上级总线的控制命令，同时向上一级总线回送工作参数。该结构适用于航空电子中部分子系统的功能单元数量较多、各单元需要1553B总线(即下级总线)连网通信，最终各个子系统通过上级1553B总线互连的航电系统。该结构管理复杂。不仅要求设计好上下总线 阃 的硬件网关，而且要组织好上下级总线间的信息交换。
航电通信设计者应根据机载电子设备的数量、通信的吞吐量、实时响应时问及通信的可靠性，从上述典型的网络拓扑结构中优选或组合出最佳的通信网络。
1.3通信控制方案1553B标准一“指令/响应式多路传输数据总线标准” 不仅支持集中模式的静态总线控制方案，而且支持分布模式的动态总线控制方案。
静态总线控制方案是由一个固定的总线控制器管理1553B总线上所有子系统间的消息通信。该方案具有通信控制简单、故障易检测、硬软件实现容易等优点，但存在集中控制网络固有的单点故障造成通信瘫痪的致命缺点。
动态总线控制方案是指1553B总线上有若干个具备作为总线控制器的子系统，但一个时 阃 段上仅允许一个作为总线控制器。总线控制权的交接方式有两种：时分制方式，即每个潜在的总线控制器被预先分配给固定的时间段来控制总线;循环交接控制权方式，该方式是按照各子系统的通信地址排列顺序交接控制权，该方式较时分制方式管理复杂但效率高。动态总线控制方案具有分布控制网络的优势一通信网络具备较强的可重构性和可靠性，却带来了通信控制复杂、故障检测难、硬软件实现难度大等缺点。
为满足航电总体指标的要求，综合分析静态/动态总线控制方案的特点。宜采用双余度静态总线控制器互为备份方式，其结构如图2所示。在此模式中，1553B总线上有两个具备总线控制能力的控制器。两者互为备份。上电时其中一个作为活动总线控制器管理总线通信。另一个则作为备份总线控制器;备份总线控制器一直监视活动总线控制器的工作状况。一旦发现其出现不可恢复的故障时，即替代之成为括动总线控制器管理总线通信。该方案既具有通信控制简单、故障易检测、硬软件实现容易等优点，又避免了单点故障造成通信瘫痪的致命缺点，是一种性能价格比优的可行控制方案。
1.4 时间同步机制由于航电系统的各子系统均分别按自己的计时时钟进行工作，其间必然存在计时误差问题。但为了实现各子系统之间的实时性任务和传输信息同步，要求航电通信系统提供一个统一的系统时间。
该时间的统一不仅是上电后的短时间内，而且在飞行中要一直保持。为实现这一需求，必须建立航电时间同步机制。该机制工作原理如下。
航电的每一个子系统均应具有一个时钟分辨率和长度都相同的实时计时器(RTC)，各子系统的实时计时器上电后。自动开始记数。由航电总线控制器周期性向各个子系统广播其实时计时器值，各个子系统按照此周期不断的计算自己的RTC与总线控制器RTC之间的误差，并以修正的统一的系统时间来处理实时任务。应根据航电系统及各个子系统对RTC精确度的要求。确定总线控制器广播RTC的周期值。当需要高精确度时，该周期值应小;反之，该周期值应选大一些。
采用该航电时间同步机制，实现了航电系统各个子系统的时基统一，保证了整个飞机飞行和作战高性能的发挥。
1.5 通信故障处理通信故障处理负责处理系统通信过程中发生的故障和错误。故障处理过程可分为临时故障和永久故障，临时故障指由于干扰出现的偶然性故障;而永久故障是由于子系统或通信电缆的硬件故障造成的`较长时间内或永久性存在的故障。
总线控制器对各个子系统报告的或电缆出现的通信故障，首先在双余度电缆上按系统要求进行若干次重试，若故障消失则认定为临时性故障;否则总线控制器将该故障记录在案，认定为永久性故障。
总线控制器对判定出的故障子系统下网，仅按一定查询周期去查询故障子系统;而对判定出的故障电缆需作记录。
非总线控制器所在子系统中发现的故障，分为以下三种处理方式：
第一，如果子系统中的多路总线接口硬件故障。
状态字中的终端标志位就应置位;第二，如果子系统中出现非MBI的故障，且此故障非瘫痪性故障，则状态字中的予系统标志位就应置位;第三，如果子系统中主机CPU停止了工作。应禁止MBI响应总线控制器命令。
2 某ACT飞控系统1553B总线通信网络的实现技术上述的航电通信系统关键问题及其解决途径，是一通用性设计准则。 具体到某航空电子通信系统或某一些特殊的航电分系统内部1553B通信网络的组建，就要进行必要的优化设计。下面以某机载ACT飞控系统的1553B总线通信网络为例，说明上述航电通信设计准则的具体应用技术。
某机载ACT飞控系统由4个子系统组成，它们是：飞控计算机(眦)、机上维护BIT(MBIT)装置、码声器和飞行参数记录装置。其中FLCC采用4余度控制策略。因而具有4个通道，每一通道均需一个1553B通信接口(MBI)。这样一来ACT飞控系统内部的1553B通信网络共有7个节点。
首先。ACT飞控系统采用了基于1553B总线的分布式通信系统。因而上述的航电通信系统5层结构同样可以适用。采用该层次结构保证了ACT飞控系统网络设计的正确性、清晰性、易修改性和高可靠性。
在网络拓扑结构方面，ACT飞控系统的7个节点，正常情况下一个作为总线控制器(BC)，其余作为远程终端(RT)。系统通信量不繁重且网络所连节点较少。因而选择单一级1553B总线拓扑结构既可满足通信要求，又能够方便实现。
在选择通信控制方案时，必须从ACT飞控系统是飞机电子设备中最关键且可靠性要求最高的特点出发。为保证FLCC的万无一失，作为总线控制器的FLCC采用互为备份的4余度通信控制设计方案，比通常的双余度备份方案吏为可靠。4余度通信控制方案决定了FLCC需要4个嵌入式MBI，其中一个作为BC管理1553B总线通信，其余作为RT(备份Bc)工作。仅当活动的Bc出现故障时。由地址较小的RT顶替之成为BC开始管理1553B总线通信。这里不再详述故障判定与处理等问题。
在时间同步方面，第一，ACT飞控系统的FLCCA余度通道间有严格的时间同步。这由FLO2内部时钟系统实现，属于多余度计算机设计范围内的问题，与1553B通信网络各个节点之间的时问同步层次不同;第二，FLCC、MBIT装置、码声器和飞行参数记录装置之间155313总线信息的传递是按照FLCC的时间周期12.5ms进行的，其消息的更迭呈周期性时间特性;各个节点间没有前面第二节所述对实时时钟(RTC)同步的要求，故未在各个节点中增加基于RTC的同步机制。
最后在故障处理方面，第一，FLCC采用了冗余设计思想。实现了4余度MBI互为备份的方案，这样MBI出现故障不至于影响系统整体性能;第二，一旦F1J：C的BC出现故障，FLCC内部其他的RT可监视到其故障出现并及时处理;第三，如果FLCC的BC发现MBIT装置、码声器和飞行参数记录装置中任意一个出现通信故障，首先进行消息重试，若故障消失则认定为临时性故障，否则对判定出的故障节点下网。
3 结束语
航空电子通信系统是一个复杂的机载分布式实时通信网络，涉及到航空电子多路传输总线上所有的电子设备，其顶层设计的好坏直接影响到整个飞机的性能。上述的航电通信系统层次结构、网络的拓扑结构、通信控制方案、航电时钟同步设计和通信故障处理等均是航空电子通信系统的关键技术问题，文中提出的各项解决途径及某机载ACT飞控系统的1553B总线通信网络设计方案可供航空电子设计者与具体实现者作以参考
[参考文献]
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你们才七百字啊？我们让写三千字
现代电力电子技术浅探电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域--电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。一、电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。1、整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。2、逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。3、变频器时代进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。二、电力电子技术的应用1、一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。2、交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。4、电子装置用电源各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。5、家用电器照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。6、其他不间断电源(UPS)在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大，在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源，这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在，在1kW以下，甚至几十W以下的功率范围内，电力电子技术的应用也越来越广，其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势，值得引起人们的注意。总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。
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