机电一体化系统开发及其挑战
　　“机电一体化”这个概念的提出至今约40 年了，通常说它是指机械技术、电子技术、传感器测试技术、接口技术、信息技术、计算机技术、自动控制技术等相结合的一种综合性技术。机电一体化系统是指具有机电一体化技术的一种新型的机电系统。我们将机电一体化系统分为四个部分：机械部分、电子部分、控制部分、软件部分。机电一体化系统体现整体性，是一个由相互区别和相互作用的各个部分有机地联结在一起，为同一目的完成某种功能的集合体。它并不是这些技术的简单组合或拼凑。基于概念不同，工业界对这个定义有不同的说法。
　　机电一体化系统开发要面临很多挑战。第一，管理不同领域的复杂性问题;第二，任何一个系统开发都是基于子系统以及更多子系统控制工程网版权所有，而这些子系统都是这四个领域的集合;第三www.cechina.cn，传统的做法是在四个方向将样机做出来，然后进行集成，最后看看它是否可以工作。这种处理方法的缺陷是显而易见。如果在我们集成后才发现错误再做前期修理，那么会造成成本极大浪费，因此需要尽可能在早期设计流程中发现设计缺陷;第四，设计流程的优化问题。很可能我们在任何一个局部区域就可以得到一个优化
　　或者一个更好的设计方案，但是整合起来后发现它的整体性能并不能优化。所以最重要的挑战就是我们要在整个设计流程中先把它画出来，同时考虑各个子系统灵活性以及成本的有效性。我们可以通过选择性手段重复利用已经设计好或已经验证过的模型，然后加上不同的约束，从而在新的领域再加以应用。
　　机电一体化系统开发解决方案
　　The MathWorksTM 提供了两个解决平台，一是基于科学计算的工业标准语言MATLAB. 平台，MATLAB 于1984 年首次发布，迄今已有25 年的历史了，它为算法开发人员提供一个开放性的集分析、可视化和高级编程于一体的交互环境控制工程网版权所有，基于MATLAB 和相关应用的工具箱，可帮助工程师来完成数据获取(从各种软件、硬件和数据库)、信息挖掘(分析和可视化)、系统算法开发及结果共享(报告和发布)等不同行业领域的科研工作。第二个核心产品开发平台就是Simulink.，于1990 年首次发布，它是建立在MATLAB 平台上CONTROL ENGINEERING China版权所有，增加了基于模型设计、系统级仿真和嵌入式系统实现的功能。Simulink 为建模、仿真和复杂系统(尤其是控制系统、DSP 和通信系统)实现了一个模块化的设计环境。当MATLAB 和Simulink 结合在一起，就实现了基于模型设计理念的机电一体化系统的设计开发到仿真实现的全流程。
　　在该平台上实现算法开发时，我们对研究对象的物理建模，以及这些被研究对象在各种环境下的仿真都是基于模型的开发，我们可以把模型环境以及算法联合在一起进行仿真，从而对设计提出指导性的意见。当验证完之后，我们可以把算法直接下载到芯片级和硬件级上，例如，我们可以把算法自动生成嵌入式C 代码生成放在DSP 上。对于有电子工程背景的人来说可能更关心VHDL 代码的生成。C 代码生成是15 年以前成熟的产品了，这两年，我们的算法已可以直接生成VHDL 代码了。在整个开发流程中不同级别的验证是非常重要的，而并非在后期才进行评估。从前期模型开始到生成嵌入式级别代码，我们都需要有进行确认与验证的工具。
　　如何在这个平台下进行机电一体化系统的开发?以往的做法是先研究系统，得到它的属性或者动力学响应后，再将其物理方程提取出来。这需要我们用手动方法将方程提出。这种方程的推导非常困难，但我们可以这样做，在新的平台上我们就可以这么做。这个做法的应用案例就是Agfa 公司控制打印机出纸的流量，通过这种方式做一个控制上的开发。远程控制技术就是在Simulink 平台上完成模型和方程的推导建模，然后做一个仿真www.cechina.cn，最后生成代码。这实际上已在15年前就能实现了。
　　机电一体化系统如何将不同领域之间结合起来? Simulink 尤其是物理建模产品， 从1990 年开始就提供了联合仿真的解决方法。TheMathWorks 与很多专业工具厂商无论是机械领域市场还电子领域市场都有很好合作，例如CAD方向的软件和EDA 方向的软件。由于这些工具是需要各个系统相互嵌入集成，我们支持这种联合仿真。这些联合仿真的解决方法，一部分链接产品是由The MathWorks 提供，还有一些是由第三方软件商来提供的。联合仿真的意思就是在一个平台上CONTROL ENGINEERING China版权所有，控制器开发用The MathWorks自己的产品，被控对象比如说是飞机，来自于其它产品。这个被控对象更细节的设计或者构造就是来自于第三方专业软件完成，而The MathWorks 只是提供了一些附件和接口来完成参数的转递。这种解决方案好处就是可以重复利用现有的模型，而且可以支持设计和验证工作。这个解决方案的一个缺陷在于，我们需要工程师了解不同公司的不同产品，甚至可能需要了解不同产品相互之间的相互依靠关系。实际