赵丹丹（龙煤七台河分公司新兴选煤厂，黑龙江七台河154600）
摘要：文中讲述机械电子学技术飞速发展和探讨了机械电子工程的基础理论教育，尤其是应用数学方面基本训练，从而说明机械电子的飞速发展离不了基础理论的学习和教育。
关键词：技术发展；基础理论教育；机械电子学
近年来，世界各发达国家竞相发展机械电子工程，以提高制造技术水平，实现生产系统向柔性化、智能化、网络化发展。机械电子技术给传统的机械产业带来了革命性的变革和惊人的效益使产业结构、生产方式和管理体制发生了深刻的变化。
1机械电子技术发展的特点
1.1设计思想的发展。机械电子技术出现的初期，其设计的指导思想是相当单纯的，就是使用电子部件来代替置换一部机器中的某些机械部件，目的是提高性能以减少体积和重量，又便于维护。20世纪以来，机械电子系统的设计思想更提高了一步，一方面设计主要着眼于系统的整体优化，另一方面逐步走向系统的智能化。替代一融合一系统优化一智能化，这就是多年来机械电子系统设计思想的变迁和发展。必须指出的是，设计思想的发展并不摈弃原来的设计思路。
1.2与其他前沿技术的结合。机械电子技术正迅速与其他前沿技术相结合，并显示了巨大的生命力。主要有：（1）与现代光学技术相结合。现代光学技术不断与机械电子技术相融合，形成光机电一体化系统。各种类型的激光加工机械，如激光切割机、激光焊接机等早已问世。在信息技术领域，激光打印机、激光照相机、光盘驱动器也已经普及。光传感器的发展，使数字相机和数字摄像机迅速更新换代，VCD和DVD早已进入千家万户。而光纤的大量应用，使通信手段更加多样化。可以预见，光机电一体化系统将以更快的步伐向前发展，并影响着人们的生活。（2）面向现代医学。随着机械电子系统的发展，为医学诊断、治疗和康复提供了大量先进设备。CT、NMR已经成为医院常用的诊断设备。已开发了各种手术机器人，包括进行精细心脏手术的机器人。手术机器人不仅可以就地进行手术，还可以通过互联网远程监控实行等等。（3）面向现代生物技术。现代生物技术研究的对象从微生物到各种动植物直到人类本身。现代生物技术主要研究和处理的是生物组织细胞、基因和各类生物分子。基因图谱的绘制，生物芯片的制造，基因的分离、修补和注人，以及细菌的捕获和分离等，都需要各类机械电子仪器或装备的支持。另外，水下和极地、太空进行的各种科学探测，都必须要自动进行，还要定期或实时将图像、数据传送到地面中央控制室，并要自动检测和处理一些故障。这些都是由机械电子装置和智能仪器来承担的任务。至于发展到今天的载人宇宙飞船、航天飞机和空间站，其各个子系统几乎没有一个没有各种机械电子装置的支持和相互配合，否则就不能发射、正常运行并且安全返回地球。
2机械电子学及其理论基础
众所周知，现代应用数学和计算机应用技术的成就为控制理论的发展提供了强有力的工具在二十世纪五六十年代很多科学家为此做出了杰出的贡献。如庞特里雅金（Pontryagin）的极大值原理、贝尔曼（Bellman）的动态规划以及卡尔曼（Kalman）的滤波、能观能控性理论等。正是他们在这些理论方面的突破性成果奠定了现代控制理论的基础，并成为控制理论从古典控制理论发展到现代控制理论的里程碑。随着科学技术的进一步发展，对控制理论又提出了许多新的、更高的要求。在此值得一提的是1986年9月在美国桑塔卡拉拉（SantaClara）大学召开的一次会议。在这次有52位著名的控翩理论专家参加的会议上，讨论了当前控制理论领域所面临的挑战性课题这些课题是：（1）多变量鲁棒、自适应和客错控制；（2）非线性与随机控制；（3）分布参数系统的控制；（4）含有离散变量的离散事件的控制系统；（5）分布信息的处理及决策结构；（6）信号处理与通讯；（7）系统的集成、实验与实现。
毫无疑问，要从理论上解决上述各种类型的控制系统问题+必须应用现有的教学方法或者为此创立新的数学方法；而这些理论方法上的任何进展，都必将为设计和创造新的机电一体化系统（如智能机器人、计算机集成制造系统，计算机集散过程控制系统等）提供新的理论方法；将为机械电子学的充实完善增添新的技术内容。
3机械电子学与专业技术水平机械电子学（Meehatronies）
机械电子学专业技术水平机械电子学（Meehatronies）是一个在技术概念与技术内容上都有所创新的全新的学科领域，它的三大技术支柱是机械、电子和计算机应用技术，这三大技术体系复合加上必不可少的系统科学知识就代表了当今机械电子学发展的一个主要趋势。
如果专业科技人员不具备坚实的理论基础，或者说应用数学方法来分析工程实际问题的能力不高的话，那么他就很难将科研过程中发生的现象进行抽象的理论研究、建立相应的数学、符号、知识及概念模型；也不可能对其所应用的理论方法进行必要的改进，并用数学方法证明这种改革具有无可争议的优越性更谈不上在其专业领导中提出新的、具有创造性的理论充法，而真正处于该技术领域的领先水平因此，当我们经常看到一些介绍高科技成果的论文与其成果的先进性极不相称或至少说是不能相媲美时，就不足为奇了。因为，倘若在一个科研项目的研究过程中，研制者能够综合应用业已存在的理论方法，并采用先进的技术手段，那么，他就有可能取得高水平（技术指标高）的科研成果。但是，如果研制者不能用严格的数学方法对研究对象进行抽象的理论分析，不能对业已存在的理论方法提出有益的见解；不能从试验结果中得出具有指导意义的结论，那么，他所撰写的科研论文，严格地说只能算是实验报告，即介绍一些业已存在的理论方法的具体应用结果。
4如何加强基础教育
机械电子学学科的发展，是与控制理论的进一步发展紧密相关的、而应用数学和计算机技术又为控制理论的发展提供了强有力的理论方法和技术手段。另一方面，专业科技人员应用数学方法分析工程技术问题的能力，决定了他们能否撰写高水平的科研论文.决定了他们能否开拓新的研究领域、提出新的理论方法，也即决定了他们专业技术水平的高低。为此，对于机械电子工程专业来说，必须切实加强青年教师和研究生的控制理论、特别是应用数学方面的基本训练，只有这样，才有可能培养和造就一批具有坚实理论基础和专业技术水平的新一代科研教学队伍。
加强基础理论教育，必须有好的教材。遗憾的是传统的应用数学教材，基本上是从“符号到符号”的演绎推导过程掌握这些基本技能是必要的，但是，如果不能将这些技能灵活应用于工程实际，学了再多也无济于事。为了解决这个问题，最好能汇编一本应用数学方法来解决技术理论和工程技术问题的论文集。譬如，将控制理论发展进程中的重大理论成果原始资料和关于机电一体化技术领域中理论性较强的科技论文编辑成册，附上必要的数学准备知识，补充论文中在推导有关公式或建立数学模型过程中所省略的中间步骤，作为相关专业的青年教师和研究生的《应用数学》教材，以便让读者了解到那些著名的学者是如何应用数学方法来攻克技术理论难关，用他们的思维方法和高超的理论技巧来启发、引导读者，提高读者的抽象思维能力和理论水平，从而达到提高专业技术水平的目的。
结语：机械电子学是一门综合性强、发展潜力大且发展速度快、应用面又极广的学科。我国应在已有基础上更加予以重视，扩大研究队伍，加大研究深度，大力培养这一学科的各类人才，同时必须切实加强青年教师和研究生的控制理论教育、特别是应用数学方面的基本训练，只有这样，才有可能培养和造就一批具有坚实理论基础和专业技术水平的新一代科研教学队伍，更快地提升我国的整体实力。