thiết lập các mô hình hệ thống cho bài toán dao động và cân bằng dao động trên ôtô

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HỒ VĂN ĐÀM
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC HỆ THỐNG
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ TRONG ÔTÔ VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP MÔ HÌNH CHO BÀI TOÁN CÂN BẰNG TRÊN XE DU LỊCH
Chuyên ngành: Sư phạm kỹ thuật
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TẠ DUY LIÊM
HÀ NỘI - 2009
LỜI CAM ĐOAN
Bản luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của
PGS.TS Tạ Duy Liêm.
Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm
hiểu và nghiên cứu của bản thân. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng
của các tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ.
Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội
đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và cho
đến nay chưa hề được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi cam đoan trên đây.
Vinh, ngày 12 tháng 11 năm 2009
Tác giả
Hồ Văn Đàm
2
LỜI CẢM ƠN
Bản luận văn này được thực hiện tại Khoa Cơ Khí và Khoa Sư phạm kỹ
thuật - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn
PGS.TS Tạ Duy Liêm đã hướng dẫn, động viên và chỉ bảo tận tình trong suốt

quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy và cô giáo trường Cao
đẳng nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam - Hàn Quốc, đã tạo điều kiện về
thời gian để tôi thực hiện bản luận văn này.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và đồng nghiệp
đã luôn quan tâm giúp đỡ, ủng hộ tôi cả về tinh thần lẫn vật chất.
Vinh, ngày 12 tháng 11 năm 2009
Tác giả
Hồ Văn Đàm
3
M ỤC L ỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan 1
Lời cảm ơn 2
Mục lục 3
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 6
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 7
MỞ ĐẦU 10
Chương 1. TỔNG QUAN CƠ ĐIỆN TỬ 13
1.1. Cơ sở kỷ thuật của chuyên ngành cơ điện tử 13
1.1.1 Vai trò của các công nghệ tích hợp trong nền sản suất hàng hoá
công nghệ cao của thời kỳ kinh tế trí thức
13
1.1.2. Mục tiêu, phương hướng nghiên cứu phát triển cơ điện tử ở
Việt Nam trong những năm tới
16
1.1.3. Xu hướng phát triển của cơ điện tử thế giới 18
1.1.4. Cơ điện tử là gì 20
1.1.5. Lịch sử phát triển 24

1.2. Cơ điện tử là một khoa học về hệ thống 27
1.2.1. Ví dụ về hệ thống cơ điện tử 27
1.2.2. Các thành phần của hệ thống cơ điện tử 27
1.2.2.1. Hệ thống cảm biến 28
1.2.2.2. Cơ cấu chấp hành 29
1.2.2.3. Hệ thống xử lý thông tin 30
1.2.2.4. Hệ thống cơ khí và biến đổi năng lượng 31
1.2.2.5. Các hệ thống khác 32
1.2.3. Cấu trúc chung của hệ thống cơ điện tử 32
1.3. Những khả năng ứng dụng của cơ điện tử trong công nghệ cao
nói chung và trong công nghệ ôtô hiện đại nói riêng
34
1.3.1. Những khả năng ứng dụng của cơ điện tử trong công nghệ cao 34
1.3.2. Những khả năng ứng dụng của cơ điện tử trong công nghệ
ôtô hiện đại
38
Chương 2. NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ỨNG
DỤNG TRONG KỸ THUẬT ÔTÔ
41
2. 1. Cơ điện tử trong Ôtô 41
2.1.1. Xu hướng tích hợp công nghệ cơ điện tử trong Ôtô 41
2.1.2. Các thành phần cơ điện tử trong Ôtô 49
4
2.1.3. Hệ thống trợ giúp 51
2.1.3.1. Hệ thống tự động cân bằng ESP 51
2.1.3.2. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS 52
2.2. Dao động và cân bằng dao động 60
2.2.1. Giới thiệu 60
2.2.2. Các thiết bị giảm chấn của xe Ôtô 61
2.2.2.1 . Nhíp xe 61

2.2.2.2. Giảm xóc lò xo 61
2.2.2.3. Giảm xóc khí - thủy lực 62
2.3. Hệ thống giảm xóc hiện đại 63
Chương 3. THIẾT LẬP CÁC MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHO BÀI
TOÁN DAO ĐỘNG VÀ CÂN BẰNG DAO ĐỘNG TRÊN ÔTÔ
67
3.1. Mô hình hệ thống giảm xóc của xe ôtô 67
3.1.1.Mô hình giao động của ôtô 68
3.1.2. Mô hình bốn bánh 69
3.1.3. Mô hình một nửa Ôtô 70
3.1.4. Mô hình một phần tư ôtô 71
3.2. Hệ thống giảm xóc tự động 71
3.3. Hệ thống giảm xóc bán chủ động 73
3.3.1. Các phương pháp điều khiển 73
3.3.2. Điều khiển Skyhook 75
3.3.3. Điều khiển Groundhook 77
3.4. Mô hình toán học của hệ thống giảm xóc bị động 78
3.4.1. Hệ thống giảm xóc bị động 78
3.4.2 Dao động của hệ thống với kích động điều hoà 79
3.5. Mô hình toán học của hệ thống giảm xóc bán chủ động 82
3.5.1 Mô hình hê thống giảm xóc bán chủ động 82
3.5.2 Hệ thống Skyhook 83
3.5.3. Hệ thống Groundhook 86
Chương 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIẢM XÓC BÁN CHỦ ĐỘNG
90
4.1. Thành phần của hệ thống giảm xóc bán chủ động 90
4.1.1. Cảm biến 90
4.1.2. Giảm chấn biến đổi 91
4.1.2.1. Giảm chấn van thay đổi 92
4.1.2.2. Giảm chấn từ biến 92

4.2. Cấu trúc và hoạt động của hệ thống giảm xóc bán chủ động 95
4.2.1. Cấu trúc của hệ thống 94
4.2.2. Hoạt động của hệ thống 96
KẾT LUẬN 97
5
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ABC Automatic Body Control
Hệ thống tự động điều chỉnh ổn
định toàn xe
ABS Anti - block Brake System Hệ thống phanh chống bó cứng
AFL Adaptive Forward Light
Thay đổi độ rộng và góc quét của
dải sáng theo hướng xe chạy
ASR Anti - Spin Regulation
Hệ thống kiểm soát độ bám
đường
CAE Computer Aided Engineering
Gia công được trợ giúp bởi máy
tính
CAN Controller Area Network Hệ truyền dữ liệu điện tử
CIM
Computer Intergrated
Manufacturing
Hệ thống gia công điều khiển
bằng mạng vi tính kết nối
DGPS
Differential Global
Possitioning Systems

Hệ thống định vị toàn cầu sai
phân
ESP Electronic Stability Program
Chương trình quản lý độ ổn định
bằng điện tử
FMS Flexible Manufacturing System Hệ thống tự động linh hoạt
Micro
MEMS
Micro Electro Mechatronic
System
Hệ vi cơ điện tử
NEMS
Nano Electronics Mechatronics
System
Hệ thống siêu vi cơ điện tử
TCS Traction Control System
Hệ thống điều khiển khả năng
bám đường
VDC Vehicle Dynamic Control Hệ thống điều khiển động lực ôtô
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
6
Trang
Hình 1.1. Các tiêu chí cơ bản của những hình thái sản xuất – Đặc trưng
của nền kinh tế tri thức
16
Hình 1.2. Cơ điện tử, khoa học của nhiều ngành nghiên cứu 24
Hình 1.3. Lịch sử phát triển của các hệ thống kỹ thuật từ cơ khí thuần
túy đến các hệ cơ điện - tử ngày nay
26
Hình 1.4. Sơ đồ thành phần của hệ thống cơ điện tử 28

Hình 1.5. Mô hình cảm biến (Sensor) 28
Hình 1.6. Mô hình cơ cấu chấp hành (Actuator) 29
Hình 1.7. Cụm cơ cấu chấp hành cơ bản 29
Hình 1.8. Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển 30
Hình 1.9. Sơ đồ khối của bộ vi xử lý 31
Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống cơ điện tử 33
Hình 1.11. Cơ điện tử trong điều khiển chạy dao của máy công cụ CNC. 35
Hình 1.12. Robot HRP-3 Promet Mk-II đang đi giống y như người 36
Hình 1.13. Mẫu robot “Asendro” một thế hệ robot bảo vệ mới
nhất
37
Hình 2.1. Sử dụng Rada đo khoảng cách và vận tốc để tự động điều
chỉnh khoảng cách giữa các xe ôtô
45
Hình 2.2. Thiết kế hệ thống ôtô tự hành với cảm biến và cơ cấu chấp
hành
47
Hình 2.3. Các khu vực ứng dụng của hệ thống cơ điện tử trong một chiếc
xe ôtô.
48
Hình 2.4. % đóng góp về giá thành của cơ điện tử trong ôtô 48
Hình 2.5. Sự phát triển của các hệ thống an toàn cơ điện tử trong ôtô và
khuynh hướng của nó
49
Hình 2.6. Hệ thống tự động cân bằng ôtô (ESP) 51
Hình 2.7. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) 53
Hình 2.8. Sơ đồ khối của hệ thống điều tiết Distronic 55
Hình 2.9. Đặc tuyến áp lực phanh theo thời gian với hệ thống trợ giúp
thuỷ lực
56

Hình 2.10. Các phương án cơ bản của bộ phanh thuỷ lực ABS. 57
Hình 2.11. Hệ thống phanh cơ điện tử "Elektromechanische Bremse" 58
Hình 2.12. Bộ cảm biến số vòng quay của bánh xe với hiệu ứng cảm ứng
điện từ
59
7
Hình 2.13. Nhíp xe ôtô 61
Hình 2.14. Gảm xóc kết hợp với xi lanh dầu 62
Hình 2.15. Giảm xóc khí nén - thủy lực 63
Hình 2.16. Hệ thống treo khí nén Airmatic của Mecerdes 64
Hình 3.1. Xe ôtô du lịch với hệ thống giảm xóc trước và sau 67
Hình 3.2. Hệ thống giảm xóc trên một bánh 68
Hình 3.3. Xe ôtô du lịch với nhiều bộ phận và chi tiết 68
Hình 3.4. Mô hình bốn bánh của hệ thống giảm xóc 69
Hình 3.5. Mô hình 2 bánh với hai bánh bên (a) và hai bánh đồng trục (b). 70
Hình 3.6. Mô hình một bánh (một phần tư ôtô) của hệ thống giảm xóc 71
Hình 3.7. Hệ thống giảm xóc LEM của hãng Bose 72
Hình 3.8. Mô hình một phần tư ôtô 74
Hình 3.9. Điều khiển Skyhook, ý tưởng (a) và thực hiện (b) 74
Hình 3.10 Điều khiển Groundhook, ý tưởng (a) và thực hiện (b) 77
Hình 3.11. Hệ thống giảm xóc bị động 78
Hình 3.12. Hệ thống bị động với kích động điều hòa 80
Hình 3.13. Các dao động của thân xe và bánh xe theo thời gian 82
Hình 3.14. Hệ thống giảm xóc bán chủ động 82
Hình 3.15. Dao động thân xe và bánh xe của hệ thống Skyhook 86
Hình 3.16. Dao động của thân xe và bánh xe của hệ thống Groundhook 88
Hình. 4.1. Cảm biến gia tốc TI CAS 91
Hình. 4.2. Sơ đồ nguyên lý của giảm chấn van điều khiển 92
Hình 4.3. Tính chất của chất lỏng từ biến 93
Hình. 4.4. Sơ đồ nguyên lý của giảm chấn MR 94

Hình. 4.5. Giảm chấn Delphi MagneRide của hãng Delphi 95
Hình. 4.6. Các thành phần của hệ thống giảm xóc bán chủ động 95
Hình. 4.7. Sơ đồ hệ thống giảm xóc bán chủ động 96
8
LỜI MỞ ĐẦU
Cơ điện tử hiện nay đã mở ra một phương pháp mới trong ứng dụng kỹ
thuật và nó thực sự bao trùm lên mọi diện mạo của thế giới hiện đại. Cơ điện
tử thực chất là một công nghệ tích hợp hữu cơ của nhiều công nghệ truyền
thống khác nhau trong một thể thống nhất, các sản phẩm cơ điện tử trước hết
phải bắt nguồn từ những thiết kế tối ưu mà cấu trúc và nguyên lý hoạt động
của nó được quan niệm như một cơ thể sống. Các bộ phận cấu thành như
modul cơ khí, điện và điện tử, khí nén và thuỷ lực cũng như các phần tử điều
khiển (Sensor: cảm biến đo lường, actuator: điều khiển và điều chỉnh), các
phần mềm tin học trong một đơn vị sản phẩm phải là xương thịt của nhau, là
cơ bắp và là trí tuệ có ảnh hưởng lẫn nhau tạo nên thể thống nhất hữu cơ vậy.
Từ nhu cầu phát triển các sản phẩm cần công nghệ tích hợp liên ngành cơ khí
điện, điện tử, công nghệ thông tin và điều khiển hệ thống. Những hệ thống
này đã chuyển từ hệ cơ điện với các phần điện và cơ khí riêng rẽ sang hệ cơ
điện tích hợp với các bộ cảm biến, các cơ cấu chấp hành, các mạch điện tử số
micro. Sự tích hợp này tạo nên một công nghệ mới, trong đó có sự chuyển
biến về chất của tư duy công nghiệp mà trọng tâm là tư duy công nghệ tạo nên
đổi mới và xúc tiến các phương pháp giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng
9
hợp. Công nghệ này đã tạo ra nhiều sản phẩm mới và cung cấp giải pháp tăng
hiệu quả và tính năng của thiết bị công nghiệp, dân dụng. Từ đó đến nay, cơ
điện tử đã phát triển không ngừng, nhất là khi kỹ thuật vi xử lý ra đời đã làm
cho cơ điện tử có vai trò quan trọng trong khoa học và công nghệ. Sản phẩm
cơ điện tử ngày càng tích hợp trong nó nhiều công nghệ cao hơn, mức độ
thông minh ngày càng mạnh và kích thước ngày càng được rút gọn. Trong
tương lai, sự phát triển của hệ cơ điện tử sẽ được thúc đẩy bởi sự phát triển

của các lĩnh vực có liên quan. Những tiến bộ trong lĩnh vực truyền thống cũng
sẽ tạo động lực cho sự phát triển của hệ cơ điện tử thông qua việc cung cấp
những "công nghệ khả thi". Chẳng hạn, việc phát minh ra bộ vi xử lý đã có
ảnh hưởng sâu rộng đến quá trình tái thiết kế hệ cơ khí và quá trình thiết kế
mới hệ cơ điện tử. Chúng ta nên hy vọng vào những tiến bộ không ngừng của
bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển, sự phát triển của bộ cảm biến và cơ cấu chấp
hành dựa trên việc ứng dụng những tiến bộ của hệ thống vi cơ điện tử MEMS
"Micro Electronics Mechanics System" và hệ thống siêu vi cơ điện tử NEMS
"Nano Electronics Mechatronics System", các phương pháp điều khiển thích
nghi và phương pháp lập trình tốc độ xử lý của máy tính, công nghệ mạng và
công nghệ không dây, kỹ thuật gia công được trợ giúp bởi máy tính CAE
(Computer Aided Engineering) dùng cho việc lập mô hình hệ thống tiên tiến,
tạo mẫu ảo và thử nghiệm. Sự phát triển nhanh chóng trong những ngành này
sẽ giúp tăng tốc độ phát triển các sản phẩm thông minh. Mạng Intermet là một
công cụ khi được ứng dụng kết hợp với công nghệ không dây cũng sẽ có khả
năng tạo ra những sản phẩm cơ điện tử mới. Khi những phát triển trong thiết
bị tự động đã cung cấp cho chúng ta ví dụ sinh động về sự phát triển của Cơ
điện tử, thì có hàng loạt các ví dụ về các hệ thống thông minh trong tất cả các
lĩnh vực của đời sống xã hội, bao gồm thiết bị gia dụng thông minh, trong lĩnh
vực "thiết bị thân thiện với con người" (thuật ngữ do H.Kobayashi(Guest
10
Editoria), IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol.2No.4,1997,P.217
đưa ra) chúng ta có thể hy vọng vào những những tiến bộ trong lĩnh vực cơ
điện tử có thể đem lại lợi ích cho những lĩnh vực khác nhau rõ rệt, chế tạo
máy, vũ trụ, công nghệ sản xuất ôtô. Tương lai của Cơ điện tử đang ngày
càng mở rộng.
Trong luận văn này tôi nêu một phần ứng dụng cơ điện tử trong ngành cơ
khí ôtô. Ôtô đã ra đời từ hơn một trăm năm nay và ngày càng trở đáp ứng tốt
hơn nhu cầu của con người. Với rất nhiều bộ phận, có sự đóng góp của cơ khí,
điện, điện tử, điều khiển, công nghệ thông tin, vật liệu mới, . . . Ôtô hiện đại

là một sản phẩm kết hợp của rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật. Sẽ là rất khó
khăn cho việc thiết kế nếu tách riêng các hệ thống của ôtô thành các lĩnh vực
khoa học kỹ thuật riêng biệt khác nhau. Giải pháp cho vấn đề đó, cơ điện tử ra
đời đóng vai trò là một khoa học về hệ thống có khả năng kết nối các ngành
khoa học kỹ thuật, ngày càng đóng góp phần lớn vào các ngành công nghiệp
nói chung và công nghiệp ôtô nói riêng. Bài toán cân bằng ôtô mà trọng tâm
là hệ thống giảm xóc là một trong những vấn đề quan trọng trong thiết kế ôtô.
Với lịch sử phát triển lâu dài cùng với nhiều cải tiến đáng kể, các hệ thống
giảm xóc thông thường vẫn không thể nào đáp ứng tốt cả hai yêu cầu chính
của bài toán cân bằng, đó là sự thoải mái và an toàn sự mâu thuẫn giữa hai chỉ
tiêu đó dường như là một giới hạn khó vượt qua cho tới khi các yếu tố điều
khiển tự động được áp dụng vào hệ thống giảm xóc.
Một thế hệ giảm xóc tự động mới ra đời là kết quả của sự vận dụng cơ
điện tử vào bài toán cân bằng dao động. Bằng phương pháp mô hình hóa và
mô phỏng, tôi bước đầu nghiên cứu ứng dụng của cơ điện tử để giải quyết bài
toán cân bằng trên xe ôtô du lịch. Bên cạnh đó tiếp cận với phương pháp điều
khiển hệ thống giảm xóc Groundhook và Skyhook dựa trên phương pháp mô
hình hóa và mô phỏng.
11
Chương 1. TỔNG QUAN CƠ ĐIỆN TỬ
1.1. Cơ sở kỷ thuật của chuyên ngành cơ điện tử
1.1.1. Vai trò của các công nghệ tích hợp trong nền sản suất hàng hoá công
nghệ cao của thời kỳ kinh tế trí thức.
Trong nền kinh tế trí thức đòi hỏi một trình độ tư duy và tác phong công
nghiệp hiện đại, sẵn sàng đáp ứng và đáp ứng một cách hiệu quả các yêu cầu
mới đặt ra của nền kinh tế trí thức, vận hành trong thời đại văn minh tin học.
Trong thập niên 70 của thế kỷ trước, nền "Văn minh ống khói" đã đạt tới
đỉnh cao khi thế giới công nghiệp xuất hiện hình thái tổ chức sản xuất dưới
dạng các tập đoàn siêu quốc gia, các tổ hợp công nghiệp lớn, tập trung quyền
lực trên các lĩnh vực chuyên ngành và khu vực thị trường xác định. Đó là

những gã khổng lồ, những con khủng long của kỷ nguyên đại hồng thuỷ (sản
xuất hàng hoá loại lớn và hàng khối). Sai lầm lớn nhất của các hình thái tổ
chức sản xuất này là ở tính độc cực trong phân công quốc tế về công nghệ và
thị trường. Chính sự độc quyền trong trong tiến trình phát triển đã trở thành
rào cản, hạn chế sức cạch tranh và năng lực sáng tạo của các lực lượng khoa
học - Công nghệ. Lao động kỹ thuật, nhất là lao động trí tuệ bị lãng phí hoặc
bị kìm hãm; vật tư năng lượng bị lạm dụng đến mức phương hại tới môi
12
trường sinh thái và trên phương diện kinh tế, những gã khổng lồ này "khiêu
vũ" , với vòng quay "đầu tư - hoàn vốn - lợi nhuận - tái đầu tư mở rộng" một
cách chậm chạp. Cơ hội ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật bị o bế, phản
ứng với các biến động thị trường một cách thụ động dẫn tới các giải pháp phi
lý như đầu cơ, phá giá, thậm chí có lúc phải huỷ hoại cả sản phẩm để duy
dưỡng thị trường.
Trong "văn minh tin học", tính mở và tính toàn cầu của sản xuất xã hội đã
phá vỡ một cách tự nhiên thế độc quyền của các hình thái tổ chức sản xuất già
cỗi xơ cứng. Team Work và mô hình phân công lao động dân chủ đã động
viên tối đa tiềm lực khoa học - công nghệ trong tinh thần hợp tác xã hội cao
độ. Con người công nghiệp mới nhìn nhận các vấn đề một cách trí tuệ hơn với
các tiêu chí phát triển bền vững, bảo vệ môi trường sinh thái và nâng cao tối
đa hàm lượng tri thức trong một đơn vị sản xuất.
Nhiều hình thái tổ chức sản xuất mới ra đời trong đó, tính năng động linh
hoạt và mềm dẻo, nhất là khả năng phản ứng mau lẹ, cực kỳ nhạy bén đối với
thị trường của các hình thái tổ chức sản xuất này vừa là lợi thế vừa là những
thách thức rất cao đối với con người công nghiệp.
Rõ ràng, nền kinh tế trí thức có những đặc trưng riêng biệt, độc đáo mà từ
trước tới nay chưa hề có một hình thái kinh tế xã hội nào đạt được. Đặc thù
của kinh tế trí thức thể hiện trước hết ở sự tăng cao của hàm lượng tri thức
trong một đơn vị sản phẩm. Quá trình chuyển dịch cơ cấu công nghệ thể hiện
rất rõ khuynh hướng phát triển này.

Tiến trình chuyển địch công nghệ này dựa trên các cơ sở:
- Vai trò quan trọng của công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ thông tin.
- Khoa học trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp.
- Thời gian thực hiện công nghiệp hoá rút ngắn.
- Nhân lực kỹ thuật nhanh chóng được trí thức hoá.
13
- Cơ cấu kinh tế, hệ thống tổ chức xã hội có những thay đổi cơ bản.
Vì vậy sự phát triển công nghệ cao và công nghiệp công nghệ cao trong
thời đại ngày nay, không phải chỉ đơn thuần là việc vạnh ra chiến lược phát
triển khoa học và công nghệ, mà là sự nghiệp phấn đấu vươn tới một nền văn
minh mới của nhân loại: nền văn minh tin học của kỷ nguyên kinh tế trí thức.
Đổi mới thông qua công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước trước hết
phải là sự đổi mới của ý thức tư duy, bởi tư duy sáng tạo chính là nguồn lực
của đổi mới.
Định hướng phát triển công nghệ cơ điện tử cũng không nằm ngoài quy
luật này.
Gần 20 năm đổi mới đã và đang diễn ra trên đất nước ta, quá trình chuyển
dịch công nghệ cũng đã chứng minh rằng lợi thế phát triển có tính hiện thực
lớn nhất của Việt Nam lại chính là nguồn lực con người. Đất nước Việt Nam,
con người Việt Nam - không có con đường nào khác - đã và đang hội nhập
với tiến trình phát triển gia tốc hoá ngày càng tăng của nhân loại tiến tới nền
kinh tế trí thức.
Cùng với quá trình chuyển giao công nghệ mang tính toàn cầu, ý thức tư
duy và tác phong công nghiệp hiện đại, có tính chuyên nghiệp của lực lượng
lao động tiên tiến bên ngoài cũng có điều kiện thâm nhập, làm thay đổi những
tập quán tư tưởng như cố hữu của lực lượng lao động Việt Nam, cải thiện
đáng kể chất lượng lao động và phẩm chất nghề nghiệp của con người Việt
Nam công nghiệp, chính đó là cơ sở đáng tin cậy để xây dựng các cơ chế và
chính sách phát triển các hướng công nghệ cao và công nghiệp công nghệ cao
trong chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam đến năm 2010.

Vai trò của công nghệ Cơ - Điện tử phục vụ mục tiêu của công nghiệp
hoá, hiện đại hoá rút ngắn.
14
Công nghệ Cơ - Điện tử và sản phẩm của nó thuộc phạm trù công nghệ
cao, mang đặc thù tích hợp nhiều ngành kỹ thuật trọng điểm của nền kinh tế
trí thức.
1.1.2. Mục tiêu, phương hướng nghiên cứu phát triển cơ điện tử ở Việt
Nam trong những năm tới.
Chưa nói đến vi cơ điện tử, nanô cơ điện tử vốn đã lôi kéo rất nhiều ngành
liên quan, trong thế kỷ XXI, chúng ta sẽ chứng kiến nhiều hơn nữa sự phát
15
Kinh tế công nghiệp
(Văn minh ống khói)
Hàm lượng
tri thức
Thiết bị,
tiền vốn
Nguyên liệu,
năng lượng
Lao động,
nhân lực
Kinh tế tri thức
(văn minh tin học)


(Văn minh tin học)
Kinh tế thủ công
Hình 1.1. Các tiêu chí cơ bản của những hình thái sản xuất – Đặc trưng của nền kinh tế tri thức
triển tương hỗ rất mạnh của nhiều ngành khác xoay quanh cơ điện tử: quang-
cơ điện tử (opto-mechatronics), sinh học-cơ điện tử (bio-mechatronics), khoa

học không gian, Một số ứng dụng tiêu biểu của cơ điện tử - tiêu điểm của
các ngành: trong ngành hàng không - vũ trụ (quân sự và dân sự): cơ điện tử
rất tự nhiên từ lâu là động lực phát triển chính. Các hệ thống lái tự động, định
vị tự động, phát hiện tránh đường, điều phối không lưu, và rất nhiều kỹ
thuật, trang thiết bị mới, tinh vi đã ra đời sớm nhất trong ngành này. Tuy
nhiên, do đặc thù riêng mà không được phổ biến rộng rãi trong công nghiệp
nói chung. Cũng vậy, với kỹ thuật quân sự: các hệ thống vũ khí, khí tài do
thám, tấn công thông minh, phòng thủ phản ứng nhanh (các hệ thống tên lửa
đánh chặn, tìm diệt, ) và rất nhiều bí mật quân sự khác thực sự từ lâu đã
được phát triển theo lối tiếp cận cơ điện tử hiện đại, chứ không phải đến khi
nó được đề xuất và nghiên cứu sau này trong dân dụng. Trong ngành cơ khí:
rôbốt, máy công cụ CNC, hệ thống đo 3D phục vụ kiểm tra chính xác cao
hoặc cho thiết kế ngược, Trong ngành tự động hoá: giám sát và điều khiển
tích cực quá trình (tại từng thiết bị cho đến quy mô toàn nhà máy), Trong
ngành công nghệ thông tin: mô phỏng, mô hình hoá, cung cấp công cụ tối ưu
hoá, cung cấp công cụ cho tạo mẫu nhanh, sản xuất phân tán kỹ thuật số, phần
mềm điều khiển nhúng, các hệ thống giám sát và định vị toàn cầu, Trong
công nghiệp tiêu dùng: điều hoà kỹ thuật số, lò vi sóng, nồi cơm điện, máy
giặt, tủ lạnh thông minh, Trong công nghiệp ôtô: các hệ thống lái tự động,
các hệ thống an toàn kiểu mới, Trong y sinh học: thiết bị xét nghiệm, chẩn
đoán, điều trị, phục hồi chức năng, cùng với việc tích hợp các công cụ khai
thác thông tin, dữ liệu di truyền sinh học để kiểm soát tổng thể các phương
tiện chăm sóc sức khoẻ (ứng dụng máy ghi nhiệt và trí tuệ nhân tạo để phát
hiện sớm khối u; tạo môi trường ảo để phục hồi từ xa cho người già bị giảm
16
nhận thức; các công cụ có trợ giúp bởi máy tính để phân tích chứng bệnh tim
mạch, châm cứu, ),v.v.
Có thể nhận thấy, cơ điện tử là phạm trù rộng, chúng ta cần đặt mục tiêu
nghiên cứu phát triển cơ điện tử của nước ta trong những năm tới là có những
sản phẩm chiến lược. Việc lựa chọn phương hướng nghiên cứu cơ điện tử cần

có hiệu quả mang tính đi tắt đón đầu, do vậy có 3 lĩnh vực chúng ta cần phải
làm chủ bằng được, đó là:
Sản phẩm cơ điện tử trong tiêu dùng: Những đồ gia dụng ví dụ: thiết bị
cảnh báo, bếp từ, đầu VCD, máy giặt, máy ảnh số, là những mặt hàng mang
tính thông minh nhưng không quá phức tạp về cấu hình. Sự thông minh nằm
nhiều ở phần điều khiển (cứng và mềm của thiết bị), phần mà theo nhận định
của nhiều chuyên gia là thuộc năng khiếu của người Việt Nam. Mặc dù về giá
trị kinh tế không thật cao, nhưng do là vật dụng thông dụng nên lương tiêu thụ
(với đất nước gần 86 triệu dân) là lớn.
Thiết bị và hệ thống cơ điện tử trong công nghiệp: Khá nhiều thiết bị công
nghiệp ví dụ như máy công cụ CNC, trạm trộn bê tông tự động, dây chuyền
sản xuất xi măng, hệ thống hút bụi công nghiệp,…. đã là kết quả nghiên cứu
từ các đề tài nghiên cứu KHCN và đang được triển khai tốt trong đời sống sản
xuất. Có thể nhận thấy rằng chúng ta có thể thiết kế, tích hợp tốt thiết bị công
nghiệp thông minh. Nhược điểm của chúng ta là khâu chế tạo. Tuy nhiên trên
thế giới, không một nước nào, Hãng nào lại chế tạo một hệ thống từ A-Z, theo
xu hướng chung này chúng ta sẽ tuyển chọn đâu là những vấn đề cần đầu tư
để có thể chiếm thị phần lớn trong sản phẩm cơ điện tử loại này.
Thiết bị cơ điện tử trong lĩnh vực y tế: Trong mọi xã hội giàu, nghèo sức
khoẻ con người luôn được đặt lên hàng đầu vì con người là nguồn vốn quý
nhất của mọi quốc gia. Việc phát triển thiết bị cơ điện tử y tế có ý nghĩa hơn
khi bản thân thiết bị không những đã thúc đẩy sự phát triển của rất nhiều lĩnh
17
vực liên quan (vật lý - nguồn năng lượng tia bức xạ, hệ thống quang học, hệ
thống cảm biến – nhận dạng, công nghệ thông tin - xử lý ảnh, ) mà còn có
hiệu ứng đomino đến các lĩnh vực khác như sinh hoá, chẩn đoán, trị liệu,
Phương hướng nghiên cứu cơ điện tử của chúng ta có thể tập trung vào kỹ
thuật tích hợp hệ thống từ các mô đun tiêu chuẩn hoá, đầu tư vào nghiên cứu
thiết kế hệ điều khiển và phần mềm, chế tạo một phần cấu hình vật lý và phần
cứng điều khiển tương thích.

1.1.3. Xu hướng phát triển của cơ điện tử thế giới.
Xu thế của cơ điện tử trên thế giới là tích hợp trong đó ngày càng nghiều
công nghệ cao, làm cho trí tuệ của sản phẩm ngày càng thông minh hơn trong
một kích thước sản phẩm ngày càng nhỏ hơn, tiêu tốn nguyên liệu ngày một ít
hơn.
Một số công nghệ mới đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm và hệ
thống cơ điện tử trong thời gian tới, là công nghệ mạng máy tính nhúng và
công nghệ vật liệu mới. Với công nghệ mạng máy tính nhúng, các sản phẩm
cơ điện tử sẽ có chức năng hội thoại và hợp tác phối hợp thực hiện được nhiều
nhiệm vụ có độ phức tạp cao hoặc đồng thời ở nhiều địa điểm trên diện rộng.
Công nghệ vật liệu mới cho ta những vật liệu có đặc tính như điều khiển được
hoặc có khả năng biến dạng để chế tạo các cơ cấu chấp hành hoặc cấu trúc cơ
khí không gian 3 chiều phong phú cho sản phẩm cơ điện tử.
Công nghệ micro/nano nhằm thu nhỏ các thiết bị máy móc xuống kích
thước của phần tử cho các sản phẩm công nghệ trong tương lai. Với việc điều
khiển chính xác các nguyên tử và phân tử, con người có thể chế tạo ra các
cảm biến mới, các vật liệu nhân tạo thông minh, các robot/máy kích thước
micro, các hệ thống thông minh cực nhỏ v.v Tuy nhiên công nghệ nano còn
nhiều thách thức mà hiện nay con người chưa giải quyết được. Sự hiểu biết cơ
chế hoạt động, điều khiển ở kích thước nano còn chưa hoàn hảo, công nghệ
18
điều khiển nano còn chưa phát triển. Các nghiên cứu về micro/nano
mechatronics mới đang ở giai đoạn đầu.
Xu thế nhỏ hóa thiết bị máy móc đang là xu hướng tiến hóa các sản phẩm
ở hầu hết các sản phẩm công nghiệp như các thiết bị điện tử gia dụng (máy
điều hòa, lò vi sóng, máy giặt ), các thiết bị truyền thông, các thiết bị y tế,
các phương tiện giao thông, các hệ thống điều khiển, các dây chuyền công
nghệ. Sự phát triển của công nghệ vi điện tử ngày càng nhỏ với chức năng
ngày càng mạnh và giá thành ngày càng rẻ cho thấy khả năng phát triển của
các sản phẩm nhỏ gọn và có nhiều tính năng phong phú, vượt trội.

Xu thế thông minh hóa các sản phẩm cơ điện tử được thể hiện ở việc phát
triển trí thông minh cho các sản phẩm. Các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo,
mạng nơron, hệ chuyên gia, giải thuật gen, các phương pháp xử lý song
song đang là hướng nghiên cứu thời sự cho các hệ điều khiển thông minh áp
dụng cho các sản phẩm cơ điện tử tương lai, với việc xử lý trong thời gian
thực các tín hiệu của cảm biến âm thanh, hình ảnh, tiếng nói, các cảm biến
tiếp xúc như lực, momem v.v sẽ tạo ra các sản phẩm cơ điện tử có khả năng
đối thoại và tự suy diễn, ra quyết định, tự thích nghi với môi trường như
những sinh vật sống.
1.1.4. Cơ điện tử là gì
Thuật ngữ cơ điện tử được hình thành vào năm 1969 do ông Tesuro Mori
người Nhật Bản, Tổng giám đốc của Công ty Seibu Electric and Machinery
nêu ra, khi ông đề xuất một công nghệ mới sản xuất các máy công cụ tiên tiến
với sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ khí và điện tử. Ban đầu, Cơ điện tử dùng để
chỉ các hệ thống chỉ có thành phần cơ khí và điện tử-không yêu cầu sự tính
toán. Ví dụ như cửa trượt tự động, máy bán hàng tự động, hệ thống mở cửa
gara Như vậy, bước đầu công nghệ cơ điện tử đã tạo ra nhiều sản phẩm mới
cũng như cung cấp một giải pháp tăng hiệu quả và tính năng của các máy móc
19
thông dụng trong đời sống con người. Từ đó đến nay cơ điện tử có sự phát
triển không ngừng và đóng vai trò quan trọng trong khoa học công nghệ, nhất
là từ khi kỹ thuật vi xử lý ra đời vào những năm 1970. Mặc dù vậy khái niệm
cơ điện tử không được thể hiện một cách rõ ràng và nhất quán trong các tài
liệu cũng như trong cách hiểu của mọi người. Đã có không ít các cách hiểu
đơn giản như: Cơ điện tử là một hệ thống kỹ thuật có các thành phần cơ khí,
điện, điện tử, máy tính, các cụm cảm biến đo lường, các bộ phận điều khiển
và điều chỉnh … Một số lại hiểu sản phẩm cơ điện tử là một thiết bị có thêm
phần điều khiển điện tử và phần mềm thay thế một phần chức năng của phần
cơ khí trước đây. Cách hiểu này dẫn đến suy nghĩ rằng Cơ điện tử không có gì
mới mà chỉ đơn thuần là sự kết hợp các lĩnh vực khoa học công nghệ có sẵn.

Với các quan niệm như thế các chuyên gia trên thế giới đã đưa ra một số định
nghĩa khác nhau về Cơ điện tử:
Đầu tiên là định nghĩa của Yasakawa Electric Company được đưa vào
trong các tài liệu xin bảo hộ thương hiệu vào năm 1972: “Thuật ngữ
Mechatronics (Cơ điện tử) được tạo thành bởi từ “Mecha” trong Mechanism
(cơ cấu) và “Tronics” trong electronics (điện tử). Nói cách khác - công nghệ
và các sản phẩm phát triển sẽ ngày càng hợp nhất một cách mật thiết và hữu
cơ các thành phần điện tử vào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh
giới giữa chúng” [2, 4].
Việc tích hợp chặt chẽ và hữu cơ ngày càng nhiều các lĩnh vực chuyên
môn khác nhau vào trong máy móc làm ta không biết đâu là điểm bắt đầu
cũng như điểm kết thúc của quá trình tích hợp
Sự tiến bộ của công nghệ theo thời gian, nhất là sự phát triển của máy
tính làm cho định nghĩa Cơ điện tử thay đổi. Năm 1996 Harashima, Tomizuka
và Fukada (Nhật Bản) quan niệm “Cơ điện tử là sự tích hợp của kỹ thuật cơ
20
khí, cùng với điện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kế và sản
xuất các sản phẩm và quá trình công nghệ” [3].
Cũng vào thời gian đó Auslander và Kempf (CHLB Đức) lại quan niệm:
"Cơ điện tử là một ứng dụng của việc tạo quyết định liên hợp để điều hành
các hệ thống vật lý” [8]. Đối tượng điều khiển theo quan niệm của Kempf
chính là hệ thống vật lý, nó không chỉ gồm những hệ thống cơ khí truyền
thống hay các sản phẩm cơ điện riêng lẻ mà còn gồm cả quá trình tự động hóa
một công nghệ sản xuất, một hệ thống xử lý, điều khiển môi trường, nhiệt độ
hay dao động, hoặc điều khiển một cỗ xe hay phương tiện vận tải, … Như vậy
quan niệm của các chuyên gia Đức về Cơ điện tử dường như có tính khái quát
hơn khi đưa ra khái niệm “môi trường tạo lập các quyết định điều khiển”
(Decision making). Còn với các chuyên gia Mỹ như Shetty và Kolk thì quan
niệm “Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các
sản phẩm cơ điện”[9]. Và gần đây W.Bolton đề xuất định nghĩa: “Một hệ

thống cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ thống cơ khí, điện và
điện tử, còn hơn cả một hệ thống điều khiển, nó là sự tích hợp hoàn hảo của
tất cả những thứ đó” [10]. Đến những năm 90 của thập niên trước, khi công
nghệ truyền thông được đưa vào các sản phẩm cơ điện tử đã làm cho cơ điện
tử có khả năng kết nối trong mạng rộng. Sự phát triển này mang đến những
chức năng mới như điều khiển từ xa. Trong thời gian này, các công nghệ cảm
biến và cơ cấu chấp hành mới, nhỏ hơn - thậm chí cấp độ micro được dùng
ngày càng nhiều trong các sản phẩm mới. Hệ thống vi cơ điên tử như gia tốc
kế silicon dùng để khởi động túi khí ôtô là ví dụ mới nhất. Sự phát triển của
cơ điện tử đến giai đoạn này tạo nên một hệ nhất quán - phát triển về chất chứ
không đơn thuần chỉ là sự phát triển rầm rộ về số lượng. Máy tính và các chíp
vi xử lý đã mạnh và rẻ để có thể nhúng vào các sản phẩm cùng với các công
nghệ cao khác như cảm biến, cơ cấu chấp hành, công nghệ phần mềm, công
21
nghệ điều khiển số hiện đại cho ra những sản phẩm thông minh. Các chức
năng của máy móc và hệ thống kỹ thuật hiện nay phụ thuộc chủ yếu vào phần
mềm có thể là một thuật toán, mạng nơron, hệ mờ trong máy tính của sản
phẩm. Cơ điện tử là một công nghệ tổng hợp ngày càng nhiều các công nghệ
khác để có thể có được các sản phẩm hoàn hảo hơn. Hay nói cách khác cơ
điện tử liên kết các yếu tố cấu thành của ngành cơ học, điện tử và điều khiển
để tạo nên một CÔNG NGHỆ MỚI, trong đó có sự chuyển biến về chất của
tư duy công nghiệp mà trọng điểm là tư duy công nghệ. Bằng tư duy công
nghệ mới và sự phối hợp liên ngành, con người sẽ đổi mới, xúc tiến các
phương pháp giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng hợp và đưa ra các sẩn
phẩm cơ điện tử tiên tiến phục vụ nền công nghiệp hiện đại. Nhưng cũng phải
hiểu rằng cơ điện tử là một thể thống nhất chứ không phải là sự gộp đơn thuần
của nhiều công nghệ khác nhau như cơ khí, điện tử, máy tính, cảm biến Cấu
trúc của các công nghệ này phải thay đổi để trở thành một cấu trúc thống nhất
trong một sản phẩm cơ điện tử. Các sản phẩm cơ điện tử có một hàm lượng
"thông minh" riêng tạo nên tính năng của thiết bị trong các lĩnh vực giao

thông, robot, hệ thống sản xuất, năng lượng mới, thiết bị y tế, hàng không vũ
trụ
Cơ điện tử là sự kết hợp đồng vận của kỹ thuật cơ khí, điều khiển điện tử
và tư duy hệ thống trong thiết kế sản phẩm và các quá trình sản xuất (theo ủy
ban Tư vấn Phát triển và Nghiên cứu công nghệ Châu âu: IRDAC).
Cơ điện tử được xem xét như là các ứng dụng kỹ thuật đồng thời vào thiết
kế và tích hợp các hệ thống cơ điện tử (theo trường Đại học Atlanta USA).
Cơ điện tử là sự kết hợp giữa 4 mảng kiến thức: cơ khí, điện tử, điều
khiển và máy tính (theo giáo sư Ke vin Cung khoa Cơ khí và Kỹ thuật hàng
không của Đại học Renssenlaser USA).
22
Đa số các trường đại học của Anh, Đức, áo, úc đều thống nhất quan điểm
cơ điện tử là sự phối hợp đồng vận của kỹ thuật cơ khí, điện tử và công nghệ
thông tin.
Vậy có rất nhiều những định nghĩa về " CƠ ĐIỆN TỬ" nhưng người ta
đưa ra một định nghĩa tổng quát đó là "Cơ điện tử là sự tích hợp chặt chẽ của
kỹ thuật cơ khí với điện tử điều khiển thông minh bằng máy tính trong thiết kế
và chế tạo các sản phẩm và quy trình công nghiệp".
Sự tích hợp ở đây không phải là cộng gộp 3 ngành kỹ thuật đơn thuần mà
là sự kết hợp mật thiết hữu cơ. Không ngành nào là trọng điểm của cơ điện tử,
cũng không thể nói Cơ điện tử thuộc về ngành nào. Sự tích hợp khác nhau của
các ngành tạo thành các miền khác nhau, cho ra các kết quả sản phẩm tương
ứng là khác nhau.
23
ĐIỆN TỬ
Xử lý
tính toán


Cảm biến CƠ KHÍ

chấp hành
CƠ ĐIỆN TỬ






Mô
hình
toán

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hình 1.2. Cơ điện tử, khoa học của nhiều ngành nghiên cứu
Sự tích hợp giữa cơ khí với kỹ thuật điện tử tạo ra những sản phẩm tiêu
biểu là những cụm đo lường cảm biến (Sensors) và hệ thống điều khiển/ điều
chỉnh các cơ cấu chấp hành (Actuators).
Sự tích hợp giữa kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin tạo ra một thành
phần có tính hạt nhân là các hệ thống tính toán điều khiển quá trình ( process -
computation ).
Sự tích hợp giữa công nghệ thông tin và kỹ thuật cơ khí lại đưa ra các công
cụ hữu hiệu là kỹ thuật mô hình hoá, mô phỏng (modellisation/simmulation).
Cuối cùng sự tích hợp sản phẩm của 3 miền đó sẽ cho ra một hệ thống cơ
điện tử, một sản phẩm cơ điện tử hoàn thiện.
1.1.5. Lịch sử phát triển
Theo dòng lịch sử, đa số các hệ thống sản xuất cũng như các sản phẩm
hàng hoá được cơ khí hoàn toàn khi có sự hiện diện của động cơ điện, hoặc
thuỷ lực trong kết cấu, đó là xuất phát điểm. Sự xuất hiện của linh kiện bán
dẫn trong những năm 50 và các máy tính điện tử số trong những năm 70 đã

tạo nên những hệ thống ghép nối tương hỗ giữa kỹ thuật cơ khí với điện tử,
điều khiển và công nghệ thông tin. Những sản phẩm cơ điện tử trong giai
đoạn này có kết cấu đơn giản nhưng cũng đã thể hiện được tính tích cực của
Cơ điện tử trong việc tạo ra các sản phẩm thông minh, có độ tin cậy lớn, và
giải phóng sức lao động của con người.
Sang thập niên 1980, công nghệ thông tin được hình thành thì các bộ vi
xử được nhúng vào trong các hệ thống cơ khí để nâng cao tính năng của hệ
thống. Máy công cụ điều khiển số và robot trở nên hoàn hảo hơn, trong khi đó
các ứng dụng trong ôtô như hệ thống điều khiển động cơ điện tử dùng rộng
rãi.
Từ những năm 1990 trở đi, khi công nghệ truyền thông đang được ứng
dụng rộng rãi thì các hệ thống cơ điện tử cũng tích hợp thêm khả năng kết nối
24
làm việc trong hệ thống mạng rộng rãi. Khi khoa học kỹ thuật đã phát triển
vượt bậc ở tất cả các lĩnh vực, do đó sự trao đổi chuyển giao công nghệ ngày
càng trở nên cần thiết trong nghiên cứu thiết kế sản xuất chế tạo. Như vậy cơ
điện tử là một công nghệ tổng hợp ngày càng nhiều các công nghệ khác trong
nó để có thể có được các sản phẩm hoàn hảo hơn. Ta có thể tóm tắt quá trình
phát triển theo sơ đồ sau.
25
Chiều tăng
truyền động
điện
Chiều
tăng điều
khiển tự
động
Chiều tăng
tự động hóa
với máy

tính quá
trình và sự
thu nhỏ
Các hệ thống cơ khí thuần túy
Các hệ thống cơ khí với truyền
động điện
< 1900
Mô tơ một chiều (1870)
Mô tơ xoay chiều (1889)
Động cơ hơi nước
1860
Máy phát điện 1870
Bơm tuần hoàn 1880
Động cơ đốt trong
1880
Máy chữ cơ khí
Máy công cụ
Bơm
1920
Các hệ thống cơ khí với truyền
động điện
Rơle, sôlênôit
Khuếch đại điện, thủy lực, khí nén
Bộ điều chỉnh PI (1930)
1935
Máy chữ điện
Tuốcbin hơi nước
Máy bay
Các hệ thống cơ khí với
- Điều khiển điện tử (tương tự)

- Điều khiển dãy
Transistor (1948)
Thysistor (1955)
Các hệ thống cơ khí với
- Điều khiển số liên tục
- Điều khiển dãy - số
Máy tính số hóa (1955)
Máy tính xử lý (1959)
Phần mềm thời gian thực (1966)
Máy vi tính (1971)
Tự động hóa phân quyền số (1975)
Các hệ thống cơ điện tử
- Tích hợp: phần cứng cơ khí &
điện tử
- Phần mềm xác định chức năng
- Công cụ thiết kế mới cho kỹ
thuật đông thời
- Các khả năng điều phối
Bộ vi điều chỉnh (1978)
Máy tính cá nhân (1980)
Hệ thống process/fieldbus
Các cơ cấu điều khiển, cảm biến mới
Sự tích hợp các thành phần
1955
Thang máy điều khiển
bằng điện tử
1975
Công cụ máy
Robot công nghiệp
Dây truyền công

nghiệp
Truyền động đĩa
Robot di động
CIM
Phương vị từ
Điều khiển ôtô (EFI, ABS,
ESP)
1985
Hình 1.3. Lịch sử phát triển của các hệ thống kỹ thuật từ cơ khí thuần
túy đến các hệ cơ điện - tử ngày nay