機電一體化不是機械與電氣技術的簡單疊加，而是通過系統化方法和集成化設計，實現機械、電子、控制等技術的有機融合，創造出性能卓越的創新產品。

在概念設計階段就需要綜合考慮機械結構和電氣控制。傳統的設計流程往往是先完成機械設計，再添加電氣系統，這容易導致兼容性問題。機電一體化采用并行工程方法，機械工程師與電氣工程師共同參與產品設計，確保機械結構與傳感器布局、執行器安裝、線纜走線等電氣需求完美匹配。

控制系統與機械特性的匹配至關重要。伺服電機的選型不僅需要考慮功率和轉速，還要與負載的慣量匹配，避免系統響應遲緩或產生振蕩。機械傳動環節的剛度、間隙等特性也會影響控制性能，需要在控制器參數整定時予以考慮。例如，對于存在較大傳動間隙的系統，需要采用適當的控制算法來避免定位超調。

集成化設計減少中間環節，提高系統性能。直接驅動技術取消減速器等傳動部件，將電機與負載直接連接，消除了傳動誤差，提高了剛度和響應速度。模塊化設計將機械、傳感、驅動集成在一個單元中，如將編碼器內置在電機中，構成完整的運動控制模塊。

仿真技術在機電一體化設計中發揮重要作用。多領域仿真平臺如MATLAB/Simulink可以同時模擬機械動力學和控制系統，在虛擬環境中驗證設計方案的可行性。通過仿真可以提前發現機械結構與控制算法之間的不匹配問題，減少實物試驗次數。

故障診斷和預測性維護是機電一體化的高級應用。通過分析電機的電流波形可以判斷機械負載的變化，提前發現軸承磨損、傳動帶松動等故障征兆。智能算法將電氣信號與機械狀態關聯，實現從被動維修到主動維護的轉變，提高設備運行可靠性。