于工程师将什么放入高级模块这点，正是传统工程学所遇到的难题。
　　一连好几代，工程学课程都旨在培养出受过高等训练的专家。设计机械系统如汽车传动机需要机械工程师的技术，设计电子系统如仪表放大器需要电子学工程师，而设计计算机系统需要专攻数电的工程师，在这种情形下，这样的教育还算好。但在现今的机电一体化及运动控制系统中，这些传统学科中的任何一个都不能胜任这项工作。
　　Pritchard用于描述理想机电一体化工程师的词，是“万事通”——一个具备对可用选项进行评估的能力，并做出高级工程决策的人。 “他/她需要懂得所有这些不同的学科。他们需要了解构造设计、自动控制以及软件。换句话说，他们需要接受多重训练。”
　　Marquette University的Kevin Craig教授开设了机电一体化课程以培养这样的人才。学员将学习机械、电气电子、软件以及控制理论。Pritchard说，“他们将了解需求，并懂得所有这些不同学科之间的联系。”
　　“这些学员，”他继续说，“将成为我们正好需要的人才。我们的客户也需要他们！”

　　使用定量模型
　　在对运动控制项目进行了所有定性考虑之后，是时候采用定量建模来缩小

范围了——即便在你已经排除了其他所有选项只剩一个的时候。
　　“一个优秀的机电一体化设计，”Pritchard说，“应从基础物理分析开始，以指导设计师选择正确的机械结构。”
　　定量模型具有两种形式：动力学方程和有限元模型。两者都是应用数学的方法，且通常会被同时使用。
　　动力学方程是广义坐标下的运动方程，是简单的前后、左右及上下坐标系统概念的简单扩展。例如，齿轮传动链的坐标是以其中一个齿轮或传动链的角坐标来作为最佳表示方法的。
　　广义坐标分析模型的能力在于它们覆盖了交叉工程的学科。用广义坐标的方式进行思考，能帮助人们像处理机械方面那样来处理非机械方面。例如，机械系统的每个元件都有与之对应的角坐标。而每个电气元件，也同样具有一个值。每个变量都以另一个通用的等同量来计算。
　　大部分等同量都与约束方程式相关联，这可以减少运动方程的个数。例如，磁场和电枢之间的扭矩与驱动电流成比例。系统的自由度是当所有约束都被考虑到之后所剩下的变量。
　　在旋转负荷配置系统的广义坐标之外，例如，只剩下一项自由度和一个当目标坐标改变时控制整个子系统反应的运动方程：

　　I为负载转动惯量，S为轴硬度，Q为表示系统环路增益的辅助参数， 为负荷角和目标角之间的差值，也就是轴的角曲度。
　　注意，这个运动方程并没有明确包含可控变量，即负载方向。固定坐标系中的负载方向对系统没有任何意义。系统在意的是实际负载方向和目标负载方向之间的差值以及轴的曲度。
　　运动方程可以用实际角坐标的形式写出，但它看起来会更复杂。最好的选择是使用辅助参数来求解，然后将解重新转换为绝对坐标（实际负载和目标夹角）。
　　明确设立运动方程的另一个优势在于它允许几乎所有微分方程的求解方法：预先知道答案。熟悉振荡系统方程的读者会认得这是无阻尼的被迫谐振子方程。几百年来这个解答广为人知并被详尽学习。
　　这个方程形式应立刻带给机电一体化工程师一个危险信号：除非采取行动，否则系统会在目标坐标附近进行振荡。有经验的机电一体化工程师知道三种补救方法：增加阻尼、在反馈回路中安装一个陷波滤波器或者修改运动剖面来消除。　　

机电一体化为诸如设计新的材料传输系统这样的项目提供了更有效的设计方法。

　　实际情形的数字模型
　　了解运动方程和它的分析解法只是第一步。这个运动方程，与很多现实机械的方程一样，除了在特定条件例如无驱动输入或由正弦输入进行驱动的情况下，是不可解析的。
　　要预知实际条件下的系统性能，数字（计算机）模型是最好的。计算机建模将枯燥的重复运算从假设分析中剥离。这里有两种方法：运动方程的数解和有限元分析（FEA）。数解用于一般尺寸及配置。FEA用于对不同系统元件的运行作详细分析。

　　
控制系统建模设计软件，帮助工程师不必生产出模型就可以看到创意的结果。

　　当然，充足的时间和计算机设计技术，使得机电一体化工程师可以用高级语言例如C++来写出求解运动方程的程序。一些公司在商业现货供应元件的基础上，为使用者提供能协助他们设立及求解运动方程的工具。通常，运动控制的卖家会为客户提供选择正确项目元件的免费工具。
　　“很多此类工具不是整体方程法，就是有限元设计程序。”Jone说，“这两种工具都包含极好的（协助起动一项应用的）例子。大约有八到十个支持不同程序的软件公司。”
　　Pritchard指出，“这个阶段，我们尝试不同的机械方案，分析，然后将它们最优化。在这些不同的机械方案中，通常会有一个最好的。”
　　“在这个阶段，通用方程比之有限元具备一个主要优势，”Jone说，“虽然它通常没有有限元准确，但在设计的初始阶段能节省时间，这是很重要的