控制工程在機械電子工程中的運用

摘 要：近幾年，機電一體化迅猛發(fā)展，技術(shù)水平不斷提升，控制工程系統(tǒng)也隨之更加凸顯，并對機械電子工程產(chǎn)生了深遠影響。文章首先介紹控制工程的內(nèi)涵，然后剖析機械電子工程，最后著重探討實際運用，希望可強化這兩者之間的融合，促進生產(chǎn)效率的提升。

關(guān)鍵詞：控制工程；機械電子工程；運用

電子技術(shù)興起于上世紀，而機械工程擁有悠久的發(fā)展歷史，這兩者之間的融合使得機械生產(chǎn)發(fā)生本質(zhì)性的改變。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，將機械電子工程變成了現(xiàn)實，并朝著智能化方向不斷發(fā)展，在這一時期，控制技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用。

1 控制工程的內(nèi)涵

控制工程建立在工程控制論之上，集計算機理論以及信息理論于一身，主要用來應(yīng)對自動控制活動涌現(xiàn)出的工程技術(shù)問題?，F(xiàn)階段，控制工程已得到了各個領(lǐng)域的高度重視，并被大面積應(yīng)用在工程學(xué)科中?，F(xiàn)代控制理論建立在狀態(tài)空間方程之上，主要圍繞多輸入與非線性等常規(guī)問題進行研究，其中在機械工業(yè)活動中的應(yīng)用最為突出。

2 機械電子工程簡析

機械電子工程區(qū)別于原有的機械工業(yè)，這兩者存在顯著差別，其中機械電子工程具有顯著特點：其一，在設(shè)計層面，機械電子工程屬于綜合實踐，全面整合自身的核心內(nèi)容和其它活動中的技術(shù)，借助模塊化策略實現(xiàn)設(shè)計目標，完成設(shè)計任務(wù)；其二，在系統(tǒng)層面，具有功能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡單、便于操作和使用、所占空間較小的特點，然而這卻提升了系統(tǒng)的復(fù)雜性。針對這一問題，要求應(yīng)全面融合機械和電子技術(shù)，最終形成理想的系統(tǒng)。

3 控制工程的實際運用

3.1 智能控制系統(tǒng)方面的運用

智能控制系統(tǒng)主要指將人工智能以及計算機技術(shù)進行整合，圍繞機械電子工程內(nèi)部的操作流程實施人工化模擬，全面控制，讓智能機器人能夠形同人類一樣數(shù)量操作工作，同時，智能控制系統(tǒng)具有和人類大腦等同的思維模式，其可自主、有效收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息。由此可知，智能控制系統(tǒng)與人工智能特性這兩者之間的融合，將機械化大生產(chǎn)變成現(xiàn)實，生產(chǎn)效率顯著提升，生產(chǎn)模式得到優(yōu)化，并可全面監(jiān)控生產(chǎn)操作工序，為機械制造行業(yè)節(jié)省了大量的成本。

3.2 專家控制方面的應(yīng)用

精密絲杠磨削能夠迎合高精度、高可靠性的螺距生產(chǎn)標準，其前提條件是保證消磨操作中縱向以及軸向運動一定要同步。常規(guī)螺紋模床生產(chǎn)主要借助機械傳動滿足這一同步要求，存在一定的誤差，同時，磨削溫度條件、工件熱變形情況等也會制約磨削精度。而專家控制是指面向磨削過程進行智能補償控制，其基本工作原理為在磨削加工環(huán)節(jié)，全面考慮不同的誤差特征，并在此基礎(chǔ)之上，設(shè)定合理的控制規(guī)則，最終借助控制量補償實現(xiàn)降低螺距誤差這一目的。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方面的運用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以生物學(xué)為基礎(chǔ)，組合不同的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元，構(gòu)成完整的網(wǎng)絡(luò)，各神經(jīng)元雖然較為簡單，但若組合連接，將形成非常復(fù)雜、高度繁瑣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制能夠大面積、有效處理數(shù)據(jù)信息，由此可知，該網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠擁有學(xué)習(xí)能力，進而逐漸朝著智能化、人工化與現(xiàn)代化的方向發(fā)展，并被大面積應(yīng)用在機械電子工程領(lǐng)域，尤其在數(shù)控機床控制工作中，人們可合理調(diào)整數(shù)控機床切割環(huán)節(jié)存在的不確定點，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，顯著提升機床工作效率，增加工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

3.4 模糊控制工程方面的應(yīng)用

大多數(shù)機械加工項目較為復(fù)雜，借助常規(guī)控制方法無法構(gòu)建正確、可靠的數(shù)學(xué)模型，且自動控制效果并不可觀。而模糊控制可簡化復(fù)雜問題，構(gòu)造算法十分靈活，控制編程簡單易懂，其被大面積應(yīng)用在機械控制活動中。模糊控制無需面向數(shù)據(jù)對象實施精準描述，僅僅輸入測量值以及測量偏差等基本的數(shù)據(jù)條件便能獲得最理想的控制輸出值。截止到當前，模糊控制已得到了具體應(yīng)用，并獲得了較為可觀的控制效果。

3.5 魯棒控制方面的運用

魯棒性是指即便在外界干擾作用下，控制系統(tǒng)的某一性能與參數(shù)也不會發(fā)生改變。對于控制系統(tǒng)而言，魯棒性直接決定著其在工業(yè)現(xiàn)場中的具體使用情況。多變量魯棒控制經(jīng)過為期四十年的發(fā)展，收獲頗豐，促進了其在工業(yè)控制活動中的實際應(yīng)用。柔性機械臂的本質(zhì)為分數(shù)參數(shù)系統(tǒng)，具有多輸入輸出特性，耦合較強，該耦合行為十分復(fù)雜，除在逆運動方面存在不確定性，還會受到多種非預(yù)定性因素的影響，由此可知，柔性機械臂的全面控制有些困難。為解決這一難題，可借助假設(shè)模態(tài)法，利用奇異攝動理論，站在理論層面，把整個系統(tǒng)劃分成慢變與快變子系統(tǒng)。通過滑模變控制方法對慢變控制器進行設(shè)計，借助H∞控制理論對魯棒控制器進行設(shè)計，進而為快變控制器的相關(guān)設(shè)計工作提供參考，以此來削弱非結(jié)構(gòu)不可控度，降低振動干擾。

4 結(jié)束語

截止到當前，控制工程已得到了廣泛應(yīng)用，其在機械電子工程領(lǐng)域中的融合促進了電力工程技術(shù)水平的提升，使得機械電子工程逐步朝著智能化、現(xiàn)代化與自動化的方向發(fā)展。在未來，控制系統(tǒng)將進一步完善，為此，應(yīng)緊密融合控制理念與電子工程行業(yè)，實現(xiàn)電子工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，改善生產(chǎn)質(zhì)量，提升生產(chǎn)效果，增加生產(chǎn)效益。

參考文獻

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