控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

王珂強(qiáng)

摘 要：由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，科技發(fā)展水平日益提高，因此自動(dòng)化控制技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。在機(jī)械電子工程中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)起到了重要作用，本文主要分析了目前機(jī)械電子工程中控制工程的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制工程；機(jī)械電子工程；應(yīng)用

由于計(jì)算機(jī)控制工程技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，機(jī)械電子工程逐步趨向智能化，在機(jī)械電子工程中控制工程發(fā)揮了非常大的作用，因此目前研究控制工程在機(jī)械電子工程的應(yīng)用在生產(chǎn)生活中具有重要意義。文章研究過(guò)程之中，以輸油氣行業(yè)機(jī)電產(chǎn)品作為案例，進(jìn)行研究，將機(jī)械電子工程同控制工程進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，可以更好的促進(jìn)機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展。

1 控制工程的概述

控制工程包括了工程理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)理論，它的作用是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)中存在的工程技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行解決，目前在不同機(jī)械電子工程技術(shù)中控制工程都得到了廣泛運(yùn)用，現(xiàn)在的研究方向集中在多輸入和輸出、改變參數(shù)和非線性等設(shè)計(jì)，因此在機(jī)械行業(yè)會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。由于機(jī)械電子工程系統(tǒng)復(fù)雜，因此控制工程就需要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，才能得到更好的運(yùn)用。

2 機(jī)械電子工程概述

機(jī)械電子工程是指將機(jī)械和電子進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，成為機(jī)電一體化。目前機(jī)械電子工程主要包含機(jī)械工程、電氣控制工程和系統(tǒng)總體技術(shù)。

機(jī)械電子工程包含的關(guān)鍵技術(shù)主要有機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及信息處理和系統(tǒng)總體技術(shù)等。機(jī)械技術(shù)是機(jī)械電子工程的重要支撐，是機(jī)械電子工程的基礎(chǔ)。電子技術(shù)的特點(diǎn)是，應(yīng)用電子學(xué)理論、電子器件以及機(jī)械元件，設(shè)計(jì)具有一定功能的電子系統(tǒng)，然后應(yīng)用在機(jī)械電子產(chǎn)品上。自動(dòng)控制技術(shù)是將控制理論和控制工程結(jié)合的技術(shù)，它可以把硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)控制。檢測(cè)技術(shù)指的是對(duì)檢測(cè)和控制對(duì)象實(shí)施參量檢測(cè)，檢測(cè)精度會(huì)影響到系統(tǒng)。信息處理和系統(tǒng)總體技術(shù)指的是對(duì)信息進(jìn)行處理和系統(tǒng)應(yīng)用的宏觀技術(shù)。

3 控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用情況

3.1機(jī)械電子工程的發(fā)展情況

在上個(gè)世紀(jì)80年代，日本已經(jīng)出現(xiàn)了無(wú)人化的工廠，因此目前日本在輸油氣機(jī)械電子技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先。由于我國(guó)輸油氣機(jī)械電子工程發(fā)展時(shí)間比較短，產(chǎn)品研發(fā)的質(zhì)量、數(shù)量和品質(zhì)方面，都和發(fā)達(dá)國(guó)家具有一定差距，因此目前主要依賴進(jìn)口。

由于我國(guó)當(dāng)前機(jī)械電子技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到工程需要，同時(shí)輸油氣機(jī)械電子工程要求較高的自動(dòng)控制性、智能型技術(shù)，因此需要利用控制工程等技術(shù)進(jìn)行輔助發(fā)展，充分融合知識(shí)體系，促進(jìn)工程深度發(fā)展。盡管我國(guó)輸油氣機(jī)械電子工程技術(shù)處在發(fā)展時(shí)期，但是其應(yīng)用前景非常廣闊，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信機(jī)械電子工程的應(yīng)用會(huì)更加普遍，應(yīng)用技術(shù)會(huì)有很大的提高。

3.2控制工程的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)當(dāng)前科技水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比具有相應(yīng)的差距，自動(dòng)化程度較低。在許多國(guó)家，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械電子工程中得到了廣泛推廣。因此我國(guó)需要不斷增強(qiáng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，進(jìn)行創(chuàng)新性發(fā)展。

4 控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用探討

4.1 自控系統(tǒng)在機(jī)電工程中的應(yīng)用種類

自動(dòng)控制系統(tǒng)包括集成自控系統(tǒng)、柔性自控系統(tǒng)以及智能自控系統(tǒng)。目前在輸油氣機(jī)械電子工程應(yīng)用最廣泛的是集成自控系統(tǒng)。集成自控系統(tǒng)指的是保留信息技術(shù)，開(kāi)展改良創(chuàng)新，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行完善。集成自控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是可以融合原有信息技術(shù)和生產(chǎn)信息，從而增強(qiáng)了機(jī)械電子工程中的集成，拓展了機(jī)械電子工程生產(chǎn)和發(fā)展。集成自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此計(jì)算機(jī)水平的提升能夠推動(dòng)集成自控系統(tǒng)的發(fā)展。

柔性自控系統(tǒng)是一種新型自動(dòng)控制技術(shù)，既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還能使自動(dòng)化具有智能性。機(jī)械電子工程在發(fā)展中，柔性自控系統(tǒng)目前占據(jù)了重要地位。柔性自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了很多技術(shù)的融合，比如信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，通過(guò)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作。

例如油氣行業(yè)在發(fā)展的過(guò)程之中，為了保證生產(chǎn)能力，在壓縮機(jī)的管理過(guò)程之中，將其與智能自控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓縮機(jī)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和分析，將機(jī)械工作和人工智能有機(jī)結(jié)合，從而成為自動(dòng)化，提升生產(chǎn)效率，減少人工成本，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。在天然氣公司管道輸送控制中，智能自控系統(tǒng)起到了重要作用。

4.2 自控系統(tǒng)在機(jī)電工程中的具體應(yīng)用

機(jī)械磨削過(guò)程中的精度控制，運(yùn)用的是專家控制精度系統(tǒng)，在進(jìn)行機(jī)械磨削時(shí)可以進(jìn)行智能化、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制。它的原理是在磨削過(guò)程中，綜合考慮誤差，制定相應(yīng)的控制規(guī)則和控制目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)精度的控制。

為了避免高速液壓機(jī)在高速和高壓情況下受到影響，可以運(yùn)用預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)。依據(jù)采樣的時(shí)間和歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，依據(jù)模型對(duì)輸出值進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行控制。這種方法的特點(diǎn)是，在數(shù)據(jù)不足和受外界干擾情況下，可以達(dá)到很好的精度，獲得很好的預(yù)測(cè)效果，廣泛應(yīng)用在電液伺服系統(tǒng)快速預(yù)測(cè)控制中。

目前機(jī)械加工中模糊控制也具有很大的作用。模糊控制的特點(diǎn)是將復(fù)雜問(wèn)題直觀化，構(gòu)造算法和控制編程非常簡(jiǎn)單，在一些復(fù)雜的機(jī)械加工中，可以發(fā)揮出很好的控制效果。同時(shí)，模糊控制可以不使用精確的數(shù)學(xué)描述控制對(duì)象，通過(guò)輸入測(cè)量值，對(duì)偏差和變化率進(jìn)行設(shè)定，就可以獲得最佳的控制輸出值，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行控制。另外，在機(jī)械電子工程中廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，大多應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的加工中。

4.3模糊控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

機(jī)械工程的加工流程較為，因此傳統(tǒng)控制方法框架下的自動(dòng)化控制的效果并不好。為了改變這一情況，提升管理效能，技術(shù)人員可以采取模糊控制工程，將把復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，從而將程序編制過(guò)程簡(jiǎn)單化，進(jìn)行模糊化控制可以不用對(duì)機(jī)械制造工程進(jìn)行精確化的數(shù)據(jù)研究，只要保證好輸入量在合理的偏差范圍內(nèi)即可，所以，模糊控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程中應(yīng)用效果十分明顯。

結(jié)語(yǔ)：

隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，在工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了重要組成部分。當(dāng)前，機(jī)械電子工程的發(fā)展已經(jīng)趨向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型和綠色化等方向，因此未來(lái)隨著先進(jìn)控制理論和技術(shù)的出現(xiàn)，控制工程在機(jī)械電子工程中一定會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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