智能控制在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

王好勛

【摘? 要】將控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用作為主要研究?jī)?nèi)容，通過對(duì)控制工程與機(jī)械電子工程進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，進(jìn)而對(duì)控制工程在機(jī)械電子工程中應(yīng)用的現(xiàn)狀以及控制工程在機(jī)械電子工程中應(yīng)用的發(fā)展前景兩方面進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析?；诖耍疚闹饕治隽丝刂乒こ膛c機(jī)械電子工程的概念、控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀并提出了控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】控制工程;機(jī)械電子工程;應(yīng)用

1引言

如今計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)代科技不斷進(jìn)步，使機(jī)械電子行業(yè)面臨著新的機(jī)遇。同時(shí)，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化逐漸深入，機(jī)械電子工程也面臨著巨大的競(jìng)爭(zhēng)，這就要求機(jī)械電子行業(yè)及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，將現(xiàn)代電子控制技術(shù)充分應(yīng)用起來，加速控制工程和機(jī)械電子工程的結(jié)合。下面本文將進(jìn)行深入的探究，總結(jié)控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用策略，以期促使二者更好地結(jié)合，并得到健康穩(wěn)定的發(fā)展。

2智能控制工程與機(jī)械電子工程概述

2.1智能控制工程概述

所謂的智能控制工程，是指在控制理論支持下的一種現(xiàn)代控制工程，融合了信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)理論等多種要素，應(yīng)用過程中的智能化特點(diǎn)顯著，潛在應(yīng)用價(jià)值大，可滿足系統(tǒng)工程實(shí)踐中的自動(dòng)化控制要求。同時(shí)，在智能控制工程的作用下，可提升控制工程的智能化水平，使得這類工程在實(shí)踐中有著良好的可操作性，為控制工程的穩(wěn)定性提高與實(shí)用性增強(qiáng)提供了科學(xué)保障。因此，在機(jī)械電子工程發(fā)展過程中，需要給予智能控制工程的應(yīng)用更多的考慮，有效應(yīng)對(duì)實(shí)踐中的形勢(shì)變化。

2.2機(jī)械電子工程概述

為了提升對(duì)機(jī)械電子工程的整體認(rèn)知水平，則需要對(duì)其相關(guān)內(nèi)容有所了解。具體表現(xiàn)為以下方面。在機(jī)械理論與電子技術(shù)的配合作用下，為機(jī)械電子工程的穩(wěn)定發(fā)展注入了活力，并使機(jī)械工程的生產(chǎn)效率有了顯著的提高。在機(jī)械電子工程的作用下，可使工程相關(guān)的產(chǎn)品性能得以優(yōu)化，且在信息交流功能的支持下，逐漸提升了機(jī)械電子工程的發(fā)展水平。機(jī)機(jī)械電子工程也稱機(jī)電一體化，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的一種。在這類工程發(fā)展中，融合了基礎(chǔ)理論知識(shí)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法，對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件應(yīng)用能力有著較高的要求，能承擔(dān)各類機(jī)電產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和開發(fā)工作，對(duì)機(jī)械電子學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。

3智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用分析

智能控制系統(tǒng)主要是將人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，一同展開智能化模擬與控制工作，確保特定操作流程符合要求，能夠有效模仿人類大腦思維模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的收集和控制工作。

3.1專家控制系統(tǒng)的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展也對(duì)機(jī)械電子工程提出了更高的要求，機(jī)械電子工程中最要的便是系統(tǒng)的控制性能，然而傳統(tǒng)的控制方式無法滿足現(xiàn)代機(jī)械電子工程的控制需求。傳統(tǒng)的控制方式主要依靠數(shù)學(xué)模型，這種數(shù)學(xué)模型是以受控對(duì)象的特征建立的，然后依據(jù)這種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行機(jī)械電子工程的控制，然而當(dāng)受控對(duì)象的一些外部或內(nèi)部環(huán)境的改變引起其結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)參數(shù)改變，這樣受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型不可避免的會(huì)改變，然而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)卻無法隨著模型的改變而改變，這樣的控制系統(tǒng)無法達(dá)到控制要求。在實(shí)踐過程中專家、甚至一些有經(jīng)驗(yàn)的操作工人僅僅憑借自己的直覺便能很好地完成控制問題，然而這些控制問題很難用計(jì)算機(jī)去解決，為了解決這樣的問題，人們發(fā)明專家控制系統(tǒng)來代替人的直覺行為進(jìn)行控制，實(shí)際上這些直覺行為背后是人們長(zhǎng)期實(shí)踐過程中的對(duì)控制對(duì)象和控制規(guī)律的體現(xiàn)，專家控制系統(tǒng)深挖這些經(jīng)驗(yàn)背后的規(guī)律知識(shí)，同時(shí)并以智能方式運(yùn)用這些知識(shí)，使受控系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步提升。高精度機(jī)床是機(jī)械電子工程的典型代表，然而在機(jī)床加工零件過程中不可避免受到環(huán)境的影響，采用專家精度控制系統(tǒng)，可以對(duì)機(jī)械加工過程實(shí)施動(dòng)態(tài)化、智能化的補(bǔ)償控制，這種補(bǔ)償是基于對(duì)加工過程中可能影響加工誤差的各種因素綜合分析，同時(shí)設(shè)定控制目標(biāo)，采用專家精度控制系統(tǒng)可以提高加工精度。

3.2模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用

隨著我國控制系統(tǒng)的研究逐漸深入，在現(xiàn)階段機(jī)械電子工程的控制系統(tǒng)應(yīng)用中，逐漸出現(xiàn)了模糊控制系統(tǒng)。該種控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要是依照其運(yùn)行特點(diǎn)將其運(yùn)行在簡(jiǎn)單的生產(chǎn)制造業(yè)當(dāng)中。由于機(jī)械工程的制造與加工流程是一種復(fù)雜、繁瑣的過程。在對(duì)機(jī)械工程進(jìn)行創(chuàng)造與建設(shè)的過程中，利用傳統(tǒng)的控制方法對(duì)其進(jìn)行建立較為困難與復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械工程在具體的使用過程中出現(xiàn)自動(dòng)化控制效果不佳的問題。該種問題的出現(xiàn)不僅不利于我國控制系統(tǒng)的后續(xù)應(yīng)用與建設(shè)，而且對(duì)于機(jī)械工程的建設(shè)也具有一定的消極影響。故而對(duì)模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行研究與應(yīng)用。模糊控制系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中不僅能夠?qū)?fù)雜繁瑣的流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，將負(fù)責(zé)的問題進(jìn)行直觀的解決與處理，而且還具有簡(jiǎn)單靈活的使用特點(diǎn)。利用模糊控制系統(tǒng)對(duì)電子程序進(jìn)行編制，將促進(jìn)電子程度編制過程的簡(jiǎn)單化，降低制作的難度與成本。同時(shí)，對(duì)電子程序進(jìn)行模糊化空控制還將避免數(shù)據(jù)研究與的精確化，進(jìn)而降低生產(chǎn)于研究中的難度。在對(duì)該種控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，僅需要對(duì)輸入量的合理偏差范圍進(jìn)行確定，并將合理的偏差范圍輸入控制系統(tǒng)中，進(jìn)而便可達(dá)成工業(yè)生產(chǎn)的目標(biāo)。

3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是控制工程的重要組成部分，是當(dāng)今較為先進(jìn)的控制手段，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的理論基礎(chǔ)是生物學(xué)理論。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以將很多簡(jiǎn)單的神經(jīng)元進(jìn)行連接，從而得到一個(gè)復(fù)雜而綜合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在所形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，盡管每個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)與功能都很簡(jiǎn)單，但是連接而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卻十分復(fù)雜。與單個(gè)神經(jīng)元相比，連接而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更加可靠。比如在機(jī)械電子工程的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)數(shù)據(jù)的分析會(huì)更嚴(yán)密可靠，主要是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有與人腦接近的學(xué)習(xí)能力，這就充分保證了大量數(shù)據(jù)在分析中的高度準(zhǔn)確性。近幾年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制也開始進(jìn)行人工智能化的探索，在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用越來越廣泛，相關(guān)人員可以進(jìn)一步促進(jìn)其應(yīng)用，從而不斷提高機(jī)械電子工程的可靠性與安全性。

3.4魯棒控制應(yīng)用

魯棒控制英文名為“Robust Control”，主要是指在機(jī)械電子工程中安裝一個(gè)控制器，并對(duì)這個(gè)控制器的性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試，確保機(jī)械電子系統(tǒng)在運(yùn)行過程中如果遇到各種問題，都能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化（如下頁圖1所示），維持某些性能的特性，達(dá)到有效控制的目標(biāo)。通常情況下，工作人員在機(jī)械電子工程中使用魯棒控制需要注意以下兩點(diǎn)：一方面，工作人員需要選擇H∞的控制理論來研究出魯棒控制器，在此基礎(chǔ)上對(duì)魯棒系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)試，確保性能、功能都符合要求。另一方面，在上述工作完成后，工作人員還需要對(duì)魯棒控制器理論內(nèi)容進(jìn)行研究，并利用控制系統(tǒng)來精準(zhǔn)地控制目標(biāo)軌跡的運(yùn)行過程，從而有效保證電子機(jī)械工程能夠穩(wěn)定進(jìn)行，提高電子機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.5集成自動(dòng)控制的應(yīng)用

集成自動(dòng)控制是最常見的智能控制技術(shù)，也是機(jī)械電子工程中最常使用的智能控制系統(tǒng)。集成自動(dòng)控制系統(tǒng)是在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上所發(fā)展出來的，所以積聚了信息技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高機(jī)械電子設(shè)備的可操作性，對(duì)機(jī)械電子工程中所使用的機(jī)械電子設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一集中管理，從而有效提高機(jī)械電子工程的運(yùn)行效率，讓我國電子行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定有序的發(fā)展。

4結(jié)束語

控制工程在機(jī)械電子工程中進(jìn)行應(yīng)用，可以提升機(jī)械電子工程的智能化水平與自動(dòng)化水平。如今計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，更應(yīng)當(dāng)將控制工程與機(jī)械電子工程進(jìn)行充分的結(jié)合，以促進(jìn)機(jī)械電子工程穩(wěn)定高效地發(fā)展，進(jìn)一步提高機(jī)械電子工程的效率，從而提升其經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：青州市工業(yè)和信息化局）