基于智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用探討

周建鵬

（新疆喀什地區(qū)葉城縣自來(lái)水服務(wù)站，新疆 喀什 844900）

近年來(lái)，我國(guó)智能化技術(shù)的發(fā)展速度極其迅猛，智能控制技術(shù)在電子機(jī)械工程中的應(yīng)用也愈發(fā)普遍。高度信息化、智能化的控制系統(tǒng)為電子機(jī)械工程的發(fā)展提供了全新的思路，因此，討論智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用、分析其發(fā)展前景極有必要。

1 智能控制工程、機(jī)械電子工程概述

智能控制工程引進(jìn)了各種先進(jìn)的控制理論基礎(chǔ)，并結(jié)合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)、人文科學(xué)及電子信息學(xué)等多個(gè)學(xué)科，能夠使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模仿人體大腦功能與部分肢體功能，對(duì)機(jī)械電子工程做出智能化、多元化的管控，不僅大幅度降低了人力操作成本，也提高了操作的精確性及安全性。目前，智能控制技術(shù)在我國(guó)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段，在前期，智能控制的作用效果并不明顯，依然處于起步階段。而后期，智能控制技術(shù)逐漸被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，并加大了相關(guān)科學(xué)技術(shù)的研發(fā)力度。21世紀(jì)，智能控制技術(shù)的作用范圍被進(jìn)一步擴(kuò)張，其作用效果也得以彰顯。如今，智能控制技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，可用于工業(yè)生產(chǎn)及精細(xì)化電子機(jī)械控制中。

機(jī)械電子工程的前身是機(jī)械工程，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子機(jī)械技術(shù)與電子學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)及技術(shù)，機(jī)械電子工程改變了傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)制造的模式，借電子信息技術(shù)，提高了電子工程的信息化水平，還能優(yōu)化其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)電子工程的集成化管理。

總而言之，智能控制工程為我國(guó)機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出了卓越的力量。智能控制工程的引入，促進(jìn)了我國(guó)智能化電子機(jī)械工程行業(yè)的綜合發(fā)展，不僅能夠?yàn)闄C(jī)械電子工程安全生產(chǎn)提供足夠的保障，還能夠進(jìn)一步提升該行業(yè)的社會(huì)效益，相較傳統(tǒng)的機(jī)械電子控制，智能控制工程引入了先進(jìn)的智能計(jì)算機(jī)控制理論及相應(yīng)的自控技術(shù)，解決了傳統(tǒng)機(jī)械電子工程中的多項(xiàng)難題。

2 智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 簡(jiǎn)化操作流程

傳統(tǒng)的機(jī)械電子工程需要大量的人工作業(yè)，而將智能控制工程引入其中后，便可集結(jié)大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)及人工控制技術(shù)，簡(jiǎn)化機(jī)械電子工程中人為操作的作業(yè)流程，能夠有效提高生產(chǎn)效率。高度智能化的智能控制，能夠借各類(lèi)電子設(shè)備及控制系統(tǒng)模擬人工作業(yè)，能大幅度降低機(jī)械電子工程對(duì)人工作業(yè)的依賴(lài)性，繼而節(jié)約生產(chǎn)成本。

2.2 降低失誤率

智能控制技術(shù)下的機(jī)械電子工程具有較高的精準(zhǔn)度。傳統(tǒng)的機(jī)械電子工程多依賴(lài)人工作業(yè)，而在人工作業(yè)期間難免出現(xiàn)失誤，這類(lèi)因人為因素導(dǎo)致的操作失誤，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。而集結(jié)了智能化控制技術(shù)的機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)，建立在大量的精確數(shù)據(jù)和參數(shù)上，能夠進(jìn)一步提高電子工程設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度與靈活性。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)算及處理下，智能化控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程、生產(chǎn)流程做出全方位管控，在某一數(shù)據(jù)參數(shù)異常時(shí)便可及時(shí)發(fā)出預(yù)警，告知工作人員，不僅大大節(jié)約了人力校對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高了工作效率，還能滿(mǎn)足機(jī)械電子工程對(duì)精細(xì)度的高要求。另外，目前的智能控制系統(tǒng)可以執(zhí)行校對(duì)、優(yōu)化及調(diào)整等工作，能保障機(jī)械電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，其高效的反應(yīng)速度及對(duì)故障問(wèn)題的甄別、判斷及解決能力，可用于協(xié)調(diào)多個(gè)系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行，并調(diào)整其可控指標(biāo)，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)

機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)施工時(shí)會(huì)受多個(gè)條件影響，一旦在設(shè)計(jì)期間設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)題，未得到有效解決，可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的施工變更，繼而影響最終數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、完整性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析結(jié)果出現(xiàn)偏差。智能控制技術(shù)能夠?qū)C(jī)械電子工程全過(guò)程產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息做出有效的采集與初步整理，能夠降低數(shù)據(jù)遺漏或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等問(wèn)題的發(fā)生概率，繼而提高數(shù)據(jù)處理效率及數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，為機(jī)械電子工程的施工效率、施工質(zhì)量提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

2.4 提高控制力

引入智能控制技術(shù)后，可以對(duì)機(jī)械電子工程全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和實(shí)時(shí)的信息反饋，系統(tǒng)與各設(shè)備在運(yùn)行期間，產(chǎn)生的一切數(shù)據(jù)均能統(tǒng)一儲(chǔ)存，而智能控制器可有效協(xié)調(diào)各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，可保障生產(chǎn)效率。智能控制系統(tǒng)也可以對(duì)機(jī)械電子工程的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備執(zhí)行遠(yuǎn)程控制、模塊化控制，解決了機(jī)械電子工程模塊化發(fā)展時(shí)控制模型過(guò)于復(fù)雜的難題，能有效提高對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制力及控制效果。

3 智能控制工程在機(jī)械電子工程中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 集成自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

目前，在機(jī)械電子工程中應(yīng)用最為廣泛的智能控制技術(shù)便是集成自動(dòng)控制。該技術(shù)以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械電子工程的特征做出了創(chuàng)新及優(yōu)化，能夠有效提高機(jī)械電子工程生產(chǎn)設(shè)備的性能及生產(chǎn)效率，集成自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械電子工程中的合理應(yīng)用，可以對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行集中化管控，能夠進(jìn)一步提高各設(shè)備的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量。該技術(shù)在設(shè)備運(yùn)行的控制有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以整合生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)生產(chǎn)信息及運(yùn)行狀況，再根據(jù)不同信息的具體情況，采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒翱刂撇呗?，能?shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的集成控制。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是智能控制工程的核心。該系統(tǒng)是一種可模擬人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、人類(lèi)大腦行動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)神經(jīng)元，對(duì)某個(gè)特殊的機(jī)械電子設(shè)備做出控制，可以有效提高控制效率，還能夠降低在控制單個(gè)機(jī)械設(shè)備時(shí)的人力成本。在實(shí)踐應(yīng)用中，系統(tǒng)可自動(dòng)采集各生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，隨后在處理過(guò)后將此類(lèi)信息直接反饋至神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，神經(jīng)元便可以模擬人腦，為各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備分配工作，并控制其運(yùn)行狀態(tài)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的引入改變了傳統(tǒng)的人力控制模式，能夠有效提高對(duì)海量數(shù)據(jù)的甄別、處理效率。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)大多用于對(duì)機(jī)械電子設(shè)備的數(shù)控設(shè)備操作中，工作人員只需調(diào)整系統(tǒng)中的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，便可以達(dá)到控制整個(gè)生產(chǎn)流程的目的。

3.3 預(yù)測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械電子工程的施工過(guò)程中會(huì)涉及多個(gè)機(jī)組設(shè)備及多道生產(chǎn)工序，在工程持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若某一設(shè)備或某一機(jī)組發(fā)生故障，便會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率，可能會(huì)導(dǎo)致一整批產(chǎn)品的質(zhì)量都不合格。此時(shí)，智能控制工程中的預(yù)測(cè)控制技術(shù)便可有效解決這一問(wèn)題。在電子信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)科技的支持下，預(yù)測(cè)控制技術(shù)可以對(duì)目前生產(chǎn)線(xiàn)及各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況做出監(jiān)測(cè)。隨后，結(jié)合其運(yùn)行參數(shù)，分析出設(shè)備目前的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)該設(shè)備在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行狀況做出預(yù)測(cè)，可以在故障發(fā)生前，便制定相應(yīng)的解決策略，不僅能夠保障整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，還能夠降低各生產(chǎn)設(shè)備的故障率，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效益的同時(shí)，還能降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，還有利于智能控制技術(shù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況做出精確調(diào)控，是提高生產(chǎn)效率的有效措施。

3.4 模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械電子工程設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，涉及多個(gè)流程及運(yùn)轉(zhuǎn)要素，控制時(shí)又多以人工控制為主，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程及控制方式十分復(fù)雜，大大影響了生產(chǎn)效率，此時(shí)啟用模糊控制技術(shù)便可有效解決上述問(wèn)題。模糊控制技術(shù)能夠結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制指標(biāo)的合理誤差范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，能始終將誤差范圍閾值作為控制指標(biāo)，大大降低了對(duì)人工監(jiān)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量及控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的依賴(lài)性。值得一提的是，若想使模糊控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程中發(fā)揮出最大的作用，需要工作人員分析生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，計(jì)算出合理的能夠達(dá)到控制效果的誤差范圍。在實(shí)踐應(yīng)用中，模糊控制技術(shù)要貫穿機(jī)械電子工程的生產(chǎn)全程，不僅能夠有效提高生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制程度，還能夠簡(jiǎn)化工藝流程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精細(xì)化、集中化、智能化生產(chǎn)。

3.5 專(zhuān)家控制系統(tǒng)的應(yīng)用

專(zhuān)家控制系統(tǒng)能夠有效降低傳統(tǒng)控制中對(duì)各數(shù)學(xué)模型的依賴(lài)度。啟用專(zhuān)家控制系統(tǒng)后，機(jī)械電子工程的生產(chǎn)不再受到各控制對(duì)象在外界客觀(guān)因素變化下，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化或參數(shù)變化的影響。專(zhuān)家控制系統(tǒng)可以在實(shí)踐中模擬專(zhuān)家行為，在短時(shí)間內(nèi)制定出最高效的處理方案及響應(yīng)對(duì)策，能有效提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)精準(zhǔn)度。目前，專(zhuān)家控制系統(tǒng)常用于高精度的機(jī)床生產(chǎn)中，能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)過(guò)程做出動(dòng)態(tài)化的智能控制，結(jié)合生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)實(shí)況，采取補(bǔ)償控制策略，便可降低生產(chǎn)誤差。

3.6 魯棒控制的應(yīng)用

魯棒控制技術(shù)依賴(lài)控制器的作用，通過(guò)對(duì)控制器性能的調(diào)整，便可以解決各生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。魯棒控制能夠在設(shè)備運(yùn)行期間受外界干擾時(shí)，依然保有原本的控制效果及控制性能，是保障電子機(jī)械工程順利推進(jìn)的有力手段。如制造柔性臂軌時(shí)，需要采用滑膜結(jié)構(gòu)控制，研發(fā)并加設(shè)魯棒控制器，以此持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)控制器的性能及其結(jié)構(gòu)，在實(shí)踐中，還可加入補(bǔ)償算法，實(shí)現(xiàn)魯棒控制和滑膜結(jié)構(gòu)的集成化管控，便能發(fā)揮出智能控制系統(tǒng)在目標(biāo)軌跡運(yùn)行中的精確控制優(yōu)勢(shì)。

4 智能控制工程在機(jī)械電子領(lǐng)域的發(fā)展前景

（1）智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，會(huì)持續(xù)朝向高速率、高精度、高效化發(fā)展。在智能控制技術(shù)的支持下，機(jī)械電子工程的生產(chǎn)效率得到了大幅度提高，同時(shí)也通過(guò)減少人力作業(yè)、解放勞動(dòng)力節(jié)約了生產(chǎn)成本。目前的智能控制工程，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)減少生產(chǎn)誤差、提高控制精度的目的。未來(lái)，智能控制工程的創(chuàng)新與發(fā)展會(huì)更加精細(xì)，更貼近于人類(lèi)的思想及行為，能夠進(jìn)一步提高對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程控制的精確度，以更高效率、更加精密的自動(dòng)化、智能化控制技術(shù)，促進(jìn)電子機(jī)械領(lǐng)域的穩(wěn)健發(fā)展。

（2）智能化控制技術(shù)會(huì)逐漸朝向柔性化方向發(fā)展。柔性化控制發(fā)展主要體現(xiàn)在兩方面，其一為機(jī)械電子工程的自動(dòng)化群控系統(tǒng)，其二為機(jī)械電子工程的自動(dòng)化數(shù)控系統(tǒng)。群控系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)及機(jī)械電子工程中產(chǎn)生的信息流與物流做出動(dòng)態(tài)化調(diào)控，確保整個(gè)工程均可按嚴(yán)格的生產(chǎn)流程及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展。柔性化發(fā)展是滿(mǎn)足未來(lái)社會(huì)對(duì)機(jī)械電子工程自動(dòng)化控制要求的重要手段，也是集成自動(dòng)控制技術(shù)的主要發(fā)展方向。

（3）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。如今信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出了顯著優(yōu)勢(shì)。智能控制工程與機(jī)械電子工程本身便與信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)息息相關(guān)。未來(lái)，無(wú)論是機(jī)械電子的制造模型還是生產(chǎn)模式，都會(huì)逐步轉(zhuǎn)型朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)科技的持續(xù)發(fā)展下，產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)將持續(xù)升級(jí)，獲得進(jìn)一步的完善。如今，微機(jī)技術(shù)和精密控制技術(shù)的研發(fā)已取得了初步成果，將此類(lèi)技術(shù)融入智能控制工程，并在機(jī)械電子工程中發(fā)揮價(jià)值，是構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械制造模式的必要舉措，也是使機(jī)械電子工程制造與自動(dòng)化控制高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（4）模具成型技術(shù)。高度智能化的控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程中的合理應(yīng)用，能夠有效提高生產(chǎn)精確度，保障生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，模具成型技術(shù)又可以大大降低機(jī)械電子工程的運(yùn)行成本，二者的密切結(jié)合可以建自動(dòng)化控制及智能控制工程，將模具生產(chǎn)制造的精確度控制在微米級(jí)別。在未來(lái)的持續(xù)發(fā)展中，隨著相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)、操控技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，模具成型及模具應(yīng)用勢(shì)必會(huì)更加便捷、精確，為機(jī)械電子工程的精密化發(fā)展提供更多的便利條件。

5 結(jié)語(yǔ)

信息時(shí)代的到來(lái)，使得人們對(duì)各機(jī)械電子產(chǎn)品的質(zhì)量要求及精細(xì)度要求越來(lái)越高。為了滿(mǎn)足社會(huì)的實(shí)際需求，應(yīng)積極引入智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)全過(guò)程的精確控制，進(jìn)一步提高機(jī)械電子生產(chǎn)的質(zhì)量及效率，使機(jī)械電子工程逐步朝信息化、智能化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展。目前，用于機(jī)械電子工程中的智能控制技術(shù)包括集成自動(dòng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測(cè)控制、模糊控制、專(zhuān)家控制與魯棒控制，未來(lái)，機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展依然需要智能控制技術(shù)的支持，在保障生產(chǎn)安全，生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)制造更多經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也能促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。