淺談控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用

毛彩俠

摘 要：控制工程是機電一體化的關(guān)鍵組成部分，能直接影響整個機械電子工程的實際運行。本文闡釋了控制工程應(yīng)用于機械電子工程中的具體內(nèi)容，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：控制工程；機械電子工程；柔性臂；數(shù)字控制機床

前言

科學(xué)技術(shù)與社會經(jīng)濟的進(jìn)步發(fā)展中，機械電子相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展促進(jìn)信息化與智能化的實現(xiàn)，其時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。對于現(xiàn)代社會來講，技術(shù)操作者把電子信息相關(guān)技術(shù)融合在機械電子相關(guān)技術(shù)中，基于控制系統(tǒng)把機械電子工程的內(nèi)容進(jìn)行合理設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)更為優(yōu)質(zhì)的精準(zhǔn)性和安全性，這能夠切實推動國民經(jīng)濟的進(jìn)步與發(fā)展。

1 控制工程的含義

控制工程指的是在信息技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合的條件下，以控制理論為基本指導(dǎo)思想，實現(xiàn)對機械操控的自動化管理過程，此即為控制工程的基本涵義。近年來，隨著控制理論和技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，控制技術(shù)得到了進(jìn)一步普及和應(yīng)用，在許多大型機械的制造過程中發(fā)揮著不可替代的作用，充分實現(xiàn)了自動化操作流程和管理模式[1]。機械電子工程是機械工程和電子工程的總稱，相對于傳統(tǒng)的機械工程而言，機械電子工程以其融合性和綜合性等特征，對產(chǎn)品的生產(chǎn)效能和工作性能都有一個巨大的提升。受各種技術(shù)的影響，機械電子工程技術(shù)的好壞將決定整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

2 控制工程的基本作用

首先，控制工程與傳統(tǒng)的機械工程不同，機械電子工程的設(shè)計對象是實踐性合同；面對自身的核心技術(shù)和多種應(yīng)用方式，控制工程通過策略化來實現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)，具備極強的操作性和應(yīng)用性。其次，控制工程具備優(yōu)良的使用性能和便捷的操作方式、簡單的空間結(jié)構(gòu)，可以解決復(fù)雜的問題，通過全面的綜合機械技術(shù)進(jìn)行理論的論證和實踐運用以達(dá)到理想的效果。最后，現(xiàn)代控制理論主要依據(jù)空間線性方程，探究和解決多輸入與非線性等常規(guī)問題，特別是在機械工程活動中尤為重要，這也為控制工程的廣泛應(yīng)用奠定了良好的理論技術(shù)支持，是實現(xiàn)科學(xué)化生產(chǎn)的理論技術(shù)支撐。

3 控制工程在機械電子工程中的具體應(yīng)用

3.1 高速液壓機

當(dāng)前液壓機的發(fā)展主要是速度與壓力方面，可是因為速度、壓力層面的逐漸提升，需要承受的壓力不斷增加，慣性作用就更大，致使系統(tǒng)中的所有機體的運行更加緩慢，運行效率走低的狀況，為此，通常會應(yīng)用預(yù)測控制的方式，預(yù)測控制能將這一狀況解決掉，預(yù)測控制的機理就是在問題產(chǎn)生之前針對所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建預(yù)測模型，基于預(yù)測模型的輸出計算誤差，使用計算機算出結(jié)果，明確控制器的位置，實現(xiàn)提前進(jìn)行控制的目標(biāo)，這種方式通常都是用在數(shù)控信息比較少的現(xiàn)象中，且沒有外力因素進(jìn)行干擾，這樣所輸出的數(shù)據(jù)信息更加精準(zhǔn)。

3.2 柔性臂的軌道跟蹤

在諸多外力因素影響之下，依然能夠保持不變的控制系統(tǒng)是魯棒，因此魯棒在工業(yè)現(xiàn)場當(dāng)中的應(yīng)用是關(guān)鍵的指標(biāo)，其是控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，是控制工程應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)當(dāng)中的前提，柔性臂是針對參數(shù)系統(tǒng)的輸入與輸出，最為關(guān)鍵的特征就是綜合了大幅度的運行以及小幅度的彈性震動，由于運動的復(fù)雜性與特殊屬性，更會遭遇諸多未明確因素的影響，因此控制柔性臂是非常困難而復(fù)雜的，這個時候需要使用架設(shè)模擬的方式進(jìn)行解決，針對未明確因素，使用軌跡控制計算法，讓系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地追查到目標(biāo)運行軌跡的形態(tài)，以實現(xiàn)精準(zhǔn)有效的處理。

3.3 機械消磨的精良程度控制

在整個機械電子工程當(dāng)中，消磨過程當(dāng)中如果能夠軸向、縱向一起實施，那么零件精良程度就能達(dá)標(biāo)，在針對機械消磨精良程度控制工作中使用專家控制體系，在消磨處理過程當(dāng)中，很有可能會出現(xiàn)多種形式的誤差。

3.4 機械加工處理

機械加工處理過程較為復(fù)雜，因此使用常規(guī)控制方式來構(gòu)建數(shù)學(xué)控制模型是非常困難的，也無法實現(xiàn)要求的精準(zhǔn)程度，自動控制無法實現(xiàn)理想的成效，鑒于此需要在實際加工過程中使用模糊控制，模糊控制能夠把原本繁復(fù)的轉(zhuǎn)化成更加精簡的控制方式，計算方式也會更為靈活，模糊計算方式無需針對控制對象實施精準(zhǔn)的數(shù)字描述，只需要輸入對應(yīng)的測量數(shù)值，以及設(shè)定好的變化條件，就能夠計算出最為優(yōu)質(zhì)的輸出數(shù)值，當(dāng)前很多機械電子工程項目中都使用模糊控制的方式，已經(jīng)獲得非常可觀的成效，其提升加工處理工作的效率，更推動了控制工程的進(jìn)步與發(fā)展。

3.5 數(shù)字控制機床

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制如同人類的大腦一般，由無數(shù)個神經(jīng)元共同連接而組成，大腦基于對這些神經(jīng)元的有效支配來實現(xiàn)對身體的有效控制，神經(jīng)元在構(gòu)造、功能等層面上的表現(xiàn)較為簡單，可是整體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的確非常復(fù)雜。神經(jīng)系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是其可以針對信息數(shù)據(jù)等進(jìn)行大規(guī)模、有效的加工處理，并且這個神經(jīng)系統(tǒng)能夠?qū)θ祟惔竽X進(jìn)行模仿，基于現(xiàn)代信息化與智能化的導(dǎo)向，在自動化控制領(lǐng)域中具有良好的發(fā)展前景，其將來一定會獲得巨大的創(chuàng)新發(fā)展，神經(jīng)系統(tǒng)會更加健全與完善，能夠滿足人類更加具體的要求。

3.6 控制工程在智能控制系統(tǒng)方面的運用

智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)是通過整合人工智能和云計算技術(shù)來實現(xiàn)智能控制操作的。以人工來模擬機械電子的有關(guān)操作方式，使得機械電子可以像人那樣進(jìn)行數(shù)據(jù)操控的工作；另一方面，智能控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)機器人如同人一樣的思維模式，從事有關(guān)數(shù)據(jù)操控和管理等工作。智能控制結(jié)合人工智能使得機械化的生產(chǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實。再者基于生物學(xué)基礎(chǔ)，電子網(wǎng)絡(luò)控制以看似簡單的組合方式匯聚成煩瑣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和操作，使得實際生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)模式得到優(yōu)化和提升，取得了非常好的控制效果。

4 結(jié)束語

控制工程在機械電子工程中的地位是不可或缺的，對機械電子工程的現(xiàn)代化應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。伴隨著控制理念和技術(shù)的不斷更新和完善，控制工程與機械電子技術(shù)的結(jié)合是時代發(fā)展的必然趨勢。本文對控制工程在機械電子技術(shù)中的運用做了大量的探究，提出了具體的方案和措施，以期推動我國工業(yè)體系的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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