探討在電子工程中控制工程的應(yīng)用價(jià)值

王保云

【摘 要】在科技的不斷發(fā)展以及信息技術(shù)的革新的背景下，機(jī)械電子行業(yè)也得到了前所未有的發(fā)展，隨著市場競爭的不斷加強(qiáng)，機(jī)械電子必將面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，機(jī)械電子之間已經(jīng)由傳統(tǒng)的能量的連接轉(zhuǎn)為智能化的連接形式。因此就要求我們對于機(jī)械電子工程中給予足夠的重視。我們需要在掌握最新發(fā)展動態(tài)的前提下，積極采用新技術(shù)，使二者之間的聯(lián)系更加緊密。

【關(guān)鍵詞】電子工程；控制工程；應(yīng)用價(jià)值

改革開放之后，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科技快速發(fā)展，綜合國力顯著提升，為迎合時(shí)代的發(fā)展，滿足社會經(jīng)濟(jì)體制變遷需求，企業(yè)需要進(jìn)行技術(shù)改革，研究新技術(shù)，分析新理論，提高技術(shù)水平與能力。調(diào)查研究顯示，控制工程為機(jī)械電子工程的發(fā)展創(chuàng)造了條件，同時(shí)，機(jī)械電子工程的快速發(fā)展也為控制工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，因此，研究控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，提出一點(diǎn)建議與思考十分必要。

1控制工程與機(jī)械電子工程的概述

1.1控制工程概述

控制理論最早追溯于18 世紀(jì)英國科技革命，在蒸汽機(jī)的發(fā)明后，科學(xué)家嘗試一種基本控制原理--離心式非錘調(diào)速器原理用于控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速，突破了原動力為蒸汽機(jī)的機(jī)械格局。經(jīng)過越來越多的電氣工程師的努力研究和科學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)的更加系統(tǒng)科學(xué)的控制分析系統(tǒng)。

進(jìn)人21 世紀(jì)，IT 產(chǎn)業(yè)成為了世界的一大發(fā)展熱門，得到了蓬勃發(fā)展，主要包括以通信技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。IT行業(yè)的基礎(chǔ)可以說是控制技術(shù)，其慢慢地作為一門基礎(chǔ)性科學(xué)收到眾多人的學(xué)習(xí)。控制技術(shù)的各種思想理論，如穩(wěn)定性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、反饋等，受到了重點(diǎn)推廣應(yīng)用。部分學(xué)者認(rèn)為，控制工程和控制理論雖然是一種基礎(chǔ)學(xué)科，但可作用于各個科學(xué)領(lǐng)域，包括人文學(xué)科領(lǐng)域，控制理論和控制工程已變成系統(tǒng)全面的方法論和方法論。

1.2機(jī)械電子工程概述

機(jī)械電子工程，顧名思義可理解為機(jī)械工程與電子工程的結(jié)合，即“機(jī)電一體化”，作用是制作性能更好的產(chǎn)品。有學(xué)者認(rèn)為，機(jī)械電子工程涵蓋電氣工程、機(jī)械工程、整體系統(tǒng)技術(shù)，并將幾種工程相結(jié)合進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)。機(jī)械電子工程主要技術(shù)可包括自動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)。自動控制技術(shù)主要有效實(shí)踐于控制工程和控制理論，結(jié)合系統(tǒng)的硬軟設(shè)備達(dá)到對目標(biāo)的有效控制。機(jī)械電子工程的核心可認(rèn)為是機(jī)械技術(shù)，其作為載體，支撐著機(jī)械電子工程，而其他技術(shù)滲透和影響著機(jī)械技術(shù)。檢測傳感技術(shù)主要功能是檢測和測量被控制或監(jiān)測對象的參量，測量精度對系統(tǒng)的特性有直接影響。電子技術(shù)運(yùn)用電子器件、電子學(xué)理論和機(jī)械元件，根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)并制造具有一定功能的電子產(chǎn)品，目的是應(yīng)用于機(jī)械電子工程。

2電子工程中控制工程的應(yīng)用價(jià)值

2.1專家控制

專家控制系統(tǒng)在電子工程中的應(yīng)用價(jià)值主要是對磨削過程實(shí)現(xiàn)動態(tài)智能補(bǔ)償控制。在螺距生產(chǎn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)螺距生產(chǎn)的高質(zhì)量與高效率，精密絲杠磨削必須要確保螺距生產(chǎn)的精度較高，而達(dá)到這一目的前提條件是工件在消磨過程中縱向和軸向運(yùn)動必須同步。在普通螺紋磨床生產(chǎn)中，工件消磨縱向和軸向運(yùn)動是否能夠同步不僅受工件磨削所處的生產(chǎn)環(huán)境溫度、熱變形、磨削力的影響，還受機(jī)械傳動的影響，因?yàn)榭v向和軸向運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)途徑是機(jī)械傳動，由機(jī)械傳動對工件精度控制帶來的誤差更是不容忽視。專家控制系統(tǒng)的主要目的是控制磨削過程的磨削量，并在磨削達(dá)到一定程度是就進(jìn)行補(bǔ)償，從而有效減少螺距的誤差。專家控制系統(tǒng)將磨削加工過程中的誤差特征作為參量，綜合考慮多種因素，根據(jù)工程的具體情況設(shè)定一套與之匹配的控制規(guī)則，以滿足工程要求。

2.2預(yù)測控制

預(yù)測控制在電子工程中的價(jià)值是解決液壓機(jī)系統(tǒng)超調(diào)變大、精度下降的問題。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓機(jī)技術(shù)逐漸呈現(xiàn)出一種高壓、高速化的發(fā)展趨勢，極大地提高了液壓機(jī)的工作效率與工作質(zhì)量，但是隨之帶來的是液壓機(jī)的負(fù)載慣性不斷增大，直接導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)變大、精度下降，給工程造成負(fù)面影響。預(yù)測控制達(dá)到控制目的有如下三個步驟：首先，要建立預(yù)測模型，其依據(jù)是系統(tǒng)輸入的歷史數(shù)據(jù)，包括采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)與之前的數(shù)據(jù)；然后需要預(yù)測模型生成預(yù)測輸出值，并進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，計(jì)算的是系統(tǒng)誤差發(fā)生的變化率；最后得出預(yù)測計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)一步確定控制器輸出，從而達(dá)到提前對液壓機(jī)系統(tǒng)控制的目的。實(shí)踐證明，預(yù)測控制可以有效解決液壓機(jī)負(fù)載慣性增大帶來的不良后果，不管是在外界因素影響還是在數(shù)據(jù)比較少的情況下均可使用，并可以獲得較好的預(yù)測效果。

2.3魯棒控制

魯棒控制的價(jià)值是實(shí)現(xiàn)對柔性機(jī)械臂進(jìn)行控制，使其能夠更加準(zhǔn)確地跟蹤目標(biāo)軌跡。魯棒性指的是控制系統(tǒng)即使在多種因素干擾的情況下，其部分性能或指標(biāo)仍可以保持不變，這一特性成為控制系統(tǒng)能否用于工業(yè)現(xiàn)場的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。柔性機(jī)械臂是強(qiáng)耦合、非線性的多輸入輸出的分布參數(shù)系統(tǒng)，具有大幅度整體運(yùn)動與小幅度性振動相互融合的特征，因此，再加上其他因素的影響，柔性機(jī)械臂的控制難度較大?；诩僭O(shè)模態(tài)法和奇異攝動理論將整個系統(tǒng)拆分為慢變以及快變子系統(tǒng)，魯棒控制用于快變子系統(tǒng)當(dāng)中，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器，從而消除振動和其他不確定因素帶來的影響。

2.4模糊控制

模糊控制可以建立精確的數(shù)學(xué)模型，使輸出值更加準(zhǔn)確，其控制效果十分明顯。由于許多機(jī)械的加工過程比較復(fù)雜，使用一般的控制方法很難滿足機(jī)械加工的要求，而使用自動控制的方法依然未能達(dá)到控制的最佳效果。模糊控制可以將機(jī)械加工的一些復(fù)雜問題簡化，靈活使用構(gòu)造算法，讓控制編程更加簡單。利用模糊控制方法只需要將測量值、設(shè)定的偏差和偏差變化率直接輸入，就可以得到較為準(zhǔn)確的控制輸出值。

2.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的基本組成要素是神經(jīng)元，是控制領(lǐng)域基于仿生學(xué)思想探索出來的一種新的物理系統(tǒng)的描述方式，將比較復(fù)雜的系統(tǒng)用相對簡單的方式描述出來，便于人們理解。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理范圍較廣且工作量大，除此之外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化功能也不可小覷，這種功能具有類似于人腦的自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)能力，因此在電子工程中被廣泛應(yīng)用于控制工程的內(nèi)容之中。比如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用，為了有效避免因切削過程的不可預(yù)估性給機(jī)械加工帶來的損失，提高風(fēng)險(xiǎn)識別能力與處理能力，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制為數(shù)控機(jī)床選擇較為合適的切削參數(shù)是當(dāng)前比較好的切削參數(shù)控制方法。

3結(jié)束語

總而言之，我國科技發(fā)展迅速，控制工程技術(shù)作為一種應(yīng)用技術(shù)，在工業(yè)發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵性作用，為工業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，具有廣闊的發(fā)展前景，由此可見，研究控制工程，分析控制工程在電子工程中應(yīng)用的前景，進(jìn)一步研究新技術(shù)，堅(jiān)持走好每一步，是控制工程以及電子工程發(fā)展的關(guān)鍵，從而實(shí)現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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