智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

代士超

（河北廣播電視臺(tái)器材財(cái)置服務(wù)中心，河北石家莊，050000）

0 引言

在科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，各個(gè)領(lǐng)域?qū)茖W(xué)技術(shù)的需求也在不斷增加。特別是在智能技術(shù)愈加成熟的時(shí)期，自動(dòng)化已經(jīng)逐漸被智能化技術(shù)所取代，人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等成為了未來(lái)主流應(yīng)用技術(shù)，智能控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域也有十分好的發(fā)展前景。在機(jī)械工程建設(shè)之初，很多人并不看好智能控制技術(shù)，認(rèn)為智能技術(shù)沒(méi)有自動(dòng)化技術(shù)成熟。誠(chéng)然，我國(guó)智能（乃至全球）智能控制技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，所謂的智能技術(shù)是在自動(dòng)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的智能操控，并未理念上“完全智能化”。而基于自動(dòng)化的智能控制技術(shù)，則可以有效提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)質(zhì)量，也是機(jī)械電子工程未來(lái)發(fā)展的主要方向，并且會(huì)更加智能化。

1 智能控制技術(shù)相關(guān)概述

1.1 基本理念

智能控制技術(shù)包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)、電子信息學(xué)、人文科學(xué)等。在當(dāng)今機(jī)械電子工程領(lǐng)域中有著極大的效益，并且施工范圍也更加廣泛，通過(guò)融入各類工程理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)解決各類問(wèn)題。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，智能控制技術(shù)利用計(jì)算機(jī)軟件和生物學(xué)內(nèi)容制造出帶有“思想”的設(shè)備，模仿人類大腦和肢體功能，從而科學(xué)的控制電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化操作，極大的降低了對(duì)人力的依賴性。在實(shí)際使用當(dāng)中，通過(guò)合理展開數(shù)據(jù)處理、信息傳輸可以實(shí)現(xiàn)智能化操作，而這與計(jì)算機(jī)終端性能有著直接關(guān)系。智能技術(shù)在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛，可以完成很多的人類工作，發(fā)展空間非常大。從發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，智能控制技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，依然有待進(jìn)一步完善和研究。

1.2 發(fā)展階段

智能控制技術(shù)總共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段，也是萌芽階段（20世紀(jì)中期），該階段專家學(xué)者對(duì)智能控制系統(tǒng)展開了初步研究，并構(gòu)建了智能控制模型，受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，實(shí)際使用效果并不明顯；第二階段，發(fā)展階段（20世紀(jì)末期），在部分生產(chǎn)活動(dòng)中展開了初步實(shí)踐，主要是軍事領(lǐng)域，此時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展較為迅速，機(jī)械電子語(yǔ)言編程技術(shù)已經(jīng)取得了一定發(fā)展；第三階段，進(jìn)一步發(fā)展階段（21世紀(jì)），智能控制技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)相結(jié)合，并具有了更好的支撐平臺(tái)，特別是在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，人工智能技術(shù)的應(yīng)用愈加廣泛，甚至已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活當(dāng)中。

2 機(jī)械電子工程相關(guān)概述

2.1 基本理念

機(jī)械電子工程作為計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子等技術(shù)的綜合體，可以有效將傳統(tǒng)機(jī)械工程、電子信息技術(shù)進(jìn)行有效融合，可以讓電子、機(jī)械、信息之間有著更加緊密的聯(lián)系，在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，機(jī)械電子工程可以結(jié)合機(jī)械原理、借助電子工程知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善。相比傳統(tǒng)機(jī)械工程，機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)思想更加精細(xì)，讓產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變得更加集成、簡(jiǎn)單，功能性更強(qiáng)。并對(duì)功能模塊展開合理、科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高機(jī)械制造加工水平。

2.2 發(fā)展階段

與智能控制工程一樣，機(jī)械電子工程同樣經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：第一階段，手工加工階段，此時(shí)的工具與設(shè)備相對(duì)落后，主要是依靠人力進(jìn)行操控，生產(chǎn)質(zhì)量與供給量受到了極大的限制，來(lái)在這一定程度上迫使人們研究更加高效的機(jī)械加工技術(shù)，推動(dòng)機(jī)械電子工程的發(fā)展；第二階段，流水線加工階段，此時(shí)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用十分廣泛，并融入了自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效益不斷提高，但是這種方法只適合批量生產(chǎn)，無(wú)法滿足市場(chǎng)的個(gè)性化要求；第三階段，機(jī)械電子工程階段，此時(shí)由于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械電子工程的應(yīng)用愈加廣泛，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率、降低了生產(chǎn)周期，并可以時(shí)間個(gè)性化生產(chǎn)、完善了產(chǎn)品性能。

3 智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

3.1 智能集成控制

使用智能集成技術(shù)可以有效對(duì)機(jī)械電子工程進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，發(fā)揮各類電子機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，讓各類設(shè)備和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，從而提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。再者，智能集成技術(shù)還能夠有效對(duì)各類設(shè)備運(yùn)行信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，結(jié)合人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)自動(dòng)選擇更加有效的控制方法，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)的統(tǒng)一操作?，F(xiàn)如今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，智能集成控制技術(shù)也得到了進(jìn)一步的改進(jìn)與優(yōu)化，科研人員在原有的控制系統(tǒng)上，研發(fā)出了柔性智能集成控制系統(tǒng)，在數(shù)控機(jī)床和機(jī)械電子領(lǐng)域中應(yīng)用新型的集成控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)車間、一個(gè)管理人員即可，甚至是無(wú)人值守，從而更加高校、科學(xué)的完成產(chǎn)品制造與生產(chǎn)。

3.2 智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)相比自動(dòng)化控制系統(tǒng)增加了“智能化”生產(chǎn)理念，其主要應(yīng)用了人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而對(duì)機(jī)械電子工程運(yùn)行流程展開智能化模擬與智能控制，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)模仿人腦和肢體語(yǔ)言，展開仿人類的機(jī)械操作。在運(yùn)營(yíng)原理主要是通過(guò)智能控制系統(tǒng)模擬人類大腦運(yùn)行思維，智能的收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并將這些信息二次利用，充分發(fā)揮信息價(jià)值。在信息時(shí)代下，社會(huì)生產(chǎn)智能化已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。在機(jī)械電子工程中融入人工智能技術(shù)，可以有效提高生產(chǎn)效率，不僅能夠降低人工勞力，還能夠避免出現(xiàn)人為因素帶來(lái)的負(fù)面問(wèn)題，采用智能、規(guī)范的生產(chǎn)流程，從而有效的降低實(shí)際生產(chǎn)成本。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模仿了人類的神經(jīng)系統(tǒng)，具有很多的神經(jīng)元，而大腦可以有效控制這些神經(jīng)元，實(shí)現(xiàn)對(duì)全身的控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要是模仿了該理念，雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有人腦那么多的神經(jīng)元，但是也可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)智能操控系統(tǒng)。通過(guò)構(gòu)建完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，對(duì)某個(gè)區(qū)域各類機(jī)械電子設(shè)備進(jìn)行控制，從而提高控制效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制終端能夠?qū)Ω鱾€(gè)神經(jīng)元進(jìn)行統(tǒng)一控制和處理，之后將處理完成后的信息反饋給神經(jīng)元，神經(jīng)元會(huì)支配各個(gè)機(jī)械電子設(shè)備執(zhí)行相關(guān)指令。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能控制的關(guān)鍵點(diǎn)，更是未來(lái)機(jī)械電子工程發(fā)展的重要趨勢(shì)。

例如，當(dāng)今數(shù)控設(shè)備主要是欠缺信息識(shí)別、處理等功能，需要人工控制才能夠更好的完成相關(guān)操作，而加入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之后，工作人員只需要調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，之后即可完全由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控，不需要人為因素的干擾。

3.4 魯棒性

魯棒性是機(jī)械電子工程智能控制的重要特性與參數(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，魯棒性實(shí)則就是指設(shè)備在受到外界干擾的情況下，控制系統(tǒng)依然可以保持原有的運(yùn)行性能，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制，該種特性對(duì)提高機(jī)械電子工程運(yùn)行穩(wěn)定、安全有著重要意義。因此，在推動(dòng)機(jī)械電子工程發(fā)展過(guò)程中，必須要重視魯棒性的積極作用。對(duì)于柔性臂軌跡制造來(lái)說(shuō)，通常可以采用滑膜結(jié)構(gòu)展開控制，并在此基礎(chǔ)上研究出慢變控制器，結(jié)合Hx控制理論，開發(fā)出魯棒控制器，這樣即可優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)。也正是如此，工作人員展開操作軌跡模擬研究環(huán)節(jié)展開補(bǔ)償控制計(jì)算當(dāng)中，需要采用補(bǔ)償控制算法，保證滑膜結(jié)構(gòu)和Hx控制理論實(shí)現(xiàn)組合性控制，并保障控制系統(tǒng)在目標(biāo)軌跡運(yùn)行中的控制精度。

3.5 模糊控制工程

在傳統(tǒng)機(jī)械工程運(yùn)行中，由于整個(gè)工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、生產(chǎn)步驟繁多，導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程操作十分繁瑣，從而給工作人員提高了工作量，嚴(yán)格阻礙了生產(chǎn)效率提升。工作人員希望在傳統(tǒng)控制形式下構(gòu)建控制模型，從而對(duì)機(jī)械電子工程進(jìn)行自動(dòng)控制，但實(shí)際效果并不理想。而智能控制工程的發(fā)展，人們通過(guò)應(yīng)用模糊控制理論實(shí)現(xiàn)電子工程自動(dòng)化的研究，在實(shí)踐當(dāng)中取得了不錯(cuò)的效益。模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制理論有著很大的差異性，需要保證機(jī)械控制的絕對(duì)精準(zhǔn)，將生產(chǎn)誤差控制在合理范圍內(nèi)，這樣即可讓相關(guān)控制工作在標(biāo)準(zhǔn)范圍下展開，降低了自動(dòng)控制難度。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，需要工作人員明確誤差的合理控制范圍，這樣模糊控制技術(shù)才能夠更加精準(zhǔn)的控制機(jī)械電子工程運(yùn)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，智能技術(shù)會(huì)逐漸取代自動(dòng)化技術(shù)，成為機(jī)械電子工程中的主流技術(shù)之一。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)智能控制技術(shù)、機(jī)械電子工程技術(shù)的研究，提高智能技術(shù)的適應(yīng)性，保障智能控制技術(shù)的應(yīng)用效能。