神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用及發(fā)展探析

曾臻

摘? 要：文章針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行探究，深入分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，以期能進(jìn)一步提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)機(jī)械工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù);機(jī)械工程;智能控制

中圖分類號：TP183? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）18-0153-02

Abstract： This paper probes into the application and development of neural network technology in mechanical engineering， and deeply analyzes the characteristics of neural network technology， in order to further improve the application value of neural network technology in various fields of mechanical engineering and promote the development of mechanical engineering.

Keywords： neural network technology; mechanical engineering; intelligent control

前言

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有非線性、適應(yīng)性、并發(fā)性和儲(chǔ)存性等特點(diǎn)，包含了多種現(xiàn)代化的信息技術(shù)，需要相關(guān)操作人員結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，明確神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展方向，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)合理應(yīng)用到機(jī)械工程中，促進(jìn)機(jī)械智能化發(fā)展。

1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特征

1.1 非線性

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有非線性的特點(diǎn)，能夠由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射出多種變量和多個(gè)指令之間的關(guān)系，形成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用自身非線性的整合優(yōu)勢和擬合能力，可以直觀的展示出各個(gè)元素間的聯(lián)系，并進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和儲(chǔ)存，能夠根據(jù)變量的特性做分類處理，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更大的使用價(jià)值。

1.2 適應(yīng)性

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，在經(jīng)過系統(tǒng)的訓(xùn)練后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對大規(guī)模的信息數(shù)據(jù)進(jìn)歸納處理，因自身的適應(yīng)力較強(qiáng)，在分析和處理信息時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的兼容性和儲(chǔ)存性，能夠容納大量的信息。同時(shí)，在對信息處理過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠結(jié)合信息之間的聯(lián)系，分析信息的特點(diǎn)，進(jìn)行分類處理，儲(chǔ)存有用的信息，使信息系統(tǒng)不斷優(yōu)化，提升自身的信息適應(yīng)能力和分析處理能力。

1.3 并發(fā)性

現(xiàn)代化的信息技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息的采集和處理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理時(shí)，能夠提高信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，處理變量和指令都是由系統(tǒng)直接發(fā)出的，統(tǒng)一進(jìn)行工作，這種規(guī)范化的操作模式能夠有效提高信息處理的效率。但當(dāng)信息數(shù)據(jù)比較復(fù)雜時(shí)，就會(huì)影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的質(zhì)量。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效地規(guī)避這一問題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并發(fā)性的特點(diǎn)，能夠自主完成對相應(yīng)信息的處理任務(wù)，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理信息的方式不同，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的單獨(dú)處理，提高對信息數(shù)據(jù)的分析和處理效率。

1.4 儲(chǔ)存性

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)除了具有非線性、適應(yīng)性、并發(fā)性的特點(diǎn)，還具有儲(chǔ)存性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對信息的收集和處理。區(qū)別于其他的信息處理系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在儲(chǔ)存信息中，根據(jù)信息的特點(diǎn)和類別進(jìn)行規(guī)范化、科學(xué)化的精細(xì)處理，確保在輸入相關(guān)信息時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠依據(jù)提示的內(nèi)容，快速查找到對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，并完成傳輸任務(wù)。同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還能實(shí)現(xiàn)信息之間的調(diào)動(dòng)，對于不完整的信息內(nèi)容，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以結(jié)合相關(guān)的信息進(jìn)行分析，對缺失的信息內(nèi)容找到對應(yīng)的信息[1]。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用

2.1 故障診斷

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠及時(shí)掌握合理的方式對信息進(jìn)行分析和處理，盡可能在較短的時(shí)間內(nèi)有效解決問題。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也經(jīng)常被應(yīng)用在機(jī)械工程故障診斷中。在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)排除系統(tǒng)故障時(shí)，借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化、自動(dòng)化的特征，對系統(tǒng)故障情況進(jìn)行深入分析，能夠更加精準(zhǔn)的診斷出機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)此故障的成因。在進(jìn)行設(shè)備故障診斷時(shí)，多是對發(fā)電系統(tǒng)和核電站系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行故障監(jiān)測，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠打破以往只依靠振動(dòng)方法來識別系統(tǒng)故障的方式，創(chuàng)新了新的監(jiān)測方式，如根據(jù)聲音傳遞的方法也能監(jiān)測出系統(tǒng)的故障，針對診斷出的故障，及時(shí)采取合理的解決措施。所以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程故障診斷中，在一定程度上能夠縮短故障排除的時(shí)間，有效地提高了診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免故障問題帶來更大的損失。

2.2 CAD技術(shù)

CAD作為機(jī)械工程中常用的一種技術(shù)軟件，應(yīng)用在機(jī)械工程中，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成繪圖、統(tǒng)計(jì)以及計(jì)算等任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以往的技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段機(jī)械工程發(fā)展的需要，而CAD技術(shù)也在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新和發(fā)展。目前CAD技術(shù)已經(jīng)逐漸突破了只能繪圖的局限，還能在原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、方案制定等多方面發(fā)揮作用。但CAD技術(shù)應(yīng)用過程中，還存在著很多問題，由于CAD系統(tǒng)不健全，導(dǎo)致知識的獲取渠道和方式單一，獲取的知識信息主要依靠專家，缺少自身的儲(chǔ)存量，而且分析和處理信息數(shù)據(jù)的時(shí)間也比較長，缺少知識獲取的時(shí)效性，不能保證機(jī)械工程的效率。尤其當(dāng)設(shè)計(jì)的問題和知識超過系統(tǒng)儲(chǔ)存的范圍時(shí)，CAD技術(shù)將不能對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，導(dǎo)致出現(xiàn)知識量不完整、不全面等問題。針對CAD技術(shù)使用中存在的不足之處，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠起到很好的規(guī)避作用，神經(jīng)信息網(wǎng)絡(luò)具有儲(chǔ)存性和并發(fā)性的特點(diǎn)，能夠兼容儲(chǔ)存大量的信息數(shù)據(jù)，并且自身的容錯(cuò)性和分析處理能力比較強(qiáng)，能夠縮短處理信息的時(shí)間，提升問題解決的準(zhǔn)確性，提高信息處理的效率。

2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同于專家系統(tǒng)通過建立和完善知識數(shù)據(jù)庫來滿足運(yùn)行需要，而是依靠訓(xùn)練樣本的訓(xùn)練對知識信息數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，利用模擬的便捷方式，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的分析和處理，充分發(fā)揮自身非線性和適應(yīng)性的特點(diǎn)，使復(fù)雜的問題逐漸簡單化。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的容錯(cuò)性很強(qiáng)，對于網(wǎng)絡(luò)連接失敗的情況，仍舊可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程機(jī)器設(shè)計(jì)中，能夠有效地提高機(jī)械設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和智能化。如在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特性，根據(jù)機(jī)械工程需要工件的材料質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)改制機(jī)床的結(jié)構(gòu)，結(jié)合機(jī)床的承重力和耐受力設(shè)計(jì)出合理的計(jì)劃方案，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)切實(shí)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到充分應(yīng)用，同時(shí)也提高了機(jī)械工程設(shè)計(jì)部門的工作效率。

2.4 智能控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，因此被廣泛應(yīng)用在機(jī)械工程機(jī)構(gòu)智能化控制中。工程結(jié)構(gòu)智能檢測系統(tǒng)包括推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)庫管理，在機(jī)械工程中，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)讀取，為數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存更多的信息資源。在這一環(huán)節(jié)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮自身強(qiáng)大的適應(yīng)性，開展自主學(xué)習(xí)模式，在規(guī)定的范圍和時(shí)間內(nèi)，完成相應(yīng)的任務(wù)。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性以及并發(fā)性的特點(diǎn)，在機(jī)械工程應(yīng)用中，能夠運(yùn)用這一特點(diǎn)，合理把控機(jī)械定位，確保機(jī)床的準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)較大的偏差問題[2]。通過應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械工程的智能化控制，對科研成果和技術(shù)創(chuàng)新具有很大的促進(jìn)作用。

3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的發(fā)展方向

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用在機(jī)械工程、電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)專業(yè)中。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又有了新的發(fā)展，在機(jī)械工程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)備故障檢測、CAD技術(shù)、繪圖設(shè)計(jì)以及智能化控制方面，在工程檢測與控制、機(jī)器人工智能化工程領(lǐng)域也有了新的突破。

3.1 工程的檢測與控制

科技的發(fā)展勢必會(huì)促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程其他領(lǐng)域。例如，在機(jī)械工程加工制造過程中，因?yàn)榧庸ぶ谱鞲鱾€(gè)環(huán)節(jié)的指標(biāo)和變量存在著隨機(jī)性和變動(dòng)性，使加工制作的環(huán)節(jié)無法順利進(jìn)行，這就需要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮非線性和適應(yīng)性的特點(diǎn)，為加工制作提供有效的解決方法。運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的分析出非線性的復(fù)雜信息內(nèi)容，根據(jù)得出的信息結(jié)果，采取合理的控制方案，發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在線控制優(yōu)勢。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到工程的檢測與控制中，能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握工程的進(jìn)展情況，在一定程度上節(jié)省了時(shí)間和勞動(dòng)力，推進(jìn)了機(jī)械智能化的發(fā)展進(jìn)程，也促進(jìn)了現(xiàn)代化技網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

3.2 機(jī)器人工智能工程

由于現(xiàn)代化信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，促進(jìn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面發(fā)展。在機(jī)械工程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)使用價(jià)值，在機(jī)械領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)不能夠適應(yīng)機(jī)械工程發(fā)展的需要，要求應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)器設(shè)備方面實(shí)現(xiàn)最佳的控制效果。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的非線性、適應(yīng)性、并發(fā)性和儲(chǔ)存性等特點(diǎn)，提升整個(gè)工程系統(tǒng)的容錯(cuò)性，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造等方面發(fā)揮最佳的使用效果，促進(jìn)機(jī)械智能化發(fā)展[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域中，對于推進(jìn)機(jī)械工程自動(dòng)化發(fā)展十分重要。需要相關(guān)操作人員結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，深入分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程各領(lǐng)域的使用價(jià)值，如在故障診斷、CAD技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)以及智能控制等方面的應(yīng)用，明確神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程檢測與控制、建立人工智能化工程等方面發(fā)展方向，不斷推進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)械智能化、自動(dòng)化發(fā)展。

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