控制工程在機械電子工程中的應用

郭陳旭，王林霞

（山東海德生化設備科技有限公司 山東 濰坊 261200）

1 引言

在我國經(jīng)濟與科技水平快速增長的背景下，機械電子工程也得到了快速發(fā)展，其正不斷向著機械化、多元化以及智能化的方向發(fā)展。在此種現(xiàn)象下，在機械電子工程之中，控制工程具有更為顯著的功效，人們在對機械電子工程給予極大關(guān)注的同時，也應提高控制工程的發(fā)展，推動機械電子工程行業(yè)的快速發(fā)展[1]。

2 機械電子工程與控制工程概述

機械電子工程從字面意義上而言，其既具備電子信息，同時也具備機械特征。在日常應用過程中，機械電子工程會涉及到大量學科與領域，其不僅需要工作人員具備較強的計算機模塊處理水平，還需要其可以具備系統(tǒng)化的工程設計能力，保證機械電子工程行業(yè)逐漸向現(xiàn)代智能化方向發(fā)展。

控制工程則是一款可以有效運用網(wǎng)絡技術(shù)對工程過程開展自動化信息管理的技術(shù)，利用計算機設備，控制工程技術(shù)可以對各類設計性問題以及參數(shù)進行模擬，而后通過計算機云計算的形式，可以對各項關(guān)鍵性信息數(shù)據(jù)開展輸入與輸出，對最終結(jié)果進行核算，從而有效解決工程運行之中存在的問題，對工程質(zhì)量進行嚴格把控。

3 機械電子工程現(xiàn)狀

20世紀80年代，日本已經(jīng)具備了無人化工廠，發(fā)展至今，其機械電子工程相關(guān)技術(shù)已經(jīng)十分嫻熟，在全世界都處于領先位置。而我國目前機械電子工程出現(xiàn)的時間較短，無論等級、數(shù)量或者是檔次都與世界發(fā)達國家具備一定差距，從而導致我國十分依賴機械電子產(chǎn)品的進口，像數(shù)控機床等。我國如今數(shù)控機床應用比率遠遠不及發(fā)達國家的覆蓋應用率。

目前，我國機械電子技術(shù)無法滿足現(xiàn)有工程的需求，機械電子工程自身對智能性、控制性的需求較高，從而必須在機械電子工程之中科學地應用控制工程，在工程實踐過程中將知識層次與體系進行有效融合，保證工程行業(yè)的深入發(fā)展。我國機械電子工程正處于飛速發(fā)展的時期，發(fā)展前景十分廣闊，隨著科技的發(fā)展，其理論與技術(shù)必定會有質(zhì)的飛躍[2-3]。

4 控制工程在機械電子工程中應用的優(yōu)勢

控制工程技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，其具有極強的可操作性與可應用性，與此同時，機械電子工程中的設計對象往往都是實踐性合同，可以運用策略化對預期目標進行實現(xiàn)?？刂乒こ碳夹g(shù)自身操作十分快速方便、空間結(jié)構(gòu)更為簡單，具有極佳的使用性能，可以幫助人們解決十分復雜的問題，在機械電子工程之中應用控制工程可以達到十分理想的效果。如今控制理論都是將空間線性工程作為基礎，可以為機械電子工程帶來極強的技術(shù)與理論支持，達成科學化生產(chǎn)的目標。

5 控制工程在機械電子工程中的應用

5.1 模糊控制系統(tǒng)的應用

隨著控制技術(shù)的極速發(fā)展，模糊控制是在現(xiàn)有控制體系之中誕生的新技術(shù)，往往被人們應用于十分簡便的生產(chǎn)制作過程中。機械電子工程本身是一個極具復雜性的工程，如若運用傳統(tǒng)的技術(shù)手段對其進行控制，不僅僅系統(tǒng)構(gòu)建十分困難，且最終控制效果也較差。而模糊控制屬于仿生學中的一種類別，其主要是通過行為進行推理，往往是人們用于模糊現(xiàn)象過多而進行的一種復雜推理，其同時也是機械電子工程之中控制工程的另一種應用形式，具備著極大的潛力，可以針對機械電子工程之中產(chǎn)生的模糊信息進行有效處理，對工程運行過程中產(chǎn)生的溫度線性問題進行妥善解決。在此種背景下，模糊控制工程順勢而生，將其在機械電子工程之中進行合理應用，可以促使工業(yè)制造過程更加清晰明了，從而有效解決生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中誕生的問題。模糊控制系統(tǒng)的應用不需要對對象開展精準描述，僅僅利用最簡單的測量程序就可以算出最優(yōu)輸出數(shù)值，對目標進行完美控制。與此同時，在機械電子工程之中應用模糊控制系統(tǒng)還可以將編程或者程序變得簡單化，從而大幅降低生產(chǎn)難度，有效控制生產(chǎn)投入成本，只要工作人員牢牢控制技術(shù)偏差范圍，就可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的嚴格標準。

5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的應用

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是將生物學作為技術(shù)基礎構(gòu)建而成的，其主要是將多個十分簡單的網(wǎng)絡神經(jīng)元進行科學鏈接與有效分配而開展工作，從而形成一個具備高效益的網(wǎng)絡智能型整體。在神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)工作過程中，每一個網(wǎng)絡神經(jīng)元都負責不同的工作，只要將其進行科學鏈接就可以獲得一個帶有復雜性與技術(shù)性的神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)可以對帶有大量復雜關(guān)系的數(shù)據(jù)信息進行有針對性的精細化處理，帶有較強的數(shù)據(jù)信息處理的記憶功效是神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)之中最大的特征，此系統(tǒng)可以開展與人類記憶系統(tǒng)相仿的適應性學習。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在機械電子工程中的發(fā)展方向主要是區(qū)域智能化開發(fā)，將其應用于機械電子工程之中可以顯著增強工程工作效率，且保證工程產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量以及精細化程度，而如若在數(shù)控機床之中運用神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，還可以保證工作過程的效益性與安全性。

數(shù)控機床自身就是由多個電子網(wǎng)絡構(gòu)成，運用不同的連接形式可以將其最終構(gòu)成一個繁瑣的網(wǎng)絡交互系統(tǒng)，從而對數(shù)量極大的復雜數(shù)據(jù)信息進行妥善處理，完成自我學習與辨識的功能，為數(shù)據(jù)的誕生提供安全可靠的自動化設備保障。與此同時，神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)自身包含產(chǎn)品的切削、組合以及清潔等功效，可以有效降低工程生產(chǎn)投入成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

5.3 智能控制系統(tǒng)的應用

當計算機技術(shù)與控制技術(shù)發(fā)展到某一程度之后，在機械電子工程之中智能控制系統(tǒng)就被正式投入應用，保證生產(chǎn)過程的智能化。智能控制系統(tǒng)可以依據(jù)人類的思維模式，開展帶有擬人性的操作流程，對有關(guān)數(shù)據(jù)信息進行自動精準獲取，并保證生產(chǎn)過程的智能化。智能化控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的功效在于其可以模擬人腦的控制機構(gòu)，促使自動控制系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)信息進行獲取、整理以及分析。在機械電子工程之中應用智能控制系統(tǒng)，不僅可以大幅提高生產(chǎn)工作的效率，且與人工生產(chǎn)相比，智能控制系統(tǒng)還具備可控性與標準性，可以保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。與此同時，在企業(yè)運用智能控制系統(tǒng)時，還可以對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行精準控制，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，可以極大程度地降低人力、物力成本，提高經(jīng)濟效益。

5.4 預測控制系統(tǒng)

在機械電子工程中應用預測控制系統(tǒng)，可以對最終預測成效進行準確控制，從而保證產(chǎn)品可以滿足施工與生產(chǎn)的需求。例如高速液壓機，隨著工程行業(yè)需求的大幅提升，人們逐漸對高速液壓機自身的性能提出了更為嚴苛的要求，需要設備大幅度提高自身運轉(zhuǎn)速度并可以承擔更大的負荷。在此種情況下，企業(yè)就可以應用預測控制系統(tǒng)之中的模擬功效，對高速液壓機自身可以承受的負荷進行合理預測，同時其中的預測功效也可以將高速液壓機工作過程中的誤差、控制器輸出功能以及超負荷的沖擊力進行科學計算，嚴格控制設備工作過程，最大程度降低因超負荷或誤差帶來的工作誤差，保證設備正常工作。

5.5 柔性機械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)

柔性機械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)是機械電子工程之中控制工程的最直觀體現(xiàn)，同時也是其最關(guān)鍵的構(gòu)成部分。柔性機械臂自身重量較低、材料用量少且消耗能源偏低，利用關(guān)節(jié)之間具備的柔性，可以實現(xiàn)很多高難度的快速動作，完美實現(xiàn)人機共同作業(yè)，極大程度地保證了工作人員的作業(yè)安全。柔性機械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)通常情況下有快變與慢變兩種控制形式，因其為分布式參數(shù)系統(tǒng)，從而其需要較強的耦合性。將慢變與快變兩種控制器進行科學結(jié)合，可以對柔性機械臂進行精準控制，從而保證工作的流暢性。

5.6 集成自動控制系統(tǒng)

集成自動控制系統(tǒng)自身發(fā)展時間較長，如今的控制系統(tǒng)是在原有自動控制系統(tǒng)上不斷經(jīng)過優(yōu)化與完善得來的。在機械電子工程之中其往往作用于機械生產(chǎn)加工中，從而完美實現(xiàn)高效率與高標準的自動機械加工流程，形成一條自動化加工流水線。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，如今很多工程企業(yè)之中都保留了集成自動控制系統(tǒng)，有效控制程序的輸出與輸入，保證機械生產(chǎn)制造過程的高效率與高質(zhì)量。

5.7 魯棒性控制系統(tǒng)

魯棒性控制系統(tǒng)被人們定義為在外界環(huán)境的不斷影響下，其某一性能始終保持不變，正是因為此種特殊性能，導致機械電子工程之中魯棒性系統(tǒng)具有極為廣泛的運用。尤其是在柔性臂系統(tǒng)之中，魯棒性系統(tǒng)可以對系統(tǒng)控制器中的結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)，模擬操作過程的軌跡，并對補償控制進行計算，從而保證控制系統(tǒng)可以對已經(jīng)設定的程序與運行軌跡進行精準、嚴格控制。

6 機械電子工程中控制工程未來的發(fā)展

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，如今控制工程行業(yè)正在逐漸進步，且已經(jīng)在各個工業(yè)生產(chǎn)領域之中被廣泛應用，在機械電子工程之中應用控制工程，不僅可以保證工作進程的穩(wěn)定性，還可以有效提升工作效率。

在未來的發(fā)展過程中，控制工程會變得愈發(fā)科技化與創(chuàng)新化，并且會更廣泛地應用于機械電子工程，保證自身性能逐漸向?qū)嵱没较虬l(fā)展。與此同時，控制工程還應向著更環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，保證工業(yè)產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展[4-7]。

7 結(jié)語

為了順應科技的快速發(fā)展，在機械電子工程之中應用控制工程是社會發(fā)展的最終趨勢，其不僅可以顯著增強社會生產(chǎn)力，還可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本投入，保證企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。如今，機械電子工程正向著智能化、自動化以及綠色化的方向快速發(fā)展，而控制工程的應用可以為其發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持，奠定良好基礎。