控制工程在機械電子工程中的運用

摘 要：近幾年，機電一體化迅猛發展，技術水平不斷提升，控制工程系統也隨之更加凸顯，并對機械電子工程產生了深遠影響。文章首先介紹控制工程的內涵，然后剖析機械電子工程，最后著重探討實際運用，希望可強化這兩者之間的融合，促進生產效率的提升。

關鍵詞：控制工程；機械電子工程；運用

電子技術興起于上世紀，而機械工程擁有悠久的發展歷史，這兩者之間的融合使得機械生產發生本質性的改變。人工智能技術的出現，將機械電子工程變成了現實，并朝著智能化方向不斷發展，在這一時期，控制技術發揮著巨大的作用。

1 控制工程的內涵

控制工程建立在工程控制論之上，集計算機理論以及信息理論于一身，主要用來應對自動控制活動涌現出的工程技術問題。現階段，控制工程已得到了各個領域的高度重視，并被大面積應用在工程學科中。現代控制理論建立在狀態空間方程之上，主要圍繞多輸入與非線性等常規問題進行研究，其中在機械工業活動中的應用最為突出。

2 機械電子工程簡析

機械電子工程區別于原有的機械工業，這兩者存在顯著差別，其中機械電子工程具有顯著特點：其一，在設計層面，機械電子工程屬于綜合實踐，全面整合自身的核心內容和其它活動中的技術，借助模塊化策略實現設計目標，完成設計任務；其二，在系統層面，具有功能優良、結構簡單、便于操作和使用、所占空間較小的特點，然而這卻提升了系統的復雜性。針對這一問題，要求應全面融合機械和電子技術，最終形成理想的系統。

3 控制工程的實際運用

3.1 智能控制系統方面的運用

智能控制系統主要指將人工智能以及計算機技術進行整合，圍繞機械電子工程內部的操作流程實施人工化模擬，全面控制，讓智能機器人能夠形同人類一樣數量操作工作，同時，智能控制系統具有和人類大腦等同的思維模式，其可自主、有效收集相關數據信息。由此可知，智能控制系統與人工智能特性這兩者之間的融合，將機械化大生產變成現實，生產效率顯著提升，生產模式得到優化，并可全面監控生產操作工序，為機械制造行業節省了大量的成本。

3.2 專家控制方面的應用

精密絲杠磨削能夠迎合高精度、高可靠性的螺距生產標準，其前提條件是保證消磨操作中縱向以及軸向運動一定要同步。常規螺紋模床生產主要借助機械傳動滿足這一同步要求，存在一定的誤差，同時，磨削溫度條件、工件熱變形情況等也會制約磨削精度。而專家控制是指面向磨削過程進行智能補償控制，其基本工作原理為在磨削加工環節，全面考慮不同的誤差特征，并在此基礎之上，設定合理的控制規則，最終借助控制量補償實現降低螺距誤差這一目的。

3.3 神經網絡控制方面的運用

神經網絡控制以生物學為基礎，組合不同的網絡神經元，構成完整的網絡，各神經元雖然較為簡單，但若組合連接，將形成非常復雜、高度繁瑣的網絡系統，而神經網絡控制能夠大面積、有效處理數據信息，由此可知，該網絡控制系統能夠擁有學習能力，進而逐漸朝著智能化、人工化與現代化的方向發展，并被大面積應用在機械電子工程領域，尤其在數控機床控制工作中，人們可合理調整數控機床切割環節存在的不確定點，借助神經網絡，顯著提升機床工作效率，增加工業生產的安全性。

3.4 模糊控制工程方面的應用

大多數機械加工項目較為復雜，借助常規控制方法無法構建正確、可靠的數學模型，且自動控制效果并不可觀。而模糊控制可簡化復雜問題，構造算法十分靈活，控制編程簡單易懂，其被大面積應用在機械控制活動中。模糊控制無需面向數據對象實施精準描述，僅僅輸入測量值以及測量偏差等基本的數據條件便能獲得最理想的控制輸出值。截止到當前，模糊控制已得到了具體應用，并獲得了較為可觀的控制效果。

3.5 魯棒控制方面的運用

魯棒性是指即便在外界干擾作用下，控制系統的某一性能與參數也不會發生改變。對于控制系統而言，魯棒性直接決定著其在工業現場中的具體使用情況。多變量魯棒控制經過為期四十年的發展，收獲頗豐，促進了其在工業控制活動中的實際應用。柔性機械臂的本質為分數參數系統，具有多輸入輸出特性，耦合較強，該耦合行為十分復雜，除在逆運動方面存在不確定性，還會受到多種非預定性因素的影響，由此可知，柔性機械臂的全面控制有些困難。為解決這一難題，可借助假設模態法，利用奇異攝動理論，站在理論層面，把整個系統劃分成慢變與快變子系統。通過滑模變控制方法對慢變控制器進行設計，借助H∞控制理論對魯棒控制器進行設計，進而為快變控制器的相關設計工作提供參考，以此來削弱非結構不可控度，降低振動干擾。

4 結束語

截止到當前，控制工程已得到了廣泛應用，其在機械電子工程領域中的融合促進了電力工程技術水平的提升，使得機械電子工程逐步朝著智能化、現代化與自動化的方向發展。在未來，控制系統將進一步完善，為此，應緊密融合控制理念與電子工程行業，實現電子工程行業的可持續發展，改善生產質量，提升生產效果，增加生產效益。

參考文獻

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