基于智能控制工程在機械電子工程中的應用分析

姚森瀚

摘要：在人們的生活實踐過程中，一些機械電子工程實現了自動控制，取得不錯的效果，然而還有許多復雜的機械電子工程，卻很難用自動控制的方式來實現，機械電子工程的專家發現，這些很復雜的工程，卻能在熟練工人、技術人員的操作下靈活運轉，實現自動化所不能實現的良好效果。運用計算機去模擬其控制方式，使計算機控制技術達到甚至超過人的水平，這樣的系統就具有了人的智能。智能控制工程在機械電子工程中的應用提升了其智能化程度，使之適應當前社會的需求。

關鍵詞：智能控制；機械電子工程；應用分析

一、智能控制工程與機械電子工程的概念

（一）智能控制工程概念

傳統控制工程是指將計算機技術控制理論運用到工程中來，利用計算機能實現自動計算控制的特性解決和控制工程問題的一種技術。傳統控制工程中重點研究參數設置以及數據模型的建立，進而建立控制系統然后運用到工程中。而智能控制工程是一個新興的控制方式，它的控制方式是利用計算機來模擬人腦的思維方式和思維過程，然后將這種模擬人腦的控制方式運用到自動化控制工程中。另外智能控制可以摒棄傳統的依靠控制對象的建立的數學模型以及確定參數，這樣的話智能控制便能夠解決傳統控制技術所不能解決的問題。由于智能控制工程具有傳統控制工程所不具有的優點，因而其人們生活生產過程中得到廣泛應用，特別是在機械電子工程中得到了更好地應用。

（二）機械電子工程概念

機械電子工程俗稱“機電一體化工程”，其將機械工程、電子信息工程、自動化工程等工程有機的融合在一起。如果按照學科劃分層面上來定義，機械電子工程涵蓋了眾多學科，比如，機械、電子、控制、信息、計算機、人工智能等學科。與傳統機械工程不同的，現代機械電子工程向著小型化、智能化、可靠性方向發展。隨著科學技術快速發展，對機械電子工程的系統要求也越來越高，機械電子工程面臨著機遇與挑戰，故而有必要利用其它技術更好地為機械電子工程服務，特別是新興智能控制工程，只有這樣才能夠推動機械電子工程的發展。

二、智能控制工程在機械電子工程中的實際應用

（一）智能控制之模糊控制系統在機械電子工程中的應用

模糊控制顧名思義，即沒有精確的控制數據模型，它是通過將實踐者的控制經驗和控制知識表達成不同于以往數學模型的語言變量描述的控制規則，然后計算機運用這些語言變量規則去控制系統。“如果xx則xx”是其規則的基本形式，這個語句的前半部分是條件或者前提，后半部分是結果。總的來說，它是不同于以往的線性控制系統，特別適用于數學模型復雜、未知的控制系統。例如，在機械電子工程中電熱爐設計中，由于爐溫受到處理零件多少、體積大小以及電網電壓波動等因素綜合影響，容易波動，難以建立精確的數學控制模型，傳統控制工程對此束手無策，模糊控制系統由于其特性最適合這樣的系統。

（二）智能控制之神經網絡控制系統在機械電子工程中的應用

神經網絡控制系統是模擬人體神經網絡特點：大面積并行分布處理、非線性動力，其大面積并行分布類似神經系統中大量分布的神經元，這種模擬人體神經控制系統解決現代傳統控制難以解決的實際問題，便顯出了良好的智能特性。機械電子工程中交流伺服系統是最常見的系統之一，交流伺服系統中交流電動機由于其數學模型具有非線性、耦合、時變等特性，傳統的控制方法很難取得滿意的控制效果。利用神經網絡控制在線調節系統誤差和誤差變化率，使得系統的性能得以提高。

（三）智能控制之專家控制系統在機械電子工程中的應用

科學技術的迅猛發展也對機械電子工程提出了更高的要求，機械電子工程中最要的便是系統的控制性能，然而傳統的控制方式無法滿足現代機械電子工程的控制需求。傳統的控制方式主要依靠數學模型，這種數學模型是以受控對象的特征建立的，然后依據這種數學模型進行機械電子工程的控制，然而當受控對象的一些外部或內部環境的改變引起其結構或者結構參數改變，這樣受控對象的數學模型不可避免的會改變，然而傳統控制系統卻無法隨著模型的改變而改變，這樣的控制系統無法達到控制要求。在實踐過程中專家、甚至一些有經驗的操作工人僅僅憑借自己的直覺便能很好地完成控制問題，然而這些控制問題很難用計算機去解決，為了解決這樣的問題，人們發明專家控制系統來代替人的直覺行為進行控制，實際上這些直覺行為背后是人們長期實踐過程中的對控制對象和控制規律的體現，專家控制系統深挖這些經驗背后的規律知識，同時并以智能方式運用這些知識，使受控系統性能得到進一步提升。高精度機床是機械電子工程的典型代表，然而在機床加工零件過程中不可避免受到環境的影響，采用專家精度控制系統，可以對機械加工過程實施動態化、智能化的補償控制，這種補償是基于對加工過程中可能影響加工誤差的各種因素綜合分析，同時設定控制目標，采用專家精度控制系統可以提高加工精度。

（四）智能控制之預測控制系統在機械電子工程中的應用

預測控制系統不是僅僅追求“控制”，而是追求“優化控制”。預測控制能夠用最節約的方式進行控制，，較好處理了系統中可能存在的干擾、噪聲等不確定問題，也就增強了系統的魯棒性。預測控制系統在汽車油門、剎車系統中得到了很好的應用。

三、結語

綜上所述，隨著科學技術的迅猛發展，傳統機械電子工程越來越要求智能化，傳統的控制工程由于設定一系列嚴格的條件參數，建立精準的數學模型，其無法適應非線性、模糊的控制要求，而智能控制則既可以具有傳統控制工程的特點，又可以進行模糊。非線性控制，其在機械電子工程中的應用也越來越廣泛。我們要加大在機械電子工程中運用智能控制，以提高我國機械電子工程水平，助力我國智能制造2025的發展。

參考文獻：

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