淺談控制工程在機械電子工程中的應用

李智涵,唐 軍

（貴州大學,貴陽 550025）

淺談控制工程在機械電子工程中的應用

李智涵,唐 軍

（貴州大學,貴陽 550025）

機械電子工程行業是提升我國國民經濟的核心產業。在知識時代背景下，科學技術的創新發展與應用推動了機電一體化的發展進程。控制工程的應用價值愈發凸顯。基于此，本文從控制工程、機械電子工程相關概述出發，對控制工程在機械電子工程中的應用進行了分析，以供參考。

控制工程；機械電子工程；機電系統

0 引言

機械電子工程行業自動化、智能化、信息化的發展離不開現代控制理念與控制工程技術的支持。在全面實施深化改革與創新發展的背景下，研究控制工程在機械電子工程中的應用，具有重要現實意義，有利于促進控制工程與機械電子工程的有效結合，進一步提升機械電子工程技術水平，促進機械制造行業科學發展。

1 控制工程、機械電子工程的相關概述

1.1 控制工程簡述

以控制理論為思想指導，在計算機技術、信息技術等科學技術有機結合下形成并發展，用以實現對工程問題進行自動化管控的技術體系，即為控制工程。隨著近年來控制理論體系與實踐體系的不斷完善，控制工程技術水平得到大幅度提升，使其在我國多重領域得到廣泛應用。例如，當前基于“狀態空間方程”下的控制理論，在非線性、參數調整等問題的研究上取得了一定的成效，推動了整個機械電子工程行業控制系統的智能化發展，成為新時期機械電子工程行業現代化建設與創新發展不可或缺的存在[1]。

1.2 機械電子工程簡述

相對于傳統機械工程行業而言，機械電子工程以其所具有的綜合性、融合性等特征，不僅促進了相應產品的生產效率，也提升了機械產品自身的工作性能。簡單的說，機械電子工程就是指機械工程與電子工程二者相融合，即為“機電一體化”[2]。因此，機械電子工程是在多種技術相結合下，以模塊化的形成進行具體體現的。受各種技術（如機械技術、自動控制技術、信息技術、電子技術等）的影響，機械電子工程系統相對復雜，其系統控制的好壞將直接影響整個系統運行的穩定與安全。

2 控制工程在機械電子工程中的應用分析

隨著控制理論與技術的不斷完善，目前控制系統大致可分為“集約控制系統”、“智能控制系統”以及“柔性控制系統”三類，并以其各自所具有的優勢在機械電子工程中發揮著重要作用。

2.1 機械磨削精度控制中的應用

高質量、高精密是機械元器件生產過程中所最求的目標，這在一定程度上對機械設備的機械磨削工藝提出了更高的要求。以螺紋磨床生產為例，影響螺紋磨削質量的因素有許多，除機械生產設備本身性能外，也受環境穩定、磨削掌控力度等的影響。而采用專家精度控制系統，對螺紋磨削過程實行動態化、智能化的補償控制，通過對螺紋磨床生產過程中可能影響螺紋磨削誤差的各個因素進行綜合分析，并設置相適應的控制目標，從而降低誤差的影響，提升機械磨削精度。

2.2 機械加工過程控制中的應用

隨著機械制造行業的不斷發展，機械加工流程呈現出復雜化、多元化發展態勢。對此，傳統的機械加過過程控制方法已經無法滿足實際需求。而模糊控制理論的提出與技術的實踐，以“復雜問題簡單化”、“算法靈活性”、“編程易操作”等特點，改善了傳統控制系統存在的弊端。與此同時，模糊控制通過測量值與變化率的設定與輸入，在最大程度上使系統實現了控制目標。

2.3 柔性機械臂軌跡跟蹤控制中的應用

柔性機械臂制造是機械制造行業機械生產過程中自動化控制的典型代表。由于柔性機械臂作為分布式參數系統，其耦合性較強對控制系統的要求較高。對此可采用“滑模變結構控制方法”進行“慢變控制器”的研發設計，采用“H∞控制理論”進行“魯棒控制器”的研發設計，并將其應用于“快變控制器”中，在慢變控制器與快變控制器有機結合下，實現對柔性機械臂不確定性問題的有效控制。并采用補償控制算法對軌跡跟蹤進行補償控制，從而實現柔性機械臂軌跡跟蹤控制的高精準性。

2.4 高速液壓機控制中的應用

液壓機作為工業生產中應用較廣的機械設備。隨著各領域的段發展，對液壓機的速度與壓力提出了更高的要求，實現高速度、高壓力化發展已成為液壓機創新生產的必然趨勢。而壓力與速度的提升，對系統控制范圍與精度產生了一定的影響。對此，為滿足機械設備實踐需求，降低設備系統的消極影響，可采用預測控制原理，在數據整合分析的基礎上建立預測模型，預測計算液壓機操控系統的誤差變化率，并在此基礎上進行控制器輸入與輸出值的確立。從而降低外界因素對系統的影響。

2.5 數控機床控制中的應用

數控機床是控制工程神經網絡控制在機械電子工程中應用的典型代表。神經網絡控制是基于生物仿生研究基礎上形成并發展的。網絡神經元通過彼此之間的相互連接，形成相對復雜的網絡控制系統。這種神經網絡系統不僅能過對數據信息進行大規模處理，也能過具備如人腦自我組織與學習能力，從而在一定程度上提升了控制系統的自動化水平。而數控機床作為機械生產中不可或缺的自動化設備，其各種功能的實現，如機械元器件切削，則是基于神經網絡控制系統的有效應用，通過系統識別、參數處理下得以高效率、高質量、高精準實踐操作的。

3 結論

總而言之，控制系統作為工業系統不可或缺的存在，在機械電子工程行業現代化建設與創新發展中占有重要地位。隨著控制理念與技術的不斷完善，控制工程與機械電子工程的有機融合已經成為行業發展的必然趨勢。本文旨在通過對控制工程在機械電子工程中應用的研究，探尋融合途徑，從而促進機械電子工程行業的創新發展。

[1]李健,李朕興.控制工程在機械電子工程中的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2017(01):44-45.

[2]崔海花.基于智能控制工程在機械電子工程中的應用[J].數字技術與應用,2017(05):12+14.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.089