智能控制工程在機械電子工程中的應用

代士超

（河北廣播電視臺器材財置服務中心，河北石家莊，050000）

0 引言

在科學技術大力發(fā)展的背景下，科學技術作為第一生產(chǎn)力，各個領域對科學技術的需求也在不斷增加。特別是在智能技術愈加成熟的時期，自動化已經(jīng)逐漸被智能化技術所取代，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等成為了未來主流應用技術，智能控制系統(tǒng)在機械電子工程領域也有十分好的發(fā)展前景。在機械工程建設之初，很多人并不看好智能控制技術，認為智能技術沒有自動化技術成熟。誠然，我國智能（乃至全球）智能控制技術還有很大的發(fā)展空間，所謂的智能技術是在自動化基礎上實現(xiàn)的智能操控，并未理念上“完全智能化”。而基于自動化的智能控制技術，則可以有效提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)質量，也是機械電子工程未來發(fā)展的主要方向，并且會更加智能化。

1 智能控制技術相關概述

1.1 基本理念

智能控制技術包括神經(jīng)網(wǎng)絡學、電子信息學、人文科學等。在當今機械電子工程領域中有著極大的效益，并且施工范圍也更加廣泛，通過融入各類工程理論、計算機科學解決各類問題。在技術實現(xiàn)方面，智能控制技術利用計算機軟件和生物學內容制造出帶有“思想”的設備，模仿人類大腦和肢體功能，從而科學的控制電子設備，實現(xiàn)現(xiàn)代化操作，極大的降低了對人力的依賴性。在實際使用當中，通過合理展開數(shù)據(jù)處理、信息傳輸可以實現(xiàn)智能化操作，而這與計算機終端性能有著直接關系。智能技術在高新技術領域中的應用較為廣泛，可以完成很多的人類工作，發(fā)展空間非常大。從發(fā)展現(xiàn)狀來看，智能控制技術發(fā)展還不夠成熟，依然有待進一步完善和研究。

1.2 發(fā)展階段

智能控制技術總共經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段，也是萌芽階段（20世紀中期），該階段專家學者對智能控制系統(tǒng)展開了初步研究，并構建了智能控制模型，受當時技術條件的限制，實際使用效果并不明顯；第二階段，發(fā)展階段（20世紀末期），在部分生產(chǎn)活動中展開了初步實踐，主要是軍事領域，此時計算機科學發(fā)展較為迅速，機械電子語言編程技術已經(jīng)取得了一定發(fā)展；第三階段，進一步發(fā)展階段（21世紀），智能控制技術與社會生產(chǎn)相結合，并具有了更好的支撐平臺，特別是在大數(shù)據(jù)時代下，人工智能技術的應用愈加廣泛，甚至已經(jīng)走進了人們的生活當中。

2 機械電子工程相關概述

2.1 基本理念

機械電子工程作為計算機、機械、電子等技術的綜合體，可以有效將傳統(tǒng)機械工程、電子信息技術進行有效融合，可以讓電子、機械、信息之間有著更加緊密的聯(lián)系，在高新技術領域中的應用十分廣泛。在產(chǎn)品設計當中，機械電子工程可以結合機械原理、借助電子工程知識、計算機知識，對設計方案進行完善。相比傳統(tǒng)機械工程，機械電子工程設計思想更加精細，讓產(chǎn)品結構變得更加集成、簡單，功能性更強。并對功能模塊展開合理、科學的規(guī)劃設計，提高機械制造加工水平。

2.2 發(fā)展階段

與智能控制工程一樣，機械電子工程同樣經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：第一階段，手工加工階段，此時的工具與設備相對落后，主要是依靠人力進行操控，生產(chǎn)質量與供給量受到了極大的限制，來在這一定程度上迫使人們研究更加高效的機械加工技術，推動機械電子工程的發(fā)展；第二階段，流水線加工階段，此時機械設備的應用十分廣泛，并融入了自動化生產(chǎn)技術，生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效益不斷提高，但是這種方法只適合批量生產(chǎn)，無法滿足市場的個性化要求；第三階段，機械電子工程階段，此時由于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術的發(fā)展，機械電子工程的應用愈加廣泛，進一步提高了生產(chǎn)率、降低了生產(chǎn)周期，并可以時間個性化生產(chǎn)、完善了產(chǎn)品性能。

3 智能控制工程在機械電子工程中的應用

3.1 智能集成控制

使用智能集成技術可以有效對機械電子工程進行統(tǒng)一的管理和控制，發(fā)揮各類電子機械設備的運行優(yōu)勢，讓各類設備和系統(tǒng)協(xié)調運行，從而提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。再者，智能集成技術還能夠有效對各類設備運行信息、數(shù)據(jù)進行整合，結合人工智能技術和大數(shù)據(jù)自動選擇更加有效的控制方法，實現(xiàn)多個設備、系統(tǒng)的統(tǒng)一操作。現(xiàn)如今，隨著我國科學技術不斷發(fā)展，智能集成控制技術也得到了進一步的改進與優(yōu)化，科研人員在原有的控制系統(tǒng)上，研發(fā)出了柔性智能集成控制系統(tǒng)，在數(shù)控機床和機械電子領域中應用新型的集成控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)一個車間、一個管理人員即可，甚至是無人值守，從而更加高校、科學的完成產(chǎn)品制造與生產(chǎn)。

3.2 智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)相比自動化控制系統(tǒng)增加了“智能化”生產(chǎn)理念，其主要應用了人工智能技術、計算機技術，從而對機械電子工程運行流程展開智能化模擬與智能控制，系統(tǒng)會自動模仿人腦和肢體語言，展開仿人類的機械操作。在運營原理主要是通過智能控制系統(tǒng)模擬人類大腦運行思維，智能的收集相關數(shù)據(jù)信息，并將這些信息二次利用，充分發(fā)揮信息價值。在信息時代下，社會生產(chǎn)智能化已經(jīng)成為各個行業(yè)重要的發(fā)展趨勢。在機械電子工程中融入人工智能技術，可以有效提高生產(chǎn)效率，不僅能夠降低人工勞力，還能夠避免出現(xiàn)人為因素帶來的負面問題，采用智能、規(guī)范的生產(chǎn)流程，從而有效的降低實際生產(chǎn)成本。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)模仿了人類的神經(jīng)系統(tǒng)，具有很多的神經(jīng)元，而大腦可以有效控制這些神經(jīng)元，實現(xiàn)對全身的控制。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)主要是模仿了該理念，雖然神經(jīng)網(wǎng)絡并沒有人腦那么多的神經(jīng)元，但是也可以實現(xiàn)相關智能操控系統(tǒng)。通過構建完善的神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，對某個區(qū)域各類機械電子設備進行控制，從而提高控制效率，降低人工勞動強度。神經(jīng)網(wǎng)絡控制終端能夠對各個神經(jīng)元進行統(tǒng)一控制和處理，之后將處理完成后的信息反饋給神經(jīng)元，神經(jīng)元會支配各個機械電子設備執(zhí)行相關指令。神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術是實現(xiàn)智能控制的關鍵點，更是未來機械電子工程發(fā)展的重要趨勢。

例如，當今數(shù)控設備主要是欠缺信息識別、處理等功能，需要人工控制才能夠更好的完成相關操作，而加入了神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)之后，工作人員只需要調整系統(tǒng)運行參數(shù)，之后即可完全由神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)對整個生產(chǎn)流程進行監(jiān)控，不需要人為因素的干擾。

3.4 魯棒性

魯棒性是機械電子工程智能控制的重要特性與參數(shù)。簡單來說，魯棒性實則就是指設備在受到外界干擾的情況下，控制系統(tǒng)依然可以保持原有的運行性能，進而對設備進行有效控制，該種特性對提高機械電子工程運行穩(wěn)定、安全有著重要意義。因此，在推動機械電子工程發(fā)展過程中，必須要重視魯棒性的積極作用。對于柔性臂軌跡制造來說，通常可以采用滑膜結構展開控制，并在此基礎上研究出慢變控制器，結合Hx控制理論，開發(fā)出魯棒控制器，這樣即可優(yōu)化整個系統(tǒng)控制器結構。也正是如此，工作人員展開操作軌跡模擬研究環(huán)節(jié)展開補償控制計算當中，需要采用補償控制算法，保證滑膜結構和Hx控制理論實現(xiàn)組合性控制，并保障控制系統(tǒng)在目標軌跡運行中的控制精度。

3.5 模糊控制工程

在傳統(tǒng)機械工程運行中，由于整個工程內部結構十分復雜、生產(chǎn)步驟繁多，導致整個過程操作十分繁瑣，從而給工作人員提高了工作量，嚴格阻礙了生產(chǎn)效率提升。工作人員希望在傳統(tǒng)控制形式下構建控制模型，從而對機械電子工程進行自動控制，但實際效果并不理想。而智能控制工程的發(fā)展，人們通過應用模糊控制理論實現(xiàn)電子工程自動化的研究，在實踐當中取得了不錯的效益。模糊控制技術與傳統(tǒng)控制理論有著很大的差異性，需要保證機械控制的絕對精準，將生產(chǎn)誤差控制在合理范圍內，這樣即可讓相關控制工作在標準范圍下展開，降低了自動控制難度。在實際應用當中，需要工作人員明確誤差的合理控制范圍，這樣模糊控制技術才能夠更加精準的控制機械電子工程運作。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術不斷發(fā)展，智能技術會逐漸取代自動化技術，成為機械電子工程中的主流技術之一。因此，需要進一步加強智能控制技術、機械電子工程技術的研究，提高智能技術的適應性，保障智能控制技術的應用效能。