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        控制工程在機械電子工程中的運用

        2016-12-31 00:00:00宋美娜李超召
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:近幾年,機電一體化迅猛發(fā)展,技術(shù)水平不斷提升,控制工程系統(tǒng)也隨之更加凸顯,并對機械電子工程產(chǎn)生了深遠影響。文章首先介紹控制工程的內(nèi)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(chǎn)效率的提升。

        關(guān)鍵詞:控制工程;機械電子工程;運用

        電子技術(shù)興起于上世紀,而機械工程擁有悠久的發(fā)展歷史,這兩者之間的融合使得機械生產(chǎn)發(fā)生本質(zhì)性的改變。人工智能技術(shù)的出現(xiàn),將機械電子工程變成了現(xiàn)實,并朝著智能化方向不斷發(fā)展,在這一時期,控制技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用。

        1 控制工程的內(nèi)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(yīng)對自動控制活動涌現(xiàn)出的工程技術(shù)問題?,F(xiàn)階段,控制工程已得到了各個領(lǐng)域的高度重視,并被大面積應(yīng)用在工程學科中?,F(xiàn)代控制理論建立在狀態(tài)空間方程之上,主要圍繞多輸入與非線性等常規(guī)問題進行研究,其中在機械工業(yè)活動中的應(yīng)用最為突出。

        2 機械電子工程簡析

        機械電子工程區(qū)別于原有的機械工業(yè),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(shè)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(nèi)容和其它活動中的技術(shù),借助模塊化策略實現(xiàn)設(shè)計目標,完成設(shè)計任務(wù);其二,在系統(tǒng)層面,具有功能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)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(tǒng)的復雜性。針對這一問題,要求應(yīng)全面融合機械和電子技術(shù),最終形成理想的系統(tǒng)。

        3 控制工程的實際運用

        3.1 智能控制系統(tǒng)方面的運用

        智能控制系統(tǒng)主要指將人工智能以及計算機技術(shù)進行整合,圍繞機械電子工程內(nèi)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(shù)量操作工作,同時,智能控制系統(tǒng)具有和人類大腦等同的思維模式,其可自主、有效收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息。由此可知,智能控制系統(tǒng)與人工智能特性這兩者之間的融合,將機械化大生產(chǎn)變成現(xiàn)實,生產(chǎn)效率顯著提升,生產(chǎn)模式得到優(yōu)化,并可全面監(jiān)控生產(chǎn)操作工序,為機械制造行業(yè)節(jié)省了大量的成本。

        3.2 專家控制方面的應(yīng)用

        精密絲杠磨削能夠迎合高精度、高可靠性的螺距生產(chǎn)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(guī)螺紋模床生產(chǎn)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(huán)節(jié),全面考慮不同的誤差特征,并在此基礎(chǔ)之上,設(shè)定合理的控制規(guī)則,最終借助控制量補償實現(xiàn)降低螺距誤差這一目的。

        3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方面的運用

        神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以生物學為基礎(chǔ),組合不同的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元,構(gòu)成完整的網(wǎng)絡(luò),各神經(jīng)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制能夠大面積、有效處理數(shù)據(jù)信息,由此可知,該網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠擁有學習能力,進而逐漸朝著智能化、人工化與現(xiàn)代化的方向發(fā)展,并被大面積應(yīng)用在機械電子工程領(lǐng)域,尤其在數(shù)控機床控制工作中,人們可合理調(diào)整數(shù)控機床切割環(huán)節(jié)存在的不確定點,借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),顯著提升機床工作效率,增加工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

        3.4 模糊控制工程方面的應(yīng)用

        大多數(shù)機械加工項目較為復雜,借助常規(guī)控制方法無法構(gòu)建正確、可靠的數(shù)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(gòu)造算法十分靈活,控制編程簡單易懂,其被大面積應(yīng)用在機械控制活動中。模糊控制無需面向數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yīng)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(tǒng)的某一性能與參數(shù)也不會發(fā)生改變。對于控制系統(tǒng)而言,魯棒性直接決定著其在工業(yè)現(xiàn)場中的具體使用情況。多變量魯棒控制經(jīng)過為期四十年的發(fā)展,收獲頗豐,促進了其在工業(yè)控制活動中的實際應(yīng)用。柔性機械臂的本質(zhì)為分數(shù)參數(shù)系統(tǒng),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(shè)模態(tài)法,利用奇異攝動理論,站在理論層面,把整個系統(tǒng)劃分成慢變與快變子系統(tǒng)。通過滑模變控制方法對慢變控制器進行設(shè)計,借助H∞控制理論對魯棒控制器進行設(shè)計,進而為快變控制器的相關(guān)設(shè)計工作提供參考,以此來削弱非結(jié)構(gòu)不可控度,降低振動干擾。

        4 結(jié)束語

        截止到當前,控制工程已得到了廣泛應(yīng)用,其在機械電子工程領(lǐng)域中的融合促進了電力工程技術(shù)水平的提升,使得機械電子工程逐步朝著智能化、現(xiàn)代化與自動化的方向發(fā)展。在未來,控制系統(tǒng)將進一步完善,為此,應(yīng)緊密融合控制理念與電子工程行業(yè),實現(xiàn)電子工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,改善生產(chǎn)質(zhì)量,提升生產(chǎn)效果,增加生產(chǎn)效益。

        參考文獻

        [1]范亮,朱大峰,王文強,等.控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用[J].科教導刊-電子版(上旬),2013(10):142-142.

        [2]郭華.控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用[J].化工管理,2015(8):117.

        [3]金祖斌.探討在電子工程中控制工程的應(yīng)用價值[J].速讀(中旬),2015(6):67-67.

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