曹繼宗

摘要：隨著城市化建設進程的不斷加快，人們在生產(chǎn)生活的各個領域，都朝著現(xiàn)代化、智能化的模式深化發(fā)展。本文文章通過對智能控制工程的內涵、智能控制技術發(fā)展階段的討論，客觀分析了智能控制工程在機械電子工程中的應用。

關鍵詞：智能控制;工程;機械電子;應用;產(chǎn)品

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

隨著現(xiàn)代化科學技術水平的不斷提高，我國的智能化技術也正在進行著積極的推廣和創(chuàng)新。在機械電子工程中應用智能控制技術，促進了機械電子工程中各項設備應用的更新及其智能化程度的提高。信息化的機械電子工程結合智能化技術，發(fā)揮了智能化技術的多項優(yōu)勢作用，提升了機械電子工程工作質量和效率，充分保證了機械電子工程的使用效率，為未來我國未來的機械電子工程可持續(xù)發(fā)展夯實基礎，為保證使用者的安全等提供更加便利的服務。

1 智能控制工程的內涵

智能控制工程是我國全面推動和發(fā)展生產(chǎn)力過程中的核心技術，對社會發(fā)展有著重要的作用。我國整體科學技術水平的不斷提升，智能控制工程和機械電子工程有機結合發(fā)展，是未來必然趨勢。現(xiàn)階段我國的機械電子工程正逐漸普及智能控制工程的應用，不斷朝著智能化方向創(chuàng)新和發(fā)展。在智能控制工程技術的應用下，我國機械電子工程生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率都得到了較大程度的提升，推動了我國智能化機械電子工程發(fā)展，為機械電子工程的安全生產(chǎn)提供保障，有效提升機械電子行業(yè)的社會綜合效益[1]。相較于傳統(tǒng)的機械電子工程控制環(huán)節(jié)，目前智能控制工程和機械電子工程相結合，使用了更加先進、智能的計算機技術及控制理論，在機械電子工程生產(chǎn)實踐中，借助智能控制工程和計算機技術解決實際問題，實現(xiàn)了對機械電子工程的自動化、智能化控制。

智能控制工程和機械電子工程相結合建設發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)模型和參數(shù)設置是關鍵，和傳統(tǒng)的機械電子工程控制環(huán)節(jié)相比，智能控制工程應用了全新理念的控制模式，其合理性更強、更先進。智能控制工程主要利用人腦的具體思維及其思維流程，借助計算機技術模擬其過程，并且將模擬過程系統(tǒng)化地引入自動控制工程中。值得關注的是，傳統(tǒng)的控制工程非常依賴具體控制對象的數(shù)字化模型和各種參數(shù)，但是智能控制工程打破了這一傳統(tǒng)，不再依賴具體控制對象的各項指標，不僅降低了依賴相關性，而且解決了眾多傳統(tǒng)控制技術手段下無法解決的相關難題[2]。

2 智能控制技術的發(fā)展階段

截至目前，智能控制技術的發(fā)展時期主要分為三個階段。第一階段是20世紀中期的智能控制技術萌芽階段，這一時期內行業(yè)內的專家學者開始研究智能控制技術及系統(tǒng)，受到當時技術條件因素的影響，構建智能控制模型等技術手段的實際應用效果并不理想，存在較大的上升空間。第二階段是20世紀末期的發(fā)展階段，該時期內的智能控制技術逐漸展開了一系列的初步實踐，被應用到以軍事領域為主的生產(chǎn)活動中，智能控制技術的第二階段正處于計算機科學技術快速發(fā)展的社會時期，因此機械電子語言編程技術取得了顯著的成績。第三階段則是21世紀的進一步發(fā)展階段，此時大數(shù)據(jù)技術趨于成熟，智能控制技術有了更好的支撐平臺，結合社會人們生產(chǎn)生活的多項活動，得到了越來越廣泛的應用[3]。

3 機械電子工程的理念及其發(fā)展階段

3.1 機械電子工程的基本理念

機械電子工程綜合了計算機技術、電子技術、機械技術，作為一項綜合型工程，機械電子工程在傳統(tǒng)機械工程的基礎上融合了先進的電子信息技術，將機械、信息、電子等緊密連接在一起，應用到高新技術領域中。以產(chǎn)品設計為例，機械電子工程可以完善和優(yōu)化產(chǎn)品的設計方案，立足于機械原理，融合計算機知識、電子工程技術知識等，對設計方案進行全面的優(yōu)化和改良。和傳統(tǒng)的機械工程相比，機械電子工程的功能模塊規(guī)劃設計更具科學性、合理性，設計思路也更加精細化、具體化，不僅完善了產(chǎn)品功能，而且還使產(chǎn)品的結構趨向簡單化、集成化，促進了機械制造業(yè)加工水平的發(fā)展[4]。

3.2 機械電子工程的發(fā)展階段

機械電子工程與智能控制工程同樣經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，分別是手工加工階段、流水線加工階段、機械電子工程階段。首先，手工加工階段主要依托人力操控，由于設備和工具較為落后，限制了生產(chǎn)質量和供給量的發(fā)展，因此十分需要科學、高效的機械加工技術為機械電子工程的發(fā)展夯實基礎。流水線加工階段的機械設備已經(jīng)得到了廣泛的應用，結合自動化生產(chǎn)技術，大大提高了生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)效益，但是流水線加工階段無法滿足市場的個性化需求，只適用于批量的生產(chǎn)作業(yè)。機械電子工程階段在云計算技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術等先進技術手段的應用下，實現(xiàn)了個性化的生產(chǎn)，產(chǎn)品性能大大提高，有效提高了生產(chǎn)效率[5]。

4 在機械電子工程中應用智能控制的重要意義

將智能控制工程應用到機械電子工程中，對于未來機械電子工程的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展有著重要的意義。以機械電子工程的概念角度作為出發(fā)點，機械電子工程屬于工科機械類，作為“機電一體化”工程，它可以說是現(xiàn)代化技術處理的工程。近些年來，隨著我國科學技術水平和計算機技術水平的提高，機械電子工程已經(jīng)覆蓋了多種計算機應用理論和機械制造的方法。在此基礎上，機械電子工程成為了科學技術下的現(xiàn)代化產(chǎn)物，體現(xiàn)出了較強的先進性?，F(xiàn)階段機械電子工程借助智能控制工程的相關技術，促進了機械電子工程中各項工作的積極開展，機械電子工程的各項知識理論也應用到了各種機械化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中。例如行駛模擬系統(tǒng)、安全氣囊、自動售票機等，均依托機械電子工程的理論支持和輔助。在科學技術的快速發(fā)展下，機械電子工程對自身的控制系統(tǒng)等均提出了更高的要求，應從優(yōu)化機械電子工程的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境著手，提高機械電子工程的控制系統(tǒng)整體水平，為推動機械電子工程和智能控制工程的深度融合發(fā)展夯實基礎。

5 智能控制工程在機械電子工程中的應用分析

5.1 集成自動控制技術的應用

機械電子工程中的集成自動控制技術是智能控制技術的一種，且被廣泛應用到機械電子工程的各個環(huán)節(jié)中。以現(xiàn)代化的信息技術和計算機技術為基礎，集成自動控制技術，進一步優(yōu)化和創(chuàng)新現(xiàn)代化信息技術，完善了其在機械電子工程系統(tǒng)中的功能。將集成自動控制技術應用到機械電子工程中，利用多臺舍恩比可以實現(xiàn)統(tǒng)一控制和管理，發(fā)揮機械電子工程相關設備的應用優(yōu)勢，提高各個設備之間的協(xié)調性，讓機械電子工程生產(chǎn)實現(xiàn)快速化、高效化，以此提高生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率。在機械電子工程設備的生產(chǎn)運行活動中，集成自動控制技術能夠全面收集和整合設備的相關信息，完善生產(chǎn)和運行流程。集成自動控制技術在原有的控制系統(tǒng)之上，研發(fā)和完善了自動控制功能的系統(tǒng)，適用于目前的機床電子設備，大大提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的質量和效率[6]。

5.2 模糊控制工程的應用

在傳統(tǒng)的機械電子工程控制中，機械加工的工藝較為復雜，其中涉及大量繁瑣的操作，并且生產(chǎn)效率低、工作量大，相關的工作人員希望能夠在傳統(tǒng)控制方法的基礎上建立起控制模型，以此逐漸實現(xiàn)自動化的機械電子工程控制。隨著智能控制工程的普及，機械電子工程中逐漸引入了模糊控制工程這一理論，和傳統(tǒng)的控制理論不同，模糊控制理論主張在應用模糊控制的過程中強調絕對的精確度，確定可能存在的誤差范圍，在規(guī)定的范圍內進行控制工作，降低自動控制實現(xiàn)的難度。實際的模糊控制工程應用過程中，相關工作人員深入分析和研究了機械電子工程生產(chǎn)合理的誤差范圍，提高了模糊控制技術的精確性，也促進了機械電子工程中模糊控制技術控制的精確應用[7]。

5.3 魯棒性的應用

現(xiàn)代化社會背景下的機械電子工程中，智能控制工程的魯棒性是其中的關鍵特征之一。當出現(xiàn)了外界干擾時，魯棒性設備的應用不僅能夠保持控制系統(tǒng)原有的良好性能，而且能有效控制機械電子工程的各個設備。所謂魯棒控制即通過設計一個控制器，來滿足一些性能指標，最簡單的魯棒性控制系統(tǒng)見圖1。在確定存在受外界因素影響的前提下，控制系統(tǒng)某一個方面的性能保持不變，因此多變量型魯棒控制系統(tǒng)因該種特性在機械制造中被廣泛使用。機械電子工程控制系統(tǒng)的魯棒性控制，以制造柔性臂軌跡為例，通常需要利用滑膜結構控制制造過程，可在魯棒性的基礎之上研發(fā)慢變控制器，依托Hx控制理論為基礎，開發(fā)和研究魯棒控制器，優(yōu)化系統(tǒng)控制器的結構。研究操作軌跡模擬過程中，合理利用補償計算法，控制滑膜結構和Hx的控制理論，保證目標軌跡中控制系統(tǒng)的運行精度和控制精度。

在魯棒性控制系統(tǒng)中，可以把神經(jīng)網(wǎng)絡和PID進行結合從而降低算法的難度，一般可以借助下述公式描述增量式PID控制模型：

再根據(jù)以下公式描述單神經(jīng)元控制模型：

上面兩個公式中K均為常數(shù)值，ω則表示可調節(jié)得的系數(shù)權值。所謂非線性控制系統(tǒng)的本質是即能夠對系數(shù)進行調節(jié)的PID控制器。按照其控制狀態(tài)的差異，控制器能夠學習以及在不斷訓練中智能化調整比例和微積分等系數(shù)權值，盡可能地降低控制誤差，使其在可接受范圍，實現(xiàn)機械電子智能控制的準確性，并且為工業(yè)生產(chǎn)的精確性提供依據(jù)。

5.4 預測控制技術的應用

預測控制技術是在機械電子工程中預測相關設備的運行情況，結合預測的結果和機械電子工程生產(chǎn)運行的實際需求控制相關設備。以應用高速液壓機為例，為了滿足生產(chǎn)需求，應不斷增加液壓機的轉速和壓力，增強設備的負載沖擊，否則在運行過程中很可能影響設備運行的精度和安全性，導致系統(tǒng)超調故障的發(fā)生。

借助預測控制技術能夠依據(jù)高速液壓機系統(tǒng)的實際運行情況和生產(chǎn)需求，構建預測模型，降低運行過程中產(chǎn)生的壓力，預測輸出值，精確預測運行誤差，控制運行過程[9]。預測控制技術網(wǎng)絡結構圖主要有PLC系統(tǒng)、觸摸屏、工業(yè)控制計算機和網(wǎng)絡控制模塊做組成現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡，見圖2。

綜上所述，機械電子工程在現(xiàn)代化社會經(jīng)濟快速發(fā)展的形勢下，迎來了全新的挑戰(zhàn)，人們對機械電子產(chǎn)品提出了更高的要求。在機械電子工程的生產(chǎn)運行等活動中合理應用智能控制工程是未來必然的發(fā)展趨勢，只有這樣才能推動機械電子工程朝著智能化、自動化、信息化的方向發(fā)展和創(chuàng)新。為了充分發(fā)揮智能控制工程和機械電子工程的優(yōu)勢，應將二者有機結合在一起，最大程度實現(xiàn)優(yōu)勢融合，進一步推動機械電子工程的發(fā)展，提高智能控制技術水平，為我國的社會經(jīng)濟建設貢獻一份力量。

（責任編輯：陳之曦）

參考文獻：

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