控制工程在機(jī)械電子工程中的作用

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控制工程主要以工程控制理論為基礎(chǔ)，融合了信息理論、計算機(jī)理論等相關(guān)概念，在處理自動控制系統(tǒng)中，能處理各種問題的新興技術(shù)，在社會發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。控制工程作為一種綜合型學(xué)科在很多領(lǐng)域中都應(yīng)用廣泛。

1控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

1.1機(jī)械磨削精度控制中的應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械元件的生產(chǎn)時，需要追求高精密和高質(zhì)量的目標(biāo)。想要生產(chǎn)出綜合質(zhì)量更高的機(jī)械原件，對加工這些元件的設(shè)備要求也更加的高。比如在生產(chǎn)螺紋磨床的時候，機(jī)械設(shè)備需要對將要被生產(chǎn)出來的機(jī)械元件進(jìn)行多角度的磨削。具體進(jìn)行機(jī)械磨削所產(chǎn)生的誤差會影響設(shè)備本身的性能。在進(jìn)行磨削時所掌握的力度，以及磨削的環(huán)境都會使機(jī)器元件的磨削產(chǎn)生誤差。在通過專家精度控制系統(tǒng)時進(jìn)行綜合分析有可能影響螺紋磨削誤差的各個因素，對螺紋磨削過程實(shí)行智能化、動態(tài)化的補(bǔ)償控制，并設(shè)置一些可以與控制相適應(yīng)的目標(biāo)來達(dá)到誤差降低的效果，機(jī)械元件進(jìn)行磨削時值精度就可以得到提升。

1.2機(jī)械加工過程控制中的應(yīng)用

現(xiàn)如在今我國的機(jī)械加工行業(yè)中，加工流程往往都具有多元化與復(fù)雜化的特征。如果使用相對傳統(tǒng)的機(jī)械加工程序已經(jīng)不能滿足實(shí)際的加工需要。當(dāng)提出模糊控制理論和進(jìn)行實(shí)際的技術(shù)實(shí)踐時，以“復(fù)雜問題簡單化”“算法靈活性”“編程易操作”等方法進(jìn)行操作，可以改善舊有控制系統(tǒng)中所存在的一些弊端。

1.3柔性機(jī)械臂軌跡跟蹤控制中的應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械元件的自動化控制的制造過程中，柔性機(jī)械臂的制造可以作為一個典范。不過由于柔性機(jī)械臂的參數(shù)系統(tǒng)問題，在，在進(jìn)行制造的時候關(guān)于控制系統(tǒng)的制造會比較復(fù)雜。可采用“滑模變結(jié)構(gòu)控制方法”進(jìn)行“慢變控制器”的研發(fā)設(shè)計，采用“H∞控制理論”進(jìn)行“魯棒控制器”的研發(fā)設(shè)計，除此之外，在將此項設(shè)計用于快變控制器時，需要將快變控制器與慢變控制器相結(jié)合，從而達(dá)到對柔性機(jī)械臂的有效控制。在對使用過程中的軌跡跟蹤時，需要進(jìn)行補(bǔ)償控制算法，來確保持續(xù)的精準(zhǔn)性。

1.4高速液壓機(jī)控制中的應(yīng)用

液壓機(jī)在各種機(jī)械設(shè)備中，屬于較為常用的一種。在進(jìn)行壓機(jī)的控制工程時，應(yīng)當(dāng)注意要實(shí)現(xiàn)壓機(jī)的高壓力和高速度，除此之外，其精確性也應(yīng)當(dāng)特別注意。在進(jìn)行壓機(jī)的控制工程時，需要采用一定的預(yù)測控制，經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析之后，建立一定的預(yù)測模型，對液壓機(jī)的操控系統(tǒng)的誤差變化率進(jìn)行一定的預(yù)測與計算。在得到誤差變化率的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的，可以將系統(tǒng)中外界因素造成的影響降低。

1.5數(shù)控機(jī)床控制中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械電子工程在進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的一個典型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種根據(jù)生物仿生研究而形成發(fā)展的控制模式，此種控制模式中每一個神經(jīng)元都相互連接，整個系統(tǒng)規(guī)模大，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。但是這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)龐大的信息處理，自動化水平非常高。當(dāng)控制系統(tǒng)中引進(jìn)這種信息處理模式之后，效率也會得到一定的提升。在進(jìn)行對數(shù)控機(jī)床的控制時應(yīng)用這種網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，機(jī)械元器件切削等具體操作的精確率都會得到有效的提升。

1.6集成自動控制

集成自動控制技術(shù)是在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在機(jī)械電子工程中應(yīng)用集成控制技術(shù)能對生產(chǎn)過程中的多臺機(jī)械電子設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制，充分發(fā)揮各種設(shè)備的優(yōu)勢，使各種設(shè)備能夠協(xié)同合作，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。集成自動控制技術(shù)可有效整合各種設(shè)備的運(yùn)行情況和生產(chǎn)信息，進(jìn)而采用最有效的控制方式，實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備的集成控制。現(xiàn)如今，隨著科技的不斷發(fā)展，集成自動控制系統(tǒng)也得到了優(yōu)化和改進(jìn)，科研人員在原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又研發(fā)出了具有柔性自動控制的集成控制系統(tǒng)。將新型集成控制系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及相關(guān)機(jī)械電子設(shè)備中，能夠更加科學(xué)、高效地完成相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造。

1.7智能自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與人工智能相結(jié)合就簡稱智能控制系統(tǒng)。在這種高智能系統(tǒng)的控制模式下，智能系統(tǒng)能夠自主的收集和分析資料，模擬著人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)行著機(jī)械化的規(guī)模化的生產(chǎn)，這樣的工作效率將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于人工的生產(chǎn)模式，而且相較于人工生產(chǎn)的各種不確定性，智能生產(chǎn)模式可以更好地把控流程，產(chǎn)品的質(zhì)量也會均衡，不會再出現(xiàn)良莠不齊的情況，不僅節(jié)約了人力物力資源，還大大提高了生產(chǎn)效率，增加了企業(yè)的收益。

1.8神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

現(xiàn)代的機(jī)械工業(yè)中數(shù)控機(jī)床必不可少。但是數(shù)控機(jī)床的自身適應(yīng)能力太低，缺乏良好的識別和處理在切削過程中出現(xiàn)的不可預(yù)知的問題的能力。而在傳統(tǒng)情況下，為了解決這種問題，通常會選用保守的切削參數(shù)，但這同時限制了機(jī)床的加工能力和工作效率。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)運(yùn)而生，它由很多很簡單的神經(jīng)元連接而成，是仿生學(xué)思想在控制領(lǐng)域的最新應(yīng)用，通過簡單神經(jīng)元的鏈接組成高度動力系統(tǒng)，去表述復(fù)雜的物理系統(tǒng)。而且還具備人類大腦自我學(xué)習(xí)、適應(yīng)的能力。

1.9魯棒性的運(yùn)用

魯棒性是指設(shè)備在受到外界干擾的情況下，控制系統(tǒng)仍能保持原有的性能，進(jìn)而對設(shè)備進(jìn)行有效控制的特性，這種特性在機(jī)械電子工程的智能控制方面有著非常重大的意義。在機(jī)械電子工程智能控制功能的研究過程中，相關(guān)人員必須要重視魯棒性的價值。在進(jìn)行柔性臂的軌跡制造方面，滑膜結(jié)構(gòu)的控制方式得到了廣泛的應(yīng)用，慢變控制器也從無到有，并獲得了一定的發(fā)展。除此之外，根據(jù)Hx控制理論，魯棒控制器也被研發(fā)成功，這對系統(tǒng)控制系器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化有著重要的作用。因此，在進(jìn)行柔性臂的詭計制造方面，進(jìn)行有關(guān)補(bǔ)償控制的計算時，通過Hx控制理論來進(jìn)行控制時，可以提高其精確性。

1.10模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在機(jī)械工程的整個系統(tǒng)里，加工流程是相當(dāng)復(fù)雜的，如果在機(jī)械工程的加工過程中運(yùn)用傳統(tǒng)的控制方法，去建立一個模型，那是一個相當(dāng)難以完成的工作，問題就會直接暴露在自動化的控制系統(tǒng)上。但模糊工程可以將系統(tǒng)的程序編制簡單化，能很好地解決上述產(chǎn)生的問題，不會對機(jī)械電子工程的內(nèi)部運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的干擾，只是在運(yùn)行的過程中，簡單地保證數(shù)據(jù)的輸入量，保持?jǐn)?shù)據(jù)在要求的范圍內(nèi)。

1.11預(yù)測控制技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械電子工程中，預(yù)測控制技術(shù)的應(yīng)用可以對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果控制設(shè)備精準(zhǔn)。以高速液壓機(jī)為例，需要不斷提升高速液壓機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和壓力，這就很可能在運(yùn)行過程中對設(shè)備產(chǎn)生了較大的載荷沖擊，出現(xiàn)系統(tǒng)超調(diào)的情況，高速液壓機(jī)的運(yùn)行精度和安全受到嚴(yán)重影響。在高速液壓機(jī)當(dāng)中，應(yīng)用預(yù)測控制技術(shù)，建立與之相適應(yīng)的預(yù)測模型，對高速液壓機(jī)運(yùn)行速度和壓力進(jìn)行智能控制。通過預(yù)測高速液壓機(jī)的輸出值能在運(yùn)行過程中對其進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以精準(zhǔn)地確定高速液壓機(jī)的運(yùn)行誤差，對因運(yùn)行速度過快和壓力過大引起的設(shè)備誤差進(jìn)行消除。

1.12專家控制的應(yīng)用

在普通螺紋磨床的生產(chǎn)過程中要保證工件在消磨中軸向和縱向的運(yùn)動必須同步，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式一般是靠機(jī)械傳動，會有誤差，而且生產(chǎn)過程中的環(huán)境溫度、磨削力都會對磨削的精度產(chǎn)生影響，專家精度控制系統(tǒng)解決了這個問題。專家控制系統(tǒng)是補(bǔ)償機(jī)械工程在磨削的過程中產(chǎn)生的誤差，實(shí)現(xiàn)對磨削工程的動態(tài)智能補(bǔ)償。專家控制系統(tǒng)的工作原理就是在加工的過程中，綜合考慮進(jìn)來各種特征的誤差并設(shè)計相適應(yīng)的控制規(guī)劃，減小螺距的誤差。

2控制工程在電子工程中應(yīng)用的未來前景

第一，控制工程技術(shù)不斷發(fā)展與不斷創(chuàng)新，也促進(jìn)機(jī)械電子工程技術(shù)不斷發(fā)展，因此控制工程與電子機(jī)械技術(shù)將會應(yīng)用于更多領(lǐng)域，也會在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中更加網(wǎng)絡(luò)化。第二，隨著科學(xué)發(fā)展觀的發(fā)展，未來的主題是可持續(xù)發(fā)展，在控制工程與電子技術(shù)發(fā)展過程中要注重環(huán)境的保護(hù)與能源的節(jié)約，要注重可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)環(huán)境友好型社會在未來科技發(fā)展過程中很重要，新技術(shù)的研究是未來發(fā)展的關(guān)鍵。

3結(jié)語

機(jī)械電子工程當(dāng)下的首要任務(wù)就是運(yùn)用合理的高科技技術(shù)，使控制工程與機(jī)械電子工程融合的更加熟練。在機(jī)械電子工程中，控制工程的應(yīng)用存在著眾多問題。因此要加大高科技技術(shù)投入，加大技術(shù)人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)資金投入等推動機(jī)械工程的高速發(fā)展，充分利用發(fā)達(dá)的高科技網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)推動機(jī)械電子工程的發(fā)展。

作者:李國劍 單位:黑龍江電信國脈工程股份有限公司