基于智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

王順順

【摘 要】智能控制工程是科技飛速發(fā)展的產(chǎn)物，如今，機(jī)械電子工程的機(jī)電一體化正在飛速發(fā)展，將智能控制工程應(yīng)用于機(jī)械電子工程中能夠進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)電一體化的發(fā)展，使機(jī)械電子工程的可操作性更強(qiáng)，進(jìn)而有效提高機(jī)械電子工程的工作效率。論文首先介紹了智能控制工程與機(jī)械電子工程的基本概念，之后著重研究了智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用。

【Abstract】Intelligent control project is a product of rapid development of science and technology. Nowadays， the electro-mechanical integration of mechanical electronic engineering is developing rapidly. The application of intelligent control project in mechanical electronic engineering can further promote the development of electro-mechanical integration， and make mechatronic engineering more operable， then further improve the work efficiency of mechatronic engineering. In this paper， the basic concept of intelligent control engineering and mechanical electronic engineering is firstly introduced， and then the application of intelligent control project in mechanical electronic engineering is emphatically studied .

【關(guān)鍵詞】智能控制工程；機(jī)械電子工程；應(yīng)用

【Keywords】intelligent control engineering； mechanical and electronic engineering； application

【中圖分類號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）01-0174-02

1 引言

隨著我國(guó)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于機(jī)械電子產(chǎn)品的需求越來越多，同時(shí)，人們更希望機(jī)械電子產(chǎn)品能夠具備智能化和自動(dòng)化的多元功能，進(jìn)而滿足當(dāng)今社會(huì)需求。將智能控制工程應(yīng)用于機(jī)械電子工程是相關(guān)領(lǐng)域未來很長(zhǎng)一段時(shí)間的發(fā)展趨勢(shì)，通過智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，大大提高了機(jī)械電子產(chǎn)品的可操作性和實(shí)用性，有效解放了人工勞動(dòng)力，進(jìn)而為相關(guān)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

2 智能控制工程與機(jī)械電子工程的概述

2.1 智能控制工程的概念

智能控制工程是基于控制論演化而來的現(xiàn)代化控制工程，其中包括計(jì)算機(jī)理論和信息技術(shù)理論等諸多現(xiàn)代化理論，智能控制工程可以對(duì)各個(gè)系統(tǒng)或工程進(jìn)行自動(dòng)控制，有效提高了相關(guān)系統(tǒng)或工程的可操作性。在實(shí)際工作當(dāng)中，智能控制工程還融入了許多相關(guān)技術(shù)，進(jìn)一步提高了控制工程的穩(wěn)定性和實(shí)用性。如今，各行各業(yè)應(yīng)用智能控制工程的主要目的是通過現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備與智能控制工程相結(jié)合，智能控制工程充分滲入到各種系統(tǒng)或工程，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，最終促進(jìn)行業(yè)自身的發(fā)展。

2.2 機(jī)械電子工程的概念

機(jī)械電子工程最早起源于機(jī)械工程，早期的機(jī)械工程以人工控制為主，生產(chǎn)能力較為低下，后來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，并將其應(yīng)用到機(jī)械工程中，大大提高了機(jī)械工程的生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段，通過機(jī)械電子工程來開展生產(chǎn)活動(dòng)，可以滿足各行業(yè)的發(fā)展需求。機(jī)械電子工程相比于傳統(tǒng)的機(jī)械工程來說有很多優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械電子工程能有效提高相關(guān)產(chǎn)品的性能。如今，現(xiàn)代機(jī)械電子工程中還增加了信息交流功能，進(jìn)一步促進(jìn)了機(jī)械電子工程的發(fā)展。

3 智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

3.1 集成自動(dòng)控制

集成自動(dòng)控制技術(shù)是我國(guó)機(jī)械電子工程中應(yīng)用最廣泛的智能控制技術(shù)，該技術(shù)是在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，使機(jī)械電子工程的控制系統(tǒng)得到了進(jìn)一步完善。在機(jī)械電子工程中應(yīng)用集成控制技術(shù)能對(duì)生產(chǎn)過程中的多臺(tái)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(shì)，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(dòng)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(tái)設(shè)備的集成控制?，F(xiàn)如今，隨著科技的不斷發(fā)展，集成自動(dòng)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(dòng)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]。

3.2 智能控制系統(tǒng)在機(jī)械電子工程中的運(yùn)用

智能控制系統(tǒng)指的是人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)機(jī)械電子工程中的特定操作流程實(shí)施人工化的智能模擬與控制，從而讓智能機(jī)器人模擬人工操作方式來完成工作。其原理在于讓智能控制系統(tǒng)模擬人類大腦的思維模式，從而實(shí)現(xiàn)自主收集所需信息等工作。所以，信息時(shí)代背景下，社會(huì)生產(chǎn)智能化是各行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，將智能控制系統(tǒng)結(jié)合人工智能的特性有效地運(yùn)用于社會(huì)生產(chǎn)中，和過去相比生產(chǎn)效率得到了極大提升，不僅減少了人工操作，避免了工作人員操作不當(dāng)所帶來的失誤，還能通過智能控制系統(tǒng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)操作各環(huán)節(jié)，有效減少成本。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用endprint

人類的神經(jīng)系統(tǒng)，具有眾多神經(jīng)元，通過大腦控制這些神經(jīng)元進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)全身的控制[2]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)就是基于這種控制原理而產(chǎn)生的智能控制技術(shù)，通過建立完善的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以對(duì)某一區(qū)域內(nèi)的各種機(jī)械電子設(shè)備進(jìn)行控制，進(jìn)而提高控制效率，降低人工控制的勞動(dòng)強(qiáng)度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)可以對(duì)各神經(jīng)元收集的信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，之后將處理過的信息反饋給各個(gè)神經(jīng)元，最終由神經(jīng)元支配各種機(jī)械電子設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的指令。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能控制和自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)，也是未來機(jī)械電子工程領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。例如，現(xiàn)階段的數(shù)控設(shè)備缺乏一定的信息識(shí)別與處理能力，需要由人工控制才可執(zhí)行相應(yīng)的操作，而加入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)之后，人工僅需對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，之后便完全由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的整體運(yùn)行情況進(jìn)行控制，有效降低了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.4 魯棒性在機(jī)械電子工程中的運(yùn)用

魯棒性是實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子工程智能控制的重要特性。簡(jiǎn)單來說，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(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制的特性，這種特性對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子工程智能控制來說具有非常重要的意義。所以在機(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(jià)值。對(duì)于柔性臂軌跡制造來說，常常用到滑膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，之后又在此基礎(chǔ)上研制出慢變控制器，最終基于Hx的控制理論，開發(fā)出魯棒控制器，并對(duì)于系統(tǒng)控制器進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。正因?yàn)槿绱?，相關(guān)人員在進(jìn)行對(duì)操作軌跡的模擬研究環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償控制計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用補(bǔ)償控制算法，這樣才能確?；そY(jié)構(gòu)能同Hx控制理論進(jìn)行組合性控制，并有效確?？刂葡到y(tǒng)在目標(biāo)軌跡運(yùn)行過程中進(jìn)行控制的精度。

3.5 模糊控制工程在機(jī)械電子工程中的使用

傳統(tǒng)的機(jī)械加工過程由于工藝復(fù)雜、工步繁多，使得整個(gè)過程的操作相對(duì)煩瑣，給工作人員增加了工作量，嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)效率的提高。相關(guān)人員希望在傳統(tǒng)控制方法的基礎(chǔ)上建立控制模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械電子工程的自動(dòng)控制，但效果并不理想。隨著智能控制工程的發(fā)展與應(yīng)用，人們又著手于應(yīng)用模糊控制理論來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械電子工程自動(dòng)化控制的研究，并取得了顯著成效[3]。模糊控制理論不再像傳統(tǒng)控制理論一樣，要求對(duì)控制工作做到絕對(duì)精準(zhǔn)，而是通過確定一個(gè)誤差范圍，使相關(guān)的控制工作在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)而降低了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的難度。但實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員應(yīng)該深入研究相關(guān)生產(chǎn)工作的合理誤差范圍，進(jìn)而使模糊控制技術(shù)更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械電子工程的控制。

3.6 預(yù)測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)測(cè)控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程中，可以對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，進(jìn)而根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)控制，以滿足各行業(yè)的生產(chǎn)需求。以高速液壓機(jī)為例，為了滿足日益變化的生產(chǎn)需求，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，這就對(duì)設(shè)備產(chǎn)生了較大的載荷沖擊，很可能在運(yùn)行過程中出現(xiàn)系統(tǒng)超調(diào)的情況，嚴(yán)重影響高速液壓機(jī)的運(yùn)行精度和安全。通過將預(yù)測(cè)控制技術(shù)應(yīng)用到高速液壓機(jī)當(dāng)中，可以根據(jù)高速液壓機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際情況建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，進(jìn)而對(duì)其運(yùn)行速度和壓力起到智能控制作用。通過預(yù)測(cè)高速液壓機(jī)的輸出值，可以精準(zhǔn)地確定高速液壓機(jī)的運(yùn)行誤差，并能在運(yùn)行過程中對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)控制，最終消除因運(yùn)行速度過快和壓力過大引起的設(shè)備誤差。

4 結(jié)語

今后機(jī)械電子產(chǎn)品將會(huì)朝著智能化、信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，這是時(shí)代與科技進(jìn)步的必然結(jié)果。隨著智能控制工程在傳統(tǒng)機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，可以提高機(jī)械電子產(chǎn)品工作時(shí)的精準(zhǔn)性，并能確保機(jī)械電子產(chǎn)品操作人員的安全。智能控制工程與機(jī)械電子工程的有機(jī)結(jié)合，可以最大限度地發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，最終使國(guó)家不斷進(jìn)步。

【參考文獻(xiàn)】

【1】崔海花. 基于智能控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2017（5）：12-12.

【2】朱穎. 控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2015（5）：159-159.

【3】劉陽， 涂玲英. 控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2015（10）：00238-00238.endprint