浅谈控制工程在机械电子工程中的应用

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  摘要:近年来,我国的综合国力正在飞速发展着,各类技术的进步尤为显著。其中控制工程在社会各领域运用范围最广,影响最深。自动控制技术已在电器、机械等行业大面积使用。控制工程在机械电子行业的发展已经远超其他行业,并在实际的工业生产中取得良好的效果。本文主要介绍控制工程的定义、在机械电子工程上的使用,以及对控制工程技术未来发展趋势的展望。
  关键词:控制工程;机械电子;应用;展望
  在我国控制技术发展初期,该项技术并未得到很大的重视,只是让其自生自灭。同样,当时的控制技术也存在很多局限性和技术缺陷,不仅不能更好的解放双手,人们还要时刻关注机器,以免突然故障时能及时抢修。但随着科学技术的飞速发展,人类的第一台全自动洗衣机诞生,这预示这控制技术的完善和成功。正是这种改变,让自动控制技术和系统受到人们的追捧,并不断在新领域研究和使用。
  一、何为控制
  (一)控制工程的内涵
  控制工程的核心是编程系统,是通过数学计算、测量后得到的部分数据,用C语言的形式编写出来,然后再用仿真软件进行建模和验证的一门课程。自动控制技术在很多领域中都能见到它的身影,比如电器、机械、建筑等行业。虽然现在的控制工程已经日趋完善,但也不是固步自封、一成不变的。在使用中,遇到不满意或者技术为完善的地方,科研人员会在第一时间进行纠正和改造。控制工程也是连接电脑和工作机器的纽带,让电脑代替大脑指挥其他部件工作。由此可见,控制系统是机器工作的基础,也是不可替代的一门技术。
  (二)何为机械电子
  机械电子工程的简称是机电一体化,它属于机械设计制造及自动化领域[1]。机械电子所涵盖的内容很广,首先要了解机电必须要有大量的理论基础做支撑才能读懂机械电子的说明书、铭牌等。其次才是设计和机器运行的编程。机器是为代替双手劳作应运而生的,工厂的流水线操作大大解放了劳动力,同时提高经济水平的发展。而电子则表示计算机、电脑等一些可以代替人脑运算和工作的系统和技术。随着机电一体化进程的不断推进,机械电子工程也发生了翻天覆地的变化。
  二、机械电子工程中引进控制系统举例
  (一)控制趋于集成化
  系统集成是控制工程研究中的一项重要课题[2]。集成,顾名思义就是集优秀的技术和系统于一身。在以往传统信息的基础上加以改进,使控制系统更加完善和健全。集成系统不仅打破了信息技术与生产技术的局限性,使控制工程更完善,还把机械电子提升到一个崭新的平台和高度。由此就能看出控制系统在机械电子工程中的地位是多么突出。
  (三)引进柔性系统
  柔性自动控制系统相当于一位优秀的翻译家,能很好的将传统与现代、落后与先进统筹兼顾起来,将各个系统串在一起,实现生产的自动化、灵活化与智能化。虽然柔性自动控制系统在机械电子工程中占有举足轻重的地位,但是仍需不断改善和加强[3]
  (四)引进智能系统
  “智能”一词大家都不陌生,或多或少都对其有些理解。通俗的讲,就是需要机器能够像人一样,对外界发生的各种事情做出正确的反应并采取相应的措施。智能系统就大致相当于人类的大脑,能够收集信息并进行分类整理。这样一来,在工厂的实际生产中就能做到高效率、高质量的完成生产任务。同时也能为企业带来巨大的利润,也解决了工人参与生产时安全事故频发的隐患[4]
  (五)引进精度控制系统
  对于机械电子中的一些精密电子仪器来说,良好的精度控制十分重要。就拿一枚小小的螺丝举例,在生产中必须严格控制其长度和直径,以及车螺纹时对螺旋角的控制。如果把控不够严格,在装配机器时就会出现缝隙甚至零件无法配合的现象。再比如对于制造电子显微镜来说,更不能在精度上有丝毫的马虎,否则制造出来的产品就会无法正常观测微生物。因此,精度控制在机电一体化中得到了很好的诠释。
  (六)神经网络控制系统的运用
  猛地一看,神经系统是隶属于生物学的范畴。但事实并非如此,在机电领域中的数控机床,正是运用网络神经元通过各式各样的组合,形成完善的网络这一理论,实现对被加工毛坯的精密控制,全方位检测并制造出与设计图纸没有丝毫偏差的零部件。此系统的运用降低了制造的未知性,提高生产成功率。
  (七)引进模糊控制系统
  在机电一体化工程中,往往有许多机械的生产十分复杂,仅仅依靠简单的操作方式已经远远不能满足生产的需要。就好比要求厨师用大菜刀去雕刻一朵精致的萝卜花,这显然是不现实的。此时,模糊控制系统的存在是非常有必要的,它能够在化繁为简的同时提高生产的精确度,具有很强的可操作性。
  (八)鲁棒控制系统
  鲁棒控制系统能使机械在工作过程中,大大降低受到外界不良影响的可能。鲁棒系统的稳定性依赖于系统慢变控制器和快变控制器的合理划分和设计。只有鲁棒控制系统与机械电子仪器完美的融合在一起,才能在最大程度上减小外界振动给生产带来的干扰和伤害。
  三、对控制工程未来的展望
  国家经济水平的飞速发展,将会带动其他一系列行业的快速前进,将来的科学技术一定会在人类不断地推进下达到更高的水平和高度。无论以后如何发展,机电一体化工程的贡献是不可磨灭的,而机电一体化中引进的大量控制系统则是其坚固的基础。只有控制工程不断得更新换代,不断地融合新技术和新思想,机械电子工程才能得到长足的发展,屹立于世界而不朽。同时,控制工程也与还会渗透到社会生活的方方面面,甚至走进千家万户。历史不断更替,绿色环保、可持续发展的理念一直是工业发展的出发点,未来的控制工程一定会向着这个方向不断努力前行。
  本文阐述了控制工程在机械电子工程中各个方面的运用,同时也表现出机电工程凭借诸多控制系统获得的巨大成功。各类控制系统的巧妙合理应用,使机械电子工程在智能化、高效化的道路上又迈出了划时代的一步。种种迹象表明,控制工程已经成为我国飞速发展不能缺少的一大助力,它在不断加快发展步伐的同时也为各式各样的企业创造出巨大的经济利益。尽管如此,我们也不能松懈对控制工程更加细致的研究,更要挖掘其更大的潜力,造福人类。
  参考文献
  [1]潘雍,傅明星,于晨.机械电子工程综述[J].机电工程,2014(5).
  [2]潘子旭.机械电子工程设计及模式探讨[J].山东工业技术,2015(15).
  [3]宋美娜,李超召.控制工程在机械电子工程中的运用[J].科技创新与应用,2016(14).
  [4]张长弓.浅谈机械电子工程與人工智能的整合思路构建[J].神州,2014,03(03):41.
  (作者单位:1.沈阳三北电力有限公司;2.佳特(沈阳)制泵有限公司)
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