浅谈控制工程在机械电子工程中的运用

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  [摘 要]控制工程的出现与发展源于科技的进步。特别是当前机电一体化的格局已经前面打开,控制工程已经被大量应用在机械电子工程领域。本文首先对控制理论与控制工程运用概况以及机械电子工程的概况进行了概述,然后分析了當前控制工程在机械电子工程领域运用的现状,最后阐明了控制工程于机械电子工程领域的运用情况。
  [关键词]控制工程;机械电子工程;运用
  中图分类号:TH-39;TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0388-01
  一、控制理论与控制工程运用概况
  最早在十八世纪英国技术革命时期就出现了控制理论,具体而言是在蒸汽机问世之后。在接下来的几百年里由于大电气工程师的辛勤努力与探索,制定出了更加严谨、全面的控制分析体系。
  自从迈入新世纪IT产业发展迅速,其核心内容为计算机技术、通信技术以及控制技术,其中,控制技术属于IT产业的基础,形成了独立的学科。业内专业人士一致认为控制理论和与控制工程并非简单的学科,其关键作用不但体现在科学领域,而且体现在人文学科领域,因此,控制理论与控制工程建立了系统、综合的世界观及方法论。
  控制理论与控制工程一般具备普遍适用性以及独特性的特征。就当前形势而言,系统问题频繁出现,特别是在复杂性的系统科学研究、应用领域,由此可见控制理论及工程的研究已经是当前研究的热点问题。
  对于控制理论与控制工程的研究,应用PDI控制器与Kalman滤波器是最常用的两大方式,使用频繁。具体而言,实现对水槽水位与电加热器温度的控制源于对于自动化高度和温度测试仪的自动控制,其中体现的正是控制理论。一般情况下自动控制系统的组成部分为控制目标与自动化仪表,组成一个闭合的控制结构。此外,还有开环与复合控制系统之分。
  二、机械电子工程的概况
  机械电子工程的实质是机械和电子进行融合,也就是所谓的机电一体化,目的是生产出更好的产品。国外相关专家认为,机械电子工程领域的组成部分有机械工程、电气控制工程、系统总体技术等,然后将他们进行融合。
  机械技术处于机械电子工程的核心地位,其关键作用体现在作为载体的价值,可以将其它多类技术与之进行结合。电子技术按照系统的指示,借助电子学理论、电子器件以及机械组件,创造出具备某些特殊作用的电路或电子系统,在机械电子产品中发挥作用。自动控制技术源于控制理论与控制工程的具体运用,将硬件设备、软件系统以及专业技术进行融合来实现对目标的控制。检测传感技术原理在于将被检测或被控制的目标对象实施实时的检查与测量,检测准确度如何会直接反应出该系统的特点。信息处理技术与系统总体技术的作用在于消除信息处理的相关难题以及对整个系统进行宏观上的控制。
  三、当前控制工程在机械电子工程领域运用的现状
  1.当前控制工程运用中存在的问题
  就当前形势而言,国内的科学技术和西方国家之间的差距十分明显,依旧处在刚性自动化与单自动化状态。对于科技比较发达的国家而言,自动化控制早已在机械电子工程领域被普遍采用。而针对国内而言,科技比较落后,无法达到自控体系在机械电子工程领域与发达国家相同的水平,因此需要大力发展科技,寻求创新,以其之长补己之短。
  2.当前机械电子工程的存在形势
  日本在早期已经拥有了无人化生产工厂,起步较早,因此发展至今有关的科技水平已经比较成熟了。而国内机械电子工程相关的技术起步较晚,不管是从哪个方面来讲,和发达国家之间都存在着较大的差距,所以机械电子产品大部分来源于进口。
  当前国内机械电子技术依旧难以达到工程的需求,因为机械电子工程对自动控制水平、智能水平以及安全性等方面的要求十分严格,所以应当通过控制工程等多个方面的技术的综合进步,来达到知识系统与知识层次的有效结合,并进行使用,推动整体上的进一步发展。即便国内机械电子工程领域的发展比较迅速,然而就发展潜力而言依旧十分可观。伴随科学技术的创新,与机械电子工程相关的行业大幅度增加,因此它的发展是社会发展的必然趋势。
  四、控制工程在机械电子工程领域的运用
  1.鲁棒控制的运用
  控制系统领域的鲁棒性可以解释为,在某种特殊的外界因素作用下,控制体系的某个方面会保持一定的特点,所以多变量型鲁棒控制体系受到了机械生产领域的普遍认可与运用。针对柔性臂轨迹生产领域,一般选择滑膜变的结构控制方式,选择慢变控制器,借助H∞的控制原理来选择鲁棒控制器,从而调节控制器的构成。因此,在操作模式的探究过程中,通过补偿控制的方式来进行计算,进而确保滑膜变结构和H∞控制原理能够有效融合,让控制体系可以较为精准的控制目标的轨迹。
  2.智能控制系统的运用
  智能控制系统可以解释为人工智能和计算机技术的有效融合,对于机械电子工程内的部分操作环节展开人工化的智能模拟与调控,赋予机器人以人的行为与思想,因此智能控制和人的大脑工作原理具有较大的相似之处,智能控制体系可以实现自主搜集有关资料等。所以,智能控制体系以人工智能的属性为基础,展开了自动化生产,从较大水平上提高了生产效率,这是传统方式所不能比拟的。此外还实现了对成本的有效控制,提升了经济效益。
  3.神经网络控制的运用
  神经网络控制是基于对生物学的探究,把较多的单一网络神经元进行联结,继而构成了一个复杂的网络系统,神经网络控制能够做到同时分析大量的数据,所以此类神经网络控制系统能够具备和人类似的适应和学习的机能。随着时代的发展以及科技的进步,神经网络系统不断沿着人工智能的轨道前行,并于机械电子工程领域发挥了重要的作用。所以,在对数控机床的调控阶段内,人们能够在较大水平上完善数控机床切割环节内不确定的缺陷,借助神经网络控制工程体系来弥补机械电子工程领域的不足,让数控机床的生产效率有了较大的提高,同时也为此领域的安全可靠性提供了重要的保障。
  4.模糊控制工程的运用
  机械工程的生产环节并非是单一的过程,因此选择以往的控制方式构建的模型难以获得较好的效果,对此推出了模糊控制工程。它的出现让原本复杂的问题单一化,而且此体系还具有较为灵活的计算方式,进而也简化了编制环节。通过运用模糊控制工程能够省略对机械制造工程展开精准化数据分析这一环节,仅需确保输入量位于准许的误差范围中,因此,这种体系在机械电子工程领域产生的作用至关重要。
  五、结语
  新时代的机械电子工程将机电一体化当作最突出的特点,和控制工程体系进行了有效的融合。控制工程在机械电子工程领域的运用,可以称为当前工业的一次重大突破,大幅度提升了生产效率,释放了大量的人力,实现了成本的有效控制,并为生产环节的安全提供了重要的保障。
  参考文献
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