控制工程在机械电子工程中的应用

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  [摘 要]现如今,随着经济和科技的快速发展,我国计算机网络技术越来越受到人们的关注,基本上能够与多种产业相互融合,促进各产业在现今时代的进步。其中,的电子产业与机械工业的相互结合形成了机械电子产业,在机械电子工程当中主要对比较现今的测控技术、机械科学技术、计算机应用技术等进行应用,并且将机械与计算机科学等多个方面的知识进行融合,更加积极的发展机械工业。本文现主要对基于控制工程下的机械电子工程展开研究,首先对控制工程和机械电子工程进行了相应的概述,继而分析了机械电子工程对控制工程的具体应用情况。
  [关键词]控制工程;机械电子工程;应用
  中图分类号:TS679 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)32-0200-01
  0 引言
  随着计算机控制工程技术的不断发展,使得机械电子工程逐渐向智能化方向进行发展,控制工程在机械电子工程当中起到了越来越重要的作用,因此,对控制工程在机械电子工程中的应用研究,成为了人们日益关注的新课题,将控制工程技术同计算机机械电子工程技术有机地结合在一起,从而进一步促进了机械工程行业的发展。
  1 控制工程与机械电子工程概述
  控制工程是指结合了工程理论与计算机技术理论为基础的核心概念,是一种处理各种自动化技术中出现的工程技术问题的工程技术,控制工程在各种机械电子工程技术实施中都得到了广泛性的应用,以多输入、多输出,改变参数和非线性等设计问题为主要研究问题,因此控制工程在机械制造业中越来越受到重视。而机械电子工程并不是一种独特的工程学科,它通常采用模块化的方式来完成系统操作,而机械电子工程系统有着构造简单的特性,减小了机械电子工程系统的总体积,提高了机械电子工程的性能,不过,随着机械电子工程系统的复杂性不断地增加,就必须要使机械工程与计算机技术统一地结合在一起,从而使得控制工程在机械电子工程能够得到更好地发展。
  2 控制工程在机械电子工程中的应用发展现状
  早在20世纪80年代初,日本已有了无人化示范工厂,如今,日本机械电子技术已经越发成熟,处于世界领先地位。我国机械电子工程的发展时间还比较短,无论从产品的品质、数量和档次上,都同发达国家有一定差距,因此机械电子产品的对进口的依赖性较大。如数控机床,我国的数控机床占比还比较低,远远达不到发达国家的应用率和覆盖率。目前我国机械电子技术还不能够满足工程需要,由于机械电子工程对自动控制性、高级智能型和稳定的要求较高,因此必须借助控制工程等多领域技術来共同发展,实现知识体系和知识层次的融合并投入工程实践,促进整个工程领域的深度发展。虽然我国机械电子工程还处于快速发展阶段,但是发展前景和发展空间广阔,随着科技的进步,机械电子工程涉及的领域也会越来越大,其理论和技术也会有质的飞跃。2.2控制工程应用现状由于我国整体科技水平同发达国家还有一定差距,正处于刚性自动化和单自动化阶段。在自动化技术发展成熟的发达国家,自动化控制已经被广泛应用于机械电子工程。在这方面,我国还需要不断加深自控系统在机械电子工程中的应用程度,注重创新发展,向发达国家靠拢。
  3 控制工程在机械电子工程中的应用
  3.1 智能控制系统在机械电子工程中的应用
  智能控制系统就是指人工智能与计算机技术结合在一起,对机械电子工程当中的某一操作流程进行人工化的智能模拟和控制,使得智能的机器人可以像人一样进行操作工作,智能控制系统能够与人类的大脑思维模式相似,智能控制系统能够做到自主收集相关信息等。因此,智能控制系统结合了人工智能的特性进行了机械化大生产,使其生产效率与人工生产模式相比,得到了质的飞跃,还可以对生产操作流程进行严格控制,节约了人力、物力资源成本,提高了机械制造行业的经济收入。
  3.2 鲁棒控制的应用
  在控制系统中的鲁棒性是指,在一定的外界因素干扰下,控制系统某一方面的性能够保持不变的特性,因此,多变量型鲁棒控制系统在机械制造生产中得到了广泛性的应用。在柔性臂轨迹制造中,通常采用滑膜变的结构控制方法,控制并研究出慢变控制器,采用H∞的控制理论来研究出鲁棒控制器进而调整系统控制器的结构,所以,在操作轨迹的模拟研究中,利用补偿控制算法来进行补偿控制计算,从而保证滑膜变结构与H∞控制理论进行组合性控制,使得控制系统能够非常精确地对目标轨迹的运行过程进行控制。
  3.3 模糊控制工程在机械电子工程中的应用
  机械工程的加工流程是十分复杂的,所以采用传统的控制方法建立起来的模型是非常困难的,所以自动化控制的效果并不好,而模糊控制工程可以把复杂的问题变得更加直观,模糊控制的算法比较简单灵活,从而将程序编制过程简单化,进行模糊化控制可以不用对机械制造工程进行精确化的数据研究,只要保证好输入量在合理的偏差范围内即可,所以,模糊控制系统在机械电子工程中应用效果十分明显。
  3.4 神经网络控制的应用
  神经网络控制是建立在生物学基础上的控制研究,将多个简单的网络神经元连接成一个网络,每个神经元都是十分简单的,但所有神经元连接在一起就能够变成高度复杂的神经网络控制系统,神经网络控制可以对数据进行大规模处理,因而这种神经网络控制系统可以有着与人类相似的适应学习能力,神经网络控制系统越来越朝向人工智能化发展,在智能机械电子工程控制系统中得到了广泛的应用。因而在对数控机床的控制当中,人们可以有效地改变数控机床切割过程中不确定的特点,通过神经网络控制工程系统在机械电子工程上的应用,使得了数控机床的加工效率大幅度得到了提升,提高了机械电子工程行业的安全性系数。
  3.5 测控制在高速液压机中的应用
  在机械电子工程中,预测控制技术在高速液压中的应用也是取得了相当不错的成绩。同时,高压和高速化是当前液压机技术发展的主要趋势,所以提高预测控制技术在高速液压机种的应用非常重要。但是,随着速度和压力的不断提高,它所负载的惯性也随之增大,严重导致系统超调变大以及测量的精度下降。而预测控制技术可以建立系统输出的预测模型,并且还能够根据以预测模型为基础得到的预测输出值对系统误差变化率进行预测计算。所以,在高速液压机中采用预测控制是解决负面影响的关键手段。与此同时,预测控制在高速液压机中运用的过程中,可以由计算结果来进一步的确定控制器输出,以此达到提前控制模式的实现。因此,以预测模型为基础的控制模式特特别适合高速液压机的应用,并且能够获得良好的预测效果。
  4 自控系统在机电工程中的具体应用
  在机械磨削精度控制中,采用了专家控制精度系统,在机械磨削过程中实现智能、动态补偿控制。其原理为在机械磨削中,对各种误差特征进行综合考虑,设定控制规则及控制目标,达到提高精度的控制效果。在解决高速液压机由于高速、高压造成的负面影响时,采用预测控制系统。根据采样时刻和之前的历史数据,建立预测模型,根据模型对预测输出值进行误差测算,得出测算结果进行进一步控制。这种方法在数据不足及外界因素干扰的情况下,仍然可以保证较高的精度,获得良好的预测效果,在电液伺服系统的快速预测控制中应用广泛。
  结语
  在科技发展迅速的今天,自动控制系统已经成为工业系统必不可少的重要部分。目前,机械电子工程技术将朝着智能化、网络化、微型化、绿色化的方向快速发展延伸,因此可以预测,随着控制理论和控制技术的发展,必将得到更广泛和更深入的应用。
  参考文献
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