研究控制工程在機械電子工程中的實際應用

鞏柏良

[摘要]本文將以控制工程以及機械電子工程的具體內涵作為研究切入點，重點分析和研究控制工程在機械電子工程中的實際應用。

[關鍵詞]控制工程 機械電子工程 模糊控制

一、控制工程與機械電子工程的具體內涵

1.控制工程

控制工程是指將工程與計算機技術等相關基礎理論作為重點概念，利用其中的各項自動化技術解決和控制工程問題的一種技術。控制工程中重點研究多輸入與輸出，以及非線性設計問題和參數問題等。現在控制工程的應用范圍和應用領域正在逐漸擴大，并且在機械電子工程中也開始得到廣泛應用。

2.機械電子工程

機械電子工程既具有機械專業的特點，同時也帶有電子信息特征。如果從設計層面出發對其進行定義，機械電子工程融合了眾多領域和學科知識，在設計和系統操作過程中主要利用模塊化的方式。與以往的機械工程不同的是，現在的機械電子工程性能更高且構造簡易、體積較小。隨著科學技術水平的持續提升，機械電子工程的系統也越來越復雜，因此有必要利用各種科學技術將其同控制工程緊密聯系，從而更好地推動機械電子工程的發展。

二、控制工程在機械電子工程中的實際應用

1.智能控制系統

發展至今，在控制工程中最引人矚目的便是智能控制系統。其通過雜糅人工智能技術和計算機技術，將其運用在機械電子工程中，使用人工智能的方式模擬和控制某一操作流程，為各種機械機器人設定相關運行程序使其可以像人類一樣完成生產操作等工作。智能控制系統的運行方式完全參照人類大腦的思維方式，因此利用智能控制系統可以在進行機械化生產時主動完成各項信息的搜集、分析和處理工作，在有效控制生產成本的同時進一步提升機械電子工程的生產效率。

2.集成自動控制

現階段，在我國機械電子工程中最常使用的控制系統便是集成自動控制系統。它立足于原有的信息技術，并對其進行優化調整，有效地提升了機械電子工程系統的完善程度。通過在機械電子工程中，尤其是機械生產加工過程中使用集成自動控制，能夠有效整合以往的信息技術以及同機械生產相關的各種信息，從而大大加強了機械電子工程中的集中工程。其通過與信息技術進行高度融合，并配合相應的機械電子生產技術，以自動化、高效化和標準化的方式快速、精準地完成機械加工。在科學技術水平又一次提升的情況下，已經出現了能夠全部保留機械電子工程中自動化成分的柔性自動控制系統。該系統能夠實現自動化和智能化的生產與控制，可以將信息技術、計算機技術以及現代機械電子技術等進行有機整合。將柔性自動控制系統運用于數控機床，可以將設定好的標準生產程序和控制程序輸入至控制設備中，從而更加科學、高效地完成機械生產制造。

3.魯棒控制

控制工程中的魯棒控制也經常被運用在機械電子工程中。相比于其他控制技術，魯棒控制最大的特點是在面對外界因素的干擾時能夠始終保持某一方面的性能不變。因此，魯棒控制在控制方面具有無可比擬的穩定性，尤其是在機械生產制造中更加傾向于使用多變量型魯棒控制系統。譬如，在制造柔性臂軌跡的過程中，基于滑膜變的結構控制法研制出了一種慢變控制器，其運用H。。的控制理論，可有效調整整體系統控制器結構。而在模擬研究操作軌跡時則可以通過運用補償控制算法計算具體的補償控制量，以有效實現Hoo控制理論與滑膜變結構地組合控制，進一步提升控制系統控制目標軌跡運行過程中的精確性和有效性。

4.預測控制

以高速液壓機為例，將控制工程中的預測控制技術運用在高速液壓機中，能夠有效推動液壓機技術實現新的突破與發展。為有效滿足社會發展需要，高速液壓機的壓力和速度均實現了不同程度的提升。因此，其也面臨著更大的負載慣性，極有可能出現加大系統超調的情況，從而影響高速液壓機的測量精度。通過運用預測控制，能夠根據系統的實際情況建立相應的預測模型，并在此基礎之上獲取預測輸出值，利用這一數值準確預測并計算出系統誤差變化率。通過運用預測控制能夠有效控制高速液壓機的負面影響，尤其是通過準確地預測計算能夠提前明確控制器的輸出，從而有效控制高速液壓機的應用模式。

5.模糊控制

工作人員在機械電子工程中需要進行繁雜的工序和操作才能完成機械加工。因此，為有效提升工作效率并緩解工作人員沉重的工作量，可以將控制工程中的模糊控制運用其中，從而建立起精準的數學模型以有效實現自動控制。模糊控制技術能夠清晰直觀地展現出具體技術操作，同時其構造算法和控制編程既靈活又簡單，對于簡化機械加工中的復雜技術具有良好的現實意義。不僅如此，在機械加工中運用模糊控制時，可直接將測量值以及設定好的偏差及變化率等輸入其中，省略了數字描述控制對象的步驟即有效獲得最優控制輸出值。因此，工作人員在特定工作區內使用模糊控制并利用仿真實驗的方式就能顯示出最優的控制成效。

6.神經網絡控制

目前，控制工程中的神經網絡控制技術也經常被運用在機械電子工程中，該技術立足于仿生學中的思想控制，通過連接各個看似簡單的神經元，從而構造出一個完整的網絡結構即高度非線性動力學系統，用于完成相關技術操作。譬如，在數控機床中，通過運用類似于人腦結構的神經網絡，對各操作技術進行自我組織以及適應，從而有效控制數控機床的切削等機械操作。至今，神經網絡控制技術在數控機床中已經能較為精確地處理和識別各種不確定的情況，且具有強大的學習能力。由于受到智能技術的影響，神經網絡控制將更加智能化、自動化地運用在數控機床中，從而有效提升機床的加工以及工作成效。

三、結語

總而言之，在我國綜合國力不斷上升，科學技術水平飛速發展的情況下，人們對機械電子工程的研究力度正在不斷加大，其發展程度也在日益完善。通過將控制工程運用在機械電子工程中，能夠有效地幫助機械電子工程提升生產效率和效益，并推動該領域朝著智能化、自動化和現代化的方向穩定發展。相信在未來，控制工程還將得到進一步完善，能夠更加全方位、更加高效地運用在機械電子工程中。