機械工程中電子節(jié)能控制技術探析

邱宸 劉松松

【摘 要】在我國社會經(jīng)濟及科學技術的持續(xù)發(fā)展背景下，機械電子工程技術逐漸得到完善，其技術需求量也不斷提升，逐漸朝著智能化、多元化的方向不斷發(fā)展。在這種情況下，節(jié)能控制工程在機械電子工程中體現(xiàn)出較高的應用價值，在關注機械電子工程的同時，需要加強對電子技術及機械控制技術的研究，以合理有效的方法將控制工程應用到機械電子工程中，從而促進機械電子工程的進一步發(fā)展。鑒于此，文章結合筆者多年工作經(jīng)驗，對機械工程中電子節(jié)能控制技術探析提出了一些建議，僅供參考。

【關鍵詞】機械工程;電子節(jié)能控制技術;探析

引言

控制工程的不斷發(fā)展，促進了機械電子工程的不斷進步。隨著科技進步，控制工程在機械電子工程中的應用將會更加廣泛。本文研究了智能控制系統(tǒng)、集成自動控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、魯棒控制系統(tǒng)、預測控制技術、神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等在機械電子工程中的應用，這些控制工程應用推動了機械電子工程的進步，希望本文的研究有助于促進機械電子工程向著更加智能化、自動化和現(xiàn)代化的方向穩(wěn)定發(fā)展。

1、控制工程與機械電子工程的概念

1.1機械電子工程的概念

機械電子工程一詞屬于舶來品，由日本“Mechatronics”一詞翻譯而來，機械電子工程其實就是將電子技術引入機械工程，計算機電子技術屬于信息控制的數(shù)控中心，與機械工程相結合時可以對機械工程全方面的控制，尤其是機械工程在生活中實際操作模式下的各種使用功能，這些功能的存在是幫助人類來操作人力所難以操作的事情。在我國的基本內涵是表示機電一體化，所謂的機電一體化是指機械工程與現(xiàn)代化的計算機電子信息技術相結合的綜合升級版本，這種機械與電子技術的結合體能夠大大地提升生產(chǎn)的效率，創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益，能夠有效地推動我國的社會化進程，解放和發(fā)展生產(chǎn)力。

1.2控制工程的概念

控制工程是一項利用計算機技術對工程過程進行自動化管理的技術。它能夠根據(jù)計算機模擬各類參數(shù)和各類設計性問題，通過計算機云計算方式，將各類重點數(shù)據(jù)進行輸入和輸出，并進行數(shù)據(jù)的核算，以起到利用自動化技術對工程中出現(xiàn)的問題進行解決、對工程進程進行把控的作用。

2、機械電子節(jié)能控制技術的現(xiàn)狀

電子信息技術的發(fā)展和應用為機械電子工程行業(yè)奠定了基礎，同時也提出了巨大的挑戰(zhàn)。機械電子工程簡單地說是以計算機為基礎，多種技術相結合的綜合性學科，它不僅是社會技術發(fā)展的產(chǎn)物，也是社會進步的象征，在突飛猛進的現(xiàn)代化高科技的社會時代，機械電子工程行業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的命脈，大大推動了我國國民經(jīng)濟的綜合發(fā)展。這也說明了我國機械電子系統(tǒng)越發(fā)成熟和穩(wěn)定，機械電子工程行業(yè)已走向國際快速發(fā)展的隊伍之中，也成為世界機械電子工業(yè)主要出口國之一，但我們清楚看到與許多發(fā)達國家，如德國、美國等還有一定的差距。

3、機械工程中電子節(jié)能控制技術

3.1控制技術確保節(jié)能

機械工程系統(tǒng)是靠電比例液壓泵、電比例馬達、電比例液壓閥和電控噴油柴油機等部分互相之間的聯(lián)系組成的系統(tǒng)，靠電的控制轉化和功率輸出，盡可能達到設施體積小、可用能力最大，希望達到智能化操控。根據(jù)周圍環(huán)境完成更大效益的節(jié)能化，起到省時省力高效為目的。使用全電式的控制系統(tǒng)要求技術很高，必須有很快的速度完成信息的傳遞，但針對目前的技術而言，還無法達到此目標，不能快速地處理以及傳遞信息，大數(shù)據(jù)下完成有一定難度。這樣采用分布式的控制系統(tǒng)。以總線為根本，將發(fā)動機的噴油總量和操作者的指令和機器性能等數(shù)據(jù)傳遞到總線上，其他部分可在總線上獲取信號，液壓磊控制器可調整排量信息，和其他控制器的傳輸，達到要控制的總體要求。對于機器的工作質量和節(jié)能，全局式的節(jié)能控制系統(tǒng)的重點是從整個機械進行研究，從整體環(huán)境來觀察，完成全局式的節(jié)能控制系統(tǒng)。需要設定節(jié)能的總體目標，分析作業(yè)完成的質量或部分組織結構的性能要求等，達到節(jié)能效果的最大化。在同時控制多個部分的組織結構、工作效率和固有的節(jié)能控制技術等都有注意，因此，全局式的節(jié)能控制系統(tǒng)較為全面。

3.2智能控制系統(tǒng)在機械電子工程中的應用

控制工程中利用最廣泛的就是智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)是人類重要的發(fā)明，它利用計算機技術，模擬人腦進行智能控制與管理。智能控制系統(tǒng)在機械電子工程上的應用，可以通過人工智能模擬的方式，錄入電腦系統(tǒng)，就像人工一樣控制和操作某項生產(chǎn)工作。

3.3模糊控制系統(tǒng)在機械電子工程中的應用

以往的機械電子加工過程中，各類復雜的工步、工藝，導致工程操作內容繁重，加大了工作人員的工作量，效率低下。模糊控制系統(tǒng)正好彌補了這一缺點，它具有精確的數(shù)學管理模型，能夠高效地實現(xiàn)自動化控制。模糊控制系統(tǒng)在機械電子工程中改進了原有控制理論的缺陷，從控制工作內容的精準范圍，改變?yōu)榭刂普`差的精確范圍，使機械電子工作被控制在規(guī)定的范圍內運行，實現(xiàn)了最優(yōu)控制。

3.4在高速液壓機中的應用

一般在液壓機的運行過程中，液壓機的速度及壓力不斷提升，其慣性作用顯著增大，以致系統(tǒng)中的各種機體運行速度不斷降低，嚴重影響整個系統(tǒng)的正常運行。面對這種情況，需要利用預測控制對其進行處理，而預測控制的機理就是在發(fā)生問題之前進行數(shù)據(jù)采集，結合數(shù)據(jù)信息構建一個完善的預測模型，進而根據(jù)預測模型輸出的數(shù)據(jù)信息進行計算，確定控制器的位置，實現(xiàn)對相關問題的提前控制。就實際情況來看，這種方法比較適用于數(shù)控信息不多的時候，整個過程不能有外力因素的干擾，以此保證數(shù)據(jù)信息的精確性。

3.5魯棒控制的應用

魯棒控制在控制系統(tǒng)中的定義是在外界環(huán)境的影響下，控制系統(tǒng)的某一方面的性能始終保持不變，正是因為這種可行性，魯棒控制在機械電子工程的控制中有著廣泛的應用。尤其是在機械臂和柔性臂的應用中，魯棒控制通過調節(jié)系統(tǒng)控制器的內部結構，進行操作軌跡的模擬，從而利用補償控制的算法進行補償控制的計算，從而使控制系統(tǒng)能夠準確的對設定的程序和運行軌跡進行控制。

3.6柔性機械臂軌跡跟蹤控制

柔性機械臂軌跡跟蹤控制是機械自動化的直觀體現(xiàn)，也是機械電子工程重要的組成部分。柔性機械臂用料少、質量輕、耗能低，通過關節(jié)的柔性和兩岸的柔性，實現(xiàn)很多高速、高難度的操作，能夠轉配工業(yè)中實現(xiàn)人機作業(yè)，提高了工人的安全系數(shù)。柔性機械臂軌跡跟蹤控制主要是慢變控制和快變控制兩種，由于是分布式參數(shù)系統(tǒng)，因此對于柔性機械臂軌跡跟蹤控制需要很強的耦合性。快變控制器和慢變控制器的有機結合，使柔性機械臂得到有效的控制，從而能夠在工業(yè)中精準的工作。

結束語

為適應時代發(fā)展的要求，節(jié)能控制工程在機械電子工程中的應用是一個必然趨勢，這不僅是提高我國生產(chǎn)能力的重要途徑，也是保障產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本、促進企業(yè)長遠發(fā)展的有力措施。為充分發(fā)揮節(jié)能控制工程在機械電子工程中的作用，相關從業(yè)者要加強對控制工程的研究，結合機械電子工程的具體情況對其進行靈活運用，以此提高機械電子工程的整體性能，為機械電子工程的持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎。

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