農機一體化下控制工程在機械電子工程中的運用

張鵬舉

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450064）

我國在電子機械工程領域擁有非常悠久的發展歷史，從簡單的電子與機械結合到如今正式邁入科技化、智能化、多樣化發展之路，甚至還利用人工智能技術將未來藍圖變成現實可能。然而在電子機械工程發展的歷程中，控制工程其實也扮演著不可或缺的角色。

1 控制工程的含義

控制工程的基礎是控制理論和計算機理論的結合，通過信息化操控達到自動控制。詳細來說就是利用數據信息輸入、修改等方式操控機械設施，使其可以被調整、升級和控制。如今控制工程技術已經被廣泛應用在我國各個領域，如自動化、智能化機械設備，并且我國也逐漸加強了對控制工程技術的重視程度，將其與工程學科深入結合。控制工程最初發展于科技革命中，發展目的為希望利用控制工程操控當時盛行的蒸汽機。但是隨著科技的發展，控制系統逐漸被研發出來，隨后以IT 為代表的通信、控制技術成為一門知識，穩固性與系統性也被大家所熟知且應用。

2 機械電子工程的含義

機械電子工程是從傳統機械工程中發展而來的，是傳統機械工程在改進過程中與電子工程的交融與創新，也是具有系統性和模塊性的領域。機械電子工程特點為：其目標具有較強的綜合性，所以需要模塊式管理方法展現關鍵內容和應用特性，最后實現目的，并且機械電子工程可以進行統籌管理，合理應用自身優秀的功能、簡單的操作和清晰的結構，將工程內部的空間做到極致節約。同時機械電子工程還能做到理論與實際相結合，將機械技術與電子理論交融。機械電子工程的內容非常多元，其中最重要的就是起支撐作用的機械技術，可以保證整體工程順利運行、框架穩定。而其他技術則承擔著輔助作用，如自動化技術的核心就是控制，通過控制提高運行效率。傳感技術的核心則是數據、參數，通過集中機械數據分析設備運行效果。電子技術的核心是要求，利用原理與技術打造符合要求的產品。如今機械電子工程已經成為我國各領域不可缺少的一部分，并且可以根據工業、企業的生產要求進行調試與創新[1]。

3 控制工程在機械電子工程中的運用

農機一體化趨勢勢不可擋，其以科技和經濟發展為背景，以企業、工業要求為引領方向，不斷提高技術水平和理念。農機一體化不僅代表著使用設備、工具更加便利、作業產量和效率更加高，也意識到了生產力的重要性和社會發展水平的提高。所以以農機一體化作為背景探討控制工程在機械電子工程中廣泛運行和結合力度逐漸加深，其實具有重要意義。

3.1 智能控制

智能控制的核心理念就是人工與計算機的結合，簡而言之就是人工智能通過模擬機械電子工程的主體和常規操作軌跡實現全面控制的情況。一方面人工智能具有擬人化，可以通過數據分析代替人類進行數據管控工作。另一方面人工智能也可以模擬人類大腦思維，進行信息收集和管理。智能控制最大的優勢就是將機械生產的設想轉為了現實，并且利用人工智能提高質量、產量和效率，讓現實工作達到了最優解，隨后在成本控制和勞動力方面也具有重要意義。

3.2 自動化控制

集成自動化控制是控制工程在機械電子工程運用中的優秀實例，也是智能化、自動化要求的最好延伸。這項技術主要借助信息、數據的收集和控制，利用信息、數據打造完整的機械電子工程系統，達到自動化控制需求。這項技術在企業、工業生產和加工領域的應用非常常見，主要內容是利用信息整合能力將所有和生產、加工有關系的數據進行整合，然后為技術和操作提供支持，讓技術和操作符合相應需求。柔性控制作為集成自動化控制的重要組成部分，如今已經被廣泛應用，這項技術的優勢就是結合智能化提高效率[2]。

3.3 魯棒控制

魯棒控制的優勢就是受外界因素影響可能性較小，不會讓系統在運行過程中隨意改變參數與數據，所以這項技術在控制工程中非常受歡迎。例如在使用機械臂的時候常常會因為參數系統特性而受到影響，讓機械臂難以滿足生產加工的需求，也讓系統運行非常不穩定，控制難度大大增加。然而選擇魯棒控制技術之后，這一困境得到了解決，利用模擬法和攝動法將系統合理劃分，利用快、慢兩個系統讓控制器進一步穩定，以此減少外界的影響因素，增加效率。

3.4 專家控制

專家控制雖然細微但是非常有效，因為在機械加工的時候常常會出現一些需要精準操作的情況，標準嚴格、準度高，例如絲杠磨削，看似不起眼其實能夠接連影響后續操作，所以需要在操控時保證同步。相比于傳統方式，這種技術可以大大減少誤差，并且因為這種技術具有很強的決定性，所以常常被使用在關鍵環節[3]。

3.5 預測控制

預測控制非常重要，是控制工程中非常關鍵的一項內容，有利于提高效率與準確度。將這項技術和機械電子工程進行結合，可以使高速液壓系統運轉更加快速，讓其系統的設計與應用更加方便，沖破傳統性能限制，讓生產加工更加快速。由于科學技術的發展與市場需求不斷變化，如今對高速液壓機的要求也越來越多，這要求科技人員必須不斷創新技術來實現高效運轉，并且也要重視機器的負載能力、慣性處理、調試性等問題，保證機器的精準度不會出現任何問題。總而言之，利用預測控制技術非常重要，通過此項技術計算運行數值和變化誤差，然后通過整數據控制負載性和慣性，可以穩定準確值、提高效率[4]。

3.6 模糊控制

由于機械電子工程的內容非常復雜，所以傳統的控制工程并不能滿足建模需求，嚴重降低了生產率，也增加了生產的難度。為了保證智能控制中的問題得以妥善處理，技術人員設計了模糊控制。這項技術的核心是模糊數學理論，然后以此理論為基礎和控制技術進行交融。控制成果的決定性因素其實是精準度，所以為了精準掌握動態模式的數值，需要保證系統中各項繁雜信息的準確與穩定。但是不可控因素實在太多，無法保證變量盡在掌控，也無法保證對動態模式進行詳細的分析與探究，所以利用模糊控制技術非常必要。使用這項技術的時候需要技術人員重視控制器，作為關鍵配件，控制器可以全面、統籌地管控所有配件，如解模糊、模糊化等等。模糊化的重要作用就是將輸入數值轉為可辨識的模糊量，并且配備相應語言取值。規則庫是經驗、信息與數據的總庫，將收集的數值全部轉為規則，讓控制器可以順利運行。這項技術讓機械電子工程的運行更加方便，也讓技術的人員可以更加精準地掌握數據，并且利用建模來實現自動化控制。例如：機械加工處理，此類加工處理需要非常強大的數學控制模型，所以傳統控制手段難以滿足需求；而模糊控制卻能將非常繁瑣的數字計算轉為更加簡單的控制方式，靈活化計算手段，只要設定好數值、變化就能達到控制效果[5]。

3.7 神經網絡控制

這項技術以仿生學為基礎，利用仿生學原理設計控制工程的控制方式。生物學中大腦是由神經接連在一起的，所以此項控制技術將系統中的各個部門設計為神經連接點，并且通過網狀進行聯系。這項技術擁有非線性的動力系統，可以操控機械完成生產加工目標。互聯網的發展讓網絡信息技術可以與機械電子工程結合，利用向量算法讓神經網絡控制技術的擬人化逐漸加深，降低計算錯誤率、提高學習能力，讓數控技術更加先進。這項技術也改變了傳統控制工程中處理能力低、人工要求高等缺點，為生產加工保證了基礎安全。

4 控制工程在機械電子工程的運行前景

我國雖然在機械電子工程領域和控制工程領域已經取得了不小的成就，但是由于我國起步較晚、發展技術和理念與發達國家相比較差，并且對于關鍵技術的掌控不到位，所以早期二者的運行與實踐仍有一段距離需要追趕。如今隨著科學技術與經濟的推動力量逐漸加強，研究也在逐漸深入，控制工程得到了完善和創新。控制工程的進步對機械電子工程起到了推動作用，二者應該堅持走創新之路。堅持創新是硬道理，逐漸增加在科學性和實用性方面的資金投入，不僅能讓二者可以滿足市場和生產加工的需求，還可以使其正式邁入以智能化、多樣化、自動化為代表的新發展時代。由于市場對二者的數量、質量要求不斷增多，所以應該改變傳統以經濟效益為核心的理念，正視綠色、環保、可持續的新需求，在運行過程中讓環保、科學與效率協調前行[6]。

5 結語

在農機一體化背景下控制工程在機械電子工程中運用已經逐漸廣泛化、先進化，并且如今也取得了不小的成效。這種交融式的運用讓二者的發展水平也得到了顯著的提高，控制工程的應用讓機械電子工程逐漸走上了自動化、智能化，并且隨著需求的變化逐漸得以完善與改進。本文通過對二者含義、運行和前景進行分析，為后續發展提供方向和相應經驗，也能為機械電子工程的成功奠定基礎。