黃榕

摘 要：將控制工程運用在機械電子工程中，可以實現傳統機械工程能量連接向智能化連接形式的全方位轉變。因此，要加強對控制工程的運用，發揮控制工程在機械電子工程中的最大價值。在了解行業最新發展趨勢的前提條件下，確保技術應用的合理性，進而提高企業在市場中的核心競爭力。基于此，針對控制工程在機械電子工程中的應用展開研究，并提出運用策略，以供同行參考。

關鍵詞：機械電子工程；控制工程；技術運用

中圖分類號：TU71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）06-0054-03

0 引言

將機械工程與電子技術深度融合的研究最早起源于二十世紀。研究初期，機械工程和電子技術是簡單的“塊與塊”之間的關系，或是可以在功能結構上進行相互替代。在計算機技術發展速度日漸加快的當下，機械系統和電子系統可以實現真正的融合，創造出了機械電子工程這一全新的研究領域。再加上人工智能技術在各行各業的全方位滲透，使得機械電子從簡單的功能連接、能量連接轉變為信息連接，并通過信息化驅動，改善企業的生產效率和生產質量，讓企業的機械電子系統逐步走向智能化的發展之路。

1 控制理論及控制工程概述

控制理論最早源自英國的技術革命。在瓦特發明蒸汽機之后，有相關研究學者想要將離心式飛錘調速器的基本控制原理運用在蒸汽機的轉動速度管理中，由此開辟了將蒸汽機作為發展動力的研究新篇章。隨著電氣工程師在機械工程事業上的持續探索和研究，機械工程生產過程中的控制分析系統變得更加科學和系統化。

如今，通訊行業獲得了蓬勃發展，其中以大數據控制技術、通信技術和計算機技術為代表，實現了多行業之間的深度融合，成為通訊行業發展的重要基礎，逐步成為基礎性學科。控制系統的各種理論和方法，包括系統穩定、結構、反饋調節和智能系統等，在機械行業發展過程中獲得了全方位的推廣。

有研究學者認為，控制理論和控制工程并不是簡單的研究型學科，因為控制工程不僅可以運用在科學研究和機械工程中，對于人文學科的發展也有一定的現實意義。目前，控制理論及相關功能已經成為各行各業發展的系統化研究方法。控制工程及相關理論具有一定的普適性，將控制工程用在科學研究中，已經成為行業發展的必然趨勢。

控制工程結合了工程理論及計算機技術理論，是對自動化技術進行處理的新興技術，在機械電子工程中獲得了全方位運用。其技術研究重點在于多輸入、多輸出、改變參數和非線性設計，因此對于優化機械制造行業的發展水平意義重大。而機械電子工程并不是單一的工程學科，多以模塊化的方式來完成系統的操作需求，其構造較為簡單，可以減少傳統機械工程生產過程中的系統占地總面積，改善了電子工程的運轉性能[1]。伴隨著機械電子工程系統的越發復雜，實現計算機技術之間的有機融合，才可以使機械電子工程領域獲得又好又快的高質量發展。

2 控制工程在機械電子工程中的應用價值

2.1 減少不當操作行為

將控制工程運用在機械電子工程中，可以使得操作過程更為便捷，無需復雜的操作技術，避免相關工作人員由于操作復雜度較高，導致操作不當，引起企業生產事故。由于控制工程具備較強的靈活性，可以彌補傳統企業電子工程實施過程中存在的各類問題。通過將控制工程運用在機械電子工程中，可以加強對系統運轉的動態監控，一旦發現人工操作失誤，則會第一時間作出反應。據此制定出針對性的措施予以解決，有利于改善機械電子工程的整體效益與生產質量[2]。

2.2 提高數據精準性

在機械電子工程的運轉過程中，受到技術、設備等多方因素的影響，會導致數據信息不夠精準，浪費大量的人力、物力，卻無法提高企業的經濟效益。但是將控制工程運用在機械電子工程中，可以保障數據信息獲取得更為全面。利用其中的智能技術收集多方數據信息，實現數據信息的精準歸納，有效避免由于信息收集存在錯誤缺失以及不準確，導致企業的生產存在偏差，提高了信息的綜合利用率。

2.3 增強機械電子工程控制能力

目前我國控制工程的理論研究和實踐操作已經逐步上升到了智能化控制層面。將其運用在機械電子工程中，可以將數據信息更為精準地反饋到系統，改善了系統的綜合控制能力。

對企業的自動化生產過程進行實時監控，一旦在系統的運行過程中出現電力故障或其他問題，系統就會立即啟動保護措施，由此降低了安全事故出現的概率，使得機械設備運轉的安全可靠性得到增強[3]。借助程序控制技術，對機械制造的實際情況進行及時調整，彌補傳統控制方法存在的滯后性。對于技術較為成熟的機械電子工程來說，可以通過對控制對象進行三維建模，調整其外部參數，自動選擇最優化的工作程序，改善企業的生產效率。

3 控制工程在機械電子工程中的應用策略

3.1 集成自動控制技術的應用

目前集成自動控制技術已經被廣泛使用在機械電子工程中，是控制工程應用在機械電子工程中的典型代表。集成自動控制技術是將信息技術作為基礎條件，具備一定的創新性，對于改善機械電子設備的控制效果，有著非常重要的現實作用。

在設備的實際運轉過程中，對設備的運行條件進行全方位信息收集、資源整合，綜合信息的實際情況，用科學合理的控制辦法，實現對不同設備的全方位集成管控[4]。目前，柔性自動控制已經逐步成為集成自動控制技術的必然發展趨勢，通過柔性自動控制辦法，可以改善機械設備的綜合生產效率。

3.2 神經網絡控制系統的應用

神經網絡控制系統，主要是指通過構建出類似人腦的網絡控制神經系統，它借助不同的神經元來對企業中的機械電子設備進行全方位管控，減少人力資源的投入總量，改善企業的工作效率。通過神經網絡控制終端，可以將其內部的所有神經元進行統一控制，并將處理之后的數據信息直接反饋到神經元，神經元經過計算之后，將工作內容分配到不同的機械電子設備。

對于企業生產過程中用到的CNC設備，傳統的控制辦法主要以手動控制操作為主，無法對數據進行精準識別、有效處理。但是將神經網絡控制技術運用在數控設備的控制過程中，有關工作人員只需要對系統操作參數進行調整，便可對整個生產過程進行調節。這不僅可避免由于人工操作失誤帶來的負面影響，也可以降低安全事故出現的概率。

3.3 預測控制技術的應用

在控制工程中，預測控制技術為其中的重要技術類型。在機械電子工程的運轉過程中，用到的單元設備較為豐富，生產過程較為復雜，很容易由于某個單元設備出現故障，導致整個生產線直接崩潰，生產出來的產品質量也無法符合要求。借助電子信息技術和網絡技術，對機械電子工程設備的運轉狀態進行動態分析，并綜合分析數據結果，對設備的運轉狀態進行預測，掌握其未來在運轉過程中是否會出現故障問題，以提前介入設備管理，可避免故障，改善設備的運轉工作效率[5]。

高速液壓機在長時間的運轉，會導致其部件出現不同程度的磨損，進而導致其運行速度下降，影響企業的正常生產。通過將預測控制技術應用在其中，可以綜合高速液壓機的實際狀態，構建出三維預測立體模型，進行智能化管控，借助智能系統對其速度和壓力進行調節。

3.4 魯棒控制技術的應用

魯棒控制技術主要是指在機械電子工程中安裝對應控制器，并對控制器性能進行調節，以解決在設備運轉過程中存在的各類問題，是我國控制工程中的重要技術之一。工作人員可以通過對控制理論的借鑒，綜合企業的實際生產內容，對魯棒控制器進行設計，實現對企業生產過程目標軌跡操作的精準管理。將魯棒控制技術應用在機械電子工程設備管理中，可以解決由于外部因素干擾所帶來的生產效率下降、生產質量不足等問題。

在設備出現故障、受到外界因素干擾時，控制系統可以通過運用魯棒控制器保障其正常的運轉性能。尤其是將魯棒控制技術運用在柔性臂軌和滑膜結構的運行管理工作中，可以使得相關設備運轉的安全性得到增強，設備使用的穩定性得到全方位改善。

3.5 模糊控制技術的應用

傳統機械電子工程設備操作過程中，其操作程序較為復雜，生產效率下降，同時人力資源的大量投入，也難以保證企業的生產效率和生產質量。將模糊控制技術運用在其中，則可以解決這一問題。模糊控制技術主要是綜合產品的生產質量標準誤差范圍，對企業生產線進行設計，以改善機械電子工程的運行效率，進一步降低成本投入。

通過運用計算機網絡技術建設三維立體模擬程序，對機器運轉過程進行在線模擬，通過立體模型，對機械設備的性能和運轉狀態進行分析。然后展開模擬操作，若是存在問題，可以第一時間介入。模擬操作既可以簡化企業的操作程序，又可以保障企業的生產效率，減少人力和物力資源的投入，符合企業的可持續發展需求，是幫助企業降本增效的核心途徑。

4 具體應用

4.1 機械磨削精度

在機械元器件的生產過程中，確保元器件生產的高質量和高精度，是企業生產的終極目標。影響螺紋磨床磨削質量的因素較多，除了生產設備本身性能不足，環境以及磨削掌控力度的影響，也會導致螺紋磨床生產質量難以達標[6]。通過將控制工程中的專家精度控制系統運用在其中，可以針對螺紋磨床生產過程進行動態化管理、智能化補償控制，并針對有可能會影響螺紋磨床誤差的多項因素展開深度分析，及時制定出針對性的管理目標，進一步降低誤差的負面影響，使機械磨削精準度得到全方位提升。

4.2 機械加工過程

近年來，機械加工流程變得越來越復雜多樣，傳統的機械加工過程控制辦法已經無法滿足新時期企業的發展需求。將控制工程中的模糊控制理論運用在其中，可以將復雜問題簡單化、算法使用簡易化、編程修改易操作化，彌補傳統控制系統存在的不足之處。通過模糊控制機制，可以對測量值和變化率進行設定，盡最大可能達成企業的控制目標。

4.3 柔性機械臂軌跡跟蹤

在機械制造行業的生產過程中，柔性機械臂制造為其中的典型自動化控制內容。柔性機械臂主要以分布式參數系統為主，對耦合性提出較高的控制要求。可以通過運用控制工程中的“滑模變結構控制方法”，展開柔性機械臂“慢變控制器”的研發設計，并通過運用魯棒控制器以及“H∞控制理論”，研發“快變控制器”，在慢變控制器與快變控制器的融合運用下，對柔性機械臂使用過程中的不確定性問題展開管控。利用補償控制算法，針對其軌跡進行動態跟蹤，隨時進行補償控制，可確保其工作控制的精準度更高。

4.4 高速液壓機

作為工業生產過程中無法缺少的一類機械設備，液壓機在各行各業高速發展的社會背景下，其速度和壓力要求變得越來越高。實現液壓機的高速度和高壓力，已經成為其未來創新發展過程中的必然趨勢。在提升壓力和速度的過程中，將會對高速液壓機的控制范圍或控制精度帶來一定程度的影響。

因此，為了滿足企業的設備使用實際需求，減少設備的負面影響，可以通過運用控制工程中的預測控制技術，在數據信息整合分析的基礎條件下，構建預測模型，并對液壓機操控系統誤差變化規律進行預測、計算，隨后在控制器中輸入和輸出值，減少外界因素對系統帶來的負面影響。

4.5 數控機床

數控機床是將控制工程運用在機械電子工程中的主要代表。神經網絡控制是利用生物仿生學原理，通過網絡神經元彼此之間的緊密連接，形成復雜的網絡控制系統，對機床生產過程中的大量數據信息進行規模化處理。其具備一定的人腦自我組織能力和學習能力，從根本上改善系統的自動化控制能力。尤其是數控機床作為機械生產過程中無法缺少的重要自動化設備，將神經網絡控制系統用在其中，可以使得機械元器件的切削工作更為精準[7]。

5 結束語

作為工業發展過程中無法缺少的重要存在，控制工程對于機械電子工程的創新發展意義重大。伴隨著近些年控制工程理念和技術的越發完善，實現和機械電子工程的融合發展，已經成為行業提高影響力的重要途徑。因此需有關技術工作人員了解控制工程在機械電子工程中的使用價值、運用策略以及具體使用領域，發揮出控制工程的最大價值，推動機械電子工程行業走向高質量發展。

參考文獻

[1] 彭得士.控制工程在機械電子工程中的應用[J].大眾標準化， 2022（8）：175-177.

[2] 付曉云.智能控制工程在機械電子工程中的應用[J].設備管理與維修，2021（10）：76-78.

[3] 張鵬舉.農機一體化下控制工程在機械電子工程中的運用[J].南方農機，2021，52（6）：193-194.

[4] 張晨，陳瀟鋮.智能控制工程在機械電子工程中的應用研究[J].南方農機，2020，51（6）：150.

[5] 邊鑫.控制工程在機械電子工程中的應用[J].南方農機，2020， 51（6）：161.

[6] 陳元生.基于智能控制工程在機械電子工程中的應用分析[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2020（4）：133-134.

[7] 熊中剛.淺談機械電子工程專業中“控制工程基礎”課程教學改革[J].教育教學論壇，2020（6）：139-140.