基于智能控制工程在機械電子工程中的應用探討

周建鵬

（新疆喀什地區葉城縣自來水服務站，新疆 喀什 844900）

近年來，我國智能化技術的發展速度極其迅猛，智能控制技術在電子機械工程中的應用也愈發普遍。高度信息化、智能化的控制系統為電子機械工程的發展提供了全新的思路，因此，討論智能控制工程在機械電子工程中的應用、分析其發展前景極有必要。

1 智能控制工程、機械電子工程概述

智能控制工程引進了各種先進的控制理論基礎，并結合了計算機科學、神經網絡學、人文科學及電子信息學等多個學科，能夠使計算機系統模仿人體大腦功能與部分肢體功能，對機械電子工程做出智能化、多元化的管控，不僅大幅度降低了人力操作成本，也提高了操作的精確性及安全性。目前，智能控制技術在我國經歷了3個發展階段，在前期，智能控制的作用效果并不明顯，依然處于起步階段。而后期，智能控制技術逐漸被應用于軍事領域，并加大了相關科學技術的研發力度。21世紀，智能控制技術的作用范圍被進一步擴張，其作用效果也得以彰顯。如今，智能控制技術已經相對成熟，可用于工業生產及精細化電子機械控制中。

機械電子工程的前身是機械工程，在此基礎上，結合了計算機技術、電子機械技術與電子學等相關學科的理論知識及技術，機械電子工程改變了傳統機械生產制造的模式，借電子信息技術，提高了電子工程的信息化水平，還能優化其產品結構，可實現電子工程的集成化管理。

總而言之，智能控制工程為我國機械電子行業的發展貢獻出了卓越的力量。智能控制工程的引入，促進了我國智能化電子機械工程行業的綜合發展，不僅能夠為機械電子工程安全生產提供足夠的保障，還能夠進一步提升該行業的社會效益，相較傳統的機械電子控制，智能控制工程引入了先進的智能計算機控制理論及相應的自控技術，解決了傳統機械電子工程中的多項難題。

2 智能控制工程在機械電子工程中的應用優勢

2.1 簡化操作流程

傳統的機械電子工程需要大量的人工作業，而將智能控制工程引入其中后，便可集結大數據技術、云計算技術及人工控制技術，簡化機械電子工程中人為操作的作業流程，能夠有效提高生產效率。高度智能化的智能控制，能夠借各類電子設備及控制系統模擬人工作業，能大幅度降低機械電子工程對人工作業的依賴性，繼而節約生產成本。

2.2 降低失誤率

智能控制技術下的機械電子工程具有較高的精準度。傳統的機械電子工程多依賴人工作業，而在人工作業期間難免出現失誤，這類因人為因素導致的操作失誤，可能會引發嚴重后果。而集結了智能化控制技術的機械電子工程設計，建立在大量的精確數據和參數上，能夠進一步提高電子工程設計的精準度與靈活性。在計算機技術的運算及處理下，智能化控制系統可以對整個設計流程、生產流程做出全方位管控，在某一數據參數異常時便可及時發出預警，告知工作人員，不僅大大節約了人力校對數據的時間，提高了工作效率，還能滿足機械電子工程對精細度的高要求。另外，目前的智能控制系統可以執行校對、優化及調整等工作，能保障機械電子系統的穩定運行，其高效的反應速度及對故障問題的甄別、判斷及解決能力，可用于協調多個系統及設備的運行，并調整其可控指標，使系統達到最佳的運行狀態。

2.3 保障數據精準

機械電子工程設計施工時會受多個條件影響，一旦在設計期間設計方案存在問題，未得到有效解決，可能會導致后續的施工變更，繼而影響最終數據的精準度、完整性，導致數據分析結果出現偏差。智能控制技術能夠對機械電子工程全過程產生的各項數據信息做出有效的采集與初步整理，能夠降低數據遺漏或數據錯誤等問題的發生概率，繼而提高數據處理效率及數據精準度，為機械電子工程的施工效率、施工質量提供了精準的數據支撐。

2.4 提高控制力

引入智能控制技術后，可以對機械電子工程全過程進行監督和實時的信息反饋，系統與各設備在運行期間，產生的一切數據均能統一儲存，而智能控制器可有效協調各設備的運轉情況，可保障生產效率。智能控制系統也可以對機械電子工程的各個生產設備執行遠程控制、模塊化控制，解決了機械電子工程模塊化發展時控制模型過于復雜的難題，能有效提高對整個系統的控制力及控制效果。

3 智能控制工程在機械電子工程中的實踐應用

3.1 集成自動控制技術的應用

目前，在機械電子工程中應用最為廣泛的智能控制技術便是集成自動控制。該技術以信息技術為基礎，并在此基礎上，結合機械電子工程的特征做出了創新及優化，能夠有效提高機械電子工程生產設備的性能及生產效率，集成自動控制技術在機械電子工程中的合理應用，可以對現有的機械設備生產線進行集中化管控，能夠進一步提高各設備的生產效率及生產質量。該技術在設備運行的控制有著較高的應用優勢，可以整合生產設備在運行過程中產生的各類生產信息及運行狀況，再根據不同信息的具體情況，采取適當的處理方法及控制策略，能實現對多個設備的集成控制。

3.2 神經網絡控制系統的應用

神經網絡控制系統是智能控制工程的核心。該系統是一種可模擬人類神經網絡系統、人類大腦行動的網絡控制系統，可以通過神經網絡中的各個神經元，對某個特殊的機械電子設備做出控制，可以有效提高控制效率，還能夠降低在控制單個機械設備時的人力成本。在實踐應用中，系統可自動采集各生產設備運行時產生的數據，隨后在處理過后將此類信息直接反饋至神經元節點，神經元便可以模擬人腦，為各個生產設備分配工作，并控制其運行狀態。神經網絡控制系統的引入改變了傳統的人力控制模式，能夠有效提高對海量數據的甄別、處理效率。目前，神經網絡控制系統大多用于對機械電子設備的數控設備操作中，工作人員只需調整系統中的各項運行參數，便可以達到控制整個生產流程的目的。

3.3 預測控制技術的應用

機械電子工程的施工過程中會涉及多個機組設備及多道生產工序，在工程持續運轉時，若某一設備或某一機組發生故障，便會影響整個生產線的生產效率，可能會導致一整批產品的質量都不合格。此時，智能控制工程中的預測控制技術便可有效解決這一問題。在電子信息技術、互聯網技術、云計算技術、人工智能技術等多項先進科技的支持下，預測控制技術可以對目前生產線及各生產設備的運行狀況做出監測。隨后，結合其運行參數，分析出設備目前的運行狀態，并對該設備在未來一段時間內的運行狀況做出預測，可以在故障發生前，便制定相應的解決策略，不僅能夠保障整個生產線的穩定運轉，還能夠降低各生產設備的故障率，進一步提高生產效益的同時，還能降低生產成本。同時，針對生產設備的精準預測，還有利于智能控制技術對生產設備的運行情況做出精確調控，是提高生產效率的有效措施。

3.4 模糊控制系統的應用

傳統的機械電子工程設備運轉過程中，涉及多個流程及運轉要素，控制時又多以人工控制為主，整個生產過程及控制方式十分復雜，大大影響了生產效率，此時啟用模糊控制技術便可有效解決上述問題。模糊控制技術能夠結合產品設計的質量控制指標的合理誤差范圍進行設計，確保整個生產過程的自動化控制，能始終將誤差范圍閾值作為控制指標，大大降低了對人工監測產品質量及控制系統運轉的依賴性。值得一提的是，若想使模糊控制系統在機械電子工程中發揮出最大的作用，需要工作人員分析生產產品的質量指標，計算出合理的能夠達到控制效果的誤差范圍。在實踐應用中，模糊控制技術要貫穿機械電子工程的生產全程，不僅能夠有效提高生產線的自動化控制程度，還能夠簡化工藝流程，實現自動化、精細化、集中化、智能化生產。

3.5 專家控制系統的應用

專家控制系統能夠有效降低傳統控制中對各數學模型的依賴度。啟用專家控制系統后，機械電子工程的生產不再受到各控制對象在外界客觀因素變化下，產生的結構變化或參數變化的影響。專家控制系統可以在實踐中模擬專家行為，在短時間內制定出最高效的處理方案及響應對策，能有效提高生產效率、生產精準度。目前，專家控制系統常用于高精度的機床生產中，能夠對整個生產過程做出動態化的智能控制，結合生產線的生產實況，采取補償控制策略，便可降低生產誤差。

3.6 魯棒控制的應用

魯棒控制技術依賴控制器的作用，通過對控制器性能的調整，便可以解決各生產設備在運行時出現的問題。魯棒控制能夠在設備運行期間受外界干擾時，依然保有原本的控制效果及控制性能，是保障電子機械工程順利推進的有力手段。如制造柔性臂軌時，需要采用滑膜結構控制，研發并加設魯棒控制器，以此持續優化系統控制器的性能及其結構，在實踐中，還可加入補償算法，實現魯棒控制和滑膜結構的集成化管控，便能發揮出智能控制系統在目標軌跡運行中的精確控制優勢。

4 智能控制工程在機械電子領域的發展前景

（1）智能控制工程在機械電子工程中的應用，會持續朝向高速率、高精度、高效化發展。在智能控制技術的支持下，機械電子工程的生產效率得到了大幅度提高，同時也通過減少人力作業、解放勞動力節約了生產成本。目前的智能控制工程，已經可以實現減少生產誤差、提高控制精度的目的。未來，智能控制工程的創新與發展會更加精細，更貼近于人類的思想及行為，能夠進一步提高對整個生產流程控制的精確度，以更高效率、更加精密的自動化、智能化控制技術，促進電子機械領域的穩健發展。

（2）智能化控制技術會逐漸朝向柔性化方向發展。柔性化控制發展主要體現在兩方面，其一為機械電子工程的自動化群控系統，其二為機械電子工程的自動化數控系統。群控系統會對整個生產線及機械電子工程中產生的信息流與物流做出動態化調控，確保整個工程均可按嚴格的生產流程及作業標準開展。柔性化發展是滿足未來社會對機械電子工程自動化控制要求的重要手段，也是集成自動控制技術的主要發展方向。

（3）網絡化發展。如今信息技術、互聯網技術已經在各個領域發揮出了顯著優勢。智能控制工程與機械電子工程本身便與信息技術和互聯網技術息息相關。未來，無論是機械電子的制造模型還是生產模式，都會逐步轉型朝網絡化方向發展。在物聯網、互聯網等多項網絡科技的持續發展下，產品的生產流程、生產設備與生產技術將持續升級，獲得進一步的完善。如今，微機技術和精密控制技術的研發已取得了初步成果，將此類技術融入智能控制工程，并在機械電子工程中發揮價值，是構造網絡化機械制造模式的必要舉措，也是使機械電子工程制造與自動化控制高質量發展的必然趨勢。

（4）模具成型技術。高度智能化的控制系統在機械電子工程中的合理應用，能夠有效提高生產精確度，保障生產產品質量，模具成型技術又可以大大降低機械電子工程的運行成本，二者的密切結合可以建自動化控制及智能控制工程，將模具生產制造的精確度控制在微米級別。在未來的持續發展中，隨著相關生產技術、操控技術的不斷創新與完善，模具成型及模具應用勢必會更加便捷、精確，為機械電子工程的精密化發展提供更多的便利條件。

5 結語

信息時代的到來，使得人們對各機械電子產品的質量要求及精細度要求越來越高。為了滿足社會的實際需求，應積極引入智能控制技術，實現對機械電子工程設計生產全過程的精確控制，進一步提高機械電子生產的質量及效率，使機械電子工程逐步朝信息化、智能化、精準化方向發展。目前，用于機械電子工程中的智能控制技術包括集成自動控制、神經網絡控制、預測控制、模糊控制、專家控制與魯棒控制，未來，機械電子行業的發展依然需要智能控制技術的支持，在保障生產安全，生產效率的基礎上，降低生產成本，為企業制造更多經濟效益的同時，也能促進整個行業的進步與發展。