控制工程在机械电子中的应用

摘要：随着科技社会的发展，基于控制理论和控制工程的控制技术有了长足的发展和进步，尤其在计算机技术广泛应用和普及的今天，控制工程的理论和实践有了进一步深入探索。其中自动控制系统应用最为广泛，在机械电子工程中占据重要位置，有效地推动了机械电子工程的发展。基于此，本文将着重分析探讨控制工程在机械电子中的应用，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

关键词：机械电子；控制工程；措施

1 控制工程在机械电子中的应用

控制理论起源于18世纪英国技术革命，在瓦特发明蒸汽机后，试图将离心式非锤调速器的基本控制原理应用于蒸汽机转速控制中，打开了以蒸汽机作为原动力的机械格局。随着广大电气工程师的不断研究和探索研究出更为科学、系统的控制分析系统。

21世纪IT产业迎来了蓬勃发展时期，以计算机技术、通信技术和控制技术为主要代表。控制技术作为IT产业的基础，逐渐成为一门基础性科学，控制系统和控制工程中的相关理论和思想，如系统结构、系统稳定、反馈调节和智能系统等，得到广泛应用和推广。有专家认为，控制理论和控制工程不是一门简单的学科，因为其不但能在科学领域发挥巨大的作用，而且能够应用于人文学科，控制理论和控制功能已经成为全面、系统的世界观和方法论。

控制理论和控制工程具有普适性和独特性的显著特点。在当前社会，系统问题已经变得非常严重，尤其是复杂性的系统科学研究、应用中，因此控制理论和工程的发展已成为必然的发展趋势。

2 控制工程在机械电子中的应用要点

2.1 智能控制系统方面的运用

智能控制系统主要指将人工智能以及计算机技术进行整合，围绕机械电子工程内部的操作流程实施人工化模拟，全面控制，让智能机器人能够形同人类一样数量操作工作，同时，智能控制系统具有和人类大脑等同的思维模式，其可自主、有效收集相关数据信息。由此可知，智能控制系统与人工智能特性这两者之间的融合，将机械化大生产变成现实，生产效率显著提升，生产模式得到优化，并可全面监控生产操作工序，为机械制造行业节省了大量的成本。

2.2 专家控制方面的应用

精密丝杠磨削能够迎合高精度、高可靠性的螺距生产标准，其前提条件是保证消磨操作中纵向以及轴向运动一定要同步。常规螺纹模床生产主要借助机械传动满足这一同步要求，存在一定的误差，同时，磨削温度条件、工件热变形情况等也会制约磨削精度。而专家控制是指面向磨削过程进行智能补偿控制，其基本工作原理为在磨削加工环节，全面考虑不同的误差特征，并在此基础之上，设定合理的控制规则，最终借助控制量补偿实现降低螺距误差这一目的。

2.3 神经网络控制方面的运用

控制工程在机械电子工程当中的主要运用措施之一，就是利用神经网络控制系统对电子工程进行操作。神经网络是一种最新的仿生学思想控制领域应用的高科技，其中主要是由众多简单的神经元连接而成。并且每个神经元在工程结构和功能上都是相对来说比较简单，但是整个网络结构也是可以组成高度非线性动力学系统。另外一方面，神经网络控制技术最大的一种优势就是可以进行大规模的处理操作，并且它的网络系统与人的大脑结构是非常相似。它可以在不同的操作技术上进行自我组织和自我适应，并且这种网络技术的自学习能力也是非常强大，所以它在智能技术下的方向也是非常有发展前景。但是，在目前的电子工程中，数控机床的控制还是存在着很多问题。其中，最主要的问题是数控机床的控制适应能力比较低，尤其是在切削的过程中，对不可预知和不可确定性的情况下缺乏良好的识别和处理能力。我们就要提高数控机床加工能力发挥和工作效率的提升。

2.4 模糊控制方面的应用

在机械电子工程中，工人所操作的手续相当非常复杂，尤其是在机械加工的过程中，技术的操作基本上很难顺利完成。所以，在机械电子工程中，如果采用常规的控制方法是很难建立起精确的数学模型。而模糊控制技术相对于数学模型具有直观和构造算法灵活化以及控制编程简单化的特征，可以将原本复杂的技术转化为简单的技术操。在这些机械工程控制中也得到了广泛的应用。另外，模糊控制的操作方式并不用对控制对象进行精准的数学描述，只需要直接的输人测量值与设定的偏差及其偏差变化率等条件，就能够得到最优控制输出值。因此，在目前电子工程控制过程中，我们可以利用模糊制在特定的功能区进行，并且模糊控制系统的仿真实验结果可以显示出十分明显的控制效果。

2.5 鲁棒控制方面的运用

鲁棒性是指即便在外界干扰作用下，控制系统的某一性能与参数也不会发生改变。对于控制系统而言，鲁棒性直接決定着其在工业现场中的具体使用情况。多变量鲁棒控制经过为期四十年的发展，收获颇丰，促进了其在工业控制活动中的实际应用。柔性机械臂的本质为分数参数系统，具有多输入输出特性，耦合较强，该耦合行为十分复杂，除在逆运动方面存在不确定性，还会受到多种非预定性因素的影响，由此可知，柔性机械臂的全面控制有些困难。为解决这一难题，可借助假设模态法，利用奇异摄动理论，站在理论层面，把整个系统划分成慢变与快变子系统。通过滑模变控制方法对慢变控制器进行设计，借助H∞控制理论对鲁棒控制器进行设计，进而为快变控制器的相关设计工作提供参考，以此来削弱非结构不可控度，降低振动干扰。

总而言之，随着计算机控制工程技术的不断发展，使得机械电子工程逐渐向智能化方向进行发展，控制工程在机械电子工程当中起到了越来越重要的作用，因此，对控制工程在机械电子工程中的应用研究，成为了人们日益关注的新课题，将控制工程技术同计算机机械电子工程技术有机地结合在一起，从而进一步促进了机械工程行业的发展。

参考文献：

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[4]王蕊.Matlab在《机械控制工程基础》教学中的应用[J].机电产品开发与创新，2011，04：179-180+187.

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