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控制工程中机械电子工程的应用
摘要:在机械电子工程中应用智能控制技术,可以提高机械电子生产的自动化和多元性,以及控制的精确度,为机械电子生产企业获得更多经济效益。在信息技术革新的背景下,对机械电子工程提出了更高要求,将智能控制工程和机械电子工程结合起来,符合现代工业发展要求,利用完善的智能控制技术实现精确智能的操控,可有效促进机械电子工程的未来发展。在介绍相关概念和特点的基础上,阐述智能控制工程在机械电子工程中的具体应用和未来发展趋势。
关键词:智能控制工程;机械电子工程;应用
1智能控制工程和机械电子工程概述
1.1智能控制工程
智能控制技术包含神经网络学、电子信息学和人文科学等学科内容。在机械电子工程中,智能控制技术融入了各类工程控制理论和计算机科学,利用计算机软件和生物学模仿人类的大脑和肢体功能,搭配先进的控制电子设备,可以顺利实现更加多元、智能化的操控,降低了对人力的依赖性。在实际应用中,智能控制工程以计算机技术和信息技术为基础,以控制理论为指导思想,实现对机械生产的自动化管理控制。智能控制技术一共经历了3个发展阶段,前期的技术应用效果并不明显,后来主要被应用到军事领域,直到21世纪才进一步扩展了该技术的应用范围。使得智能化控制技术和社会生产结合起来,并在大数据技术的支持下广泛应用人工智能技术,给人们的生产生活带来极大便利。随着控制理论及其技术的不断完善,控制技术的应用范围进一步拓宽,作用进一步强化,在许多大型机械制造过程中发挥着十分重要的作用,实现了自动化的操作控制和管理。智能控制工程和传统控制工程最大的区别是,其可采用智能化、自动化技术提高机械操作性和应用性。其次,智能控制技术的应用使得操作更加简便,能有效解决机械生产中出现的各种复杂问题,并通过全面综合的机械技术,结合现代控制理论解决许多线形和非线性的问题,尤其在机械工程活动中提供更加科学的技术支持。
1.2机械电子工程
机械电子工程的发展基础是机械工程,集合了计算机、机械和电子等学科技术。传统的机械生产由人工控制,生产效率不高,且容易在设计生产过程中出现异常问题而得不到及时有效解决,不但影响效率还可能会影响生产质量和生产安全。为此,随着信息技术的不断发展,在机械工程中转变传统机械生产模式,利用机械电子工程实现传统机械工程和电子信息技术的结合。加深电子、机械和信息之间的联系,在实际产品设计生产和经营管理中,机械电子工程结合机械理论、电子工程知识和计算机知识,完善产品设计方案。和传统机械工程相比,机械电子工程的设计更加精细化,产品结构变得更加简单和集成化,功能更加优越。通过科学的规划设计,促使机械制造水平进一步提升,满足现代化机械生产发展需要。机械电子工程也经历了多个发展阶段,前期主要采用人工操作的方式进行管控,生产质量和效率受到限制。机械加工技术的不断研究发展,推动了机械电子工程的发展,融入自动化技术,不断提升生产规模和效益。尤其在大数据时代,集合大数据、云计算和人工智能技术,拓宽了机械电子工程的应用范围,提高机械生产的效率和个性化,降低生产周期,使产品的性能不断完善。以控制理论为思想指导,在计算机技术、信息技术等科学技术有机结合下形成并发展,用以实现对工程问题进行自动化管控的技术体系,即为控制工程。随着近年来控制理论体系与实践体系的不断完善,控制工程技术水平得到大幅度提升,使其在我国多重领域得到广泛应用。例如,当前基于“状态空间方程”下的控制理论,在非线性、参数调整等问题的研究上取得了一定的成效,推动了整个机械电子工程行业控制系统的智能化发展,成为新时期机械电子工程行业现代化建设与创新发展不可或缺的存在[1]。
2控制工程在机械电子工程中的应用分析
随着控制理论与技术的不断完善,目前控制系统大致可分为“集约控制系统”、“智能控制系统”以及“柔性控制系统”三类,并以其各自所具有的优势在机械电子工程中发挥着重要作用。
2.1机械磨削精度控制中的应用
高质量、高精密是机械元器件生产过程中所最求的目标,这在一定程度上对机械设备的机械磨削工艺提出了更高的要求。以螺纹磨床生产为例,影响螺纹磨削质量的因素有许多,除机械生产设备本身性能外,也受环境稳定、磨削掌控力度等的影响。而采用专家精度控制系统,对螺纹磨削过程实行动态化、智能化的补偿控制,通过对螺纹磨床生产过程中可能影响螺纹磨削误差的各个因素进行综合分析,并设置相适应的控制目标,从而降低误差的影响,提升机械磨削精度。
2.2机械加工过程控制中的应用
随着机械制造行业的不断发展,机械加工流程呈现出复杂化、多元化发展态势。对此,传统的机械加过过程控制方法已经无法满足实际需求。而模糊控制理论的提出与技术的实践,以“复杂问题简单化”、“算法灵活性”、“编程易操作”等特点,改善了传统控制系统存在的弊端。与此同时,模糊控制通过测量值与变化率的设定与输入,在最大程度上使系统实现了控制目标。
2.3柔性机械臂轨迹跟踪控制中的应用
柔性机械臂制造是机械制造行业机械生产过程中自动化控制的典型代表。由于柔性机械臂作为分布式参数系统,其耦合性较强对控制系统的要求较高。对此可采用“滑模变结构控制方法”进行“慢变控制器”的研发设计,采用“H∞控制理论”进行“鲁棒控制器”的研发设计,并将其应用于“快变控制器”中,在慢变控制器与快变控制器有机结合下,实现对柔性机械臂不确定性问题的有效控制。并采用补偿控制算法对轨迹跟踪进行补偿控制,从而实现柔性机械臂轨迹跟踪控制的高精准性。
2.4高速液压机控制中的应用
液压机作为工业生产中应用较广的机械设备。随着各领域的段发展,对液压机的速度与压力提出了更高的要求,实现高速度、高压力化发展已成为液压机创新生产的必然趋势。而压力与速度的提升,对系统控制范围与精度产生了一定的影响。对此,为满足机械设备实践需求,降低设备系统的消极影响,可采用预测控制原理,在数据整合分析的基础上建立预测模型,预测计算液压机操控系统的误差变化率,并在此基础上进行控制器输入与输出值的确立。从而降低外界因素对系统的影响。
2.5数控机床控制中的应用
数控机床是控制工程神经网络控制在机械电子工程中应用的典型代表。神经网络控制是基于生物仿生研究基础上形成并发展的。网络神经元通过彼此之间的相互连接,形成相对复杂的网络控制系统。这种神经网络系统不仅能过对数据信息进行大规模处理,也能过具备如人脑自我组织与学习能力,从而在一定程度上提升了控制系统的自动化水平。而数控机床作为机械生产中不可或缺的自动化设备,其各种功能的实现,如机械元器件切削,则是基于神经网络控制系统的有效应用,通过系统识别、参数处理下得以高效率、高质量、高精准实践操作的。
3结论
总而言之,控制系统作为工业系统不可或缺的存在,在机械电子工程行业现代化建设与创新发展中占有重要地位。随着控制理念与技术的不断完善,控制工程与机械电子工程的有机融合已经成为行业发展的必然趋势。本文旨在通过对控制工程在机械电子工程中应用的研究,探寻融合途径,从而促进机械电子工程行业的创新发展。
参考文献:
[1]李健,李朕兴.控制工程在机械电子工程中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2017(01):44-45.
[2]崔海花.基于智能控制工程在机械电子工程中的应用[J].数字技术与应用,2017(05):12+14.
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