智能控制工程在机械电子工程中的应用

曹继宗

摘要：随着城市化建设进程的不断加快，人们在生产生活的各个领域，都朝着现代化、智能化的模式深化发展。本文文章通过对智能控制工程的内涵、智能控制技术发展阶段的讨论，客观分析了智能控制工程在机械电子工程中的应用。

关键词：智能控制;工程;机械电子;应用;产品

中图分类号：TP273          文献标识码：A

随着现代化科学技术水平的不断提高，我国的智能化技术也正在进行着积极的推广和创新。在机械电子工程中应用智能控制技术，促进了机械电子工程中各项设备应用的更新及其智能化程度的提高。信息化的机械电子工程结合智能化技术，发挥了智能化技术的多项优势作用，提升了机械电子工程工作质量和效率，充分保证了机械电子工程的使用效率，为未来我国未来的机械电子工程可持续发展夯实基础，为保证使用者的安全等提供更加便利的服务。

1 智能控制工程的内涵

智能控制工程是我国全面推动和发展生产力过程中的核心技术，对社会发展有着重要的作用。我国整体科学技术水平的不断提升，智能控制工程和机械电子工程有机结合发展，是未来必然趋势。现阶段我国的机械电子工程正逐渐普及智能控制工程的应用，不断朝着智能化方向创新和发展。在智能控制工程技术的应用下，我国机械电子工程生产质量和生产效率都得到了较大程度的提升，推动了我国智能化机械电子工程发展，为机械电子工程的安全生产提供保障，有效提升机械电子行业的社会综合效益[1]。相较于传统的机械电子工程控制环节，目前智能控制工程和机械电子工程相结合，使用了更加先进、智能的计算机技术及控制理论，在机械电子工程生产实践中，借助智能控制工程和计算机技术解决实际问题，实现了对机械电子工程的自动化、智能化控制。

智能控制工程和机械电子工程相结合建设发展过程中，数据模型和参数设置是关键，和传统的机械电子工程控制环节相比，智能控制工程应用了全新理念的控制模式，其合理性更强、更先进。智能控制工程主要利用人脑的具体思维及其思维流程，借助计算机技术模拟其过程，并且将模拟过程系统化地引入自动控制工程中。值得关注的是，传统的控制工程非常依赖具体控制对象的数字化模型和各种参数，但是智能控制工程打破了这一传统，不再依赖具体控制对象的各项指标，不仅降低了依赖相关性，而且解决了众多传统控制技术手段下无法解决的相关难题[2]。

2 智能控制技術的发展阶段

截至目前，智能控制技术的发展时期主要分为三个阶段。第一阶段是20世纪中期的智能控制技术萌芽阶段，这一时期内行业内的专家学者开始研究智能控制技术及系统，受到当时技术条件因素的影响，构建智能控制模型等技术手段的实际应用效果并不理想，存在较大的上升空间。第二阶段是20世纪末期的发展阶段，该时期内的智能控制技术逐渐展开了一系列的初步实践，被应用到以军事领域为主的生产活动中，智能控制技术的第二阶段正处于计算机科学技术快速发展的社会时期，因此机械电子语言编程技术取得了显著的成绩。第三阶段则是21世纪的进一步发展阶段，此时大数据技术趋于成熟，智能控制技术有了更好的支撑平台，结合社会人们生产生活的多项活动，得到了越来越广泛的应用[3]。

3 机械电子工程的理念及其发展阶段

3.1 机械电子工程的基本理念

机械电子工程综合了计算机技术、电子技术、机械技术，作为一项综合型工程，机械电子工程在传统机械工程的基础上融合了先进的电子信息技术，将机械、信息、电子等紧密连接在一起，应用到高新技术领域中。以产品设计为例，机械电子工程可以完善和优化产品的设计方案，立足于机械原理，融合计算机知识、电子工程技术知识等，对设计方案进行全面的优化和改良。和传统的机械工程相比，机械电子工程的功能模块规划设计更具科学性、合理性，设计思路也更加精细化、具体化，不仅完善了产品功能，而且还使产品的结构趋向简单化、集成化，促进了机械制造业加工水平的发展[4]。

3.2 机械电子工程的发展阶段

机械电子工程与智能控制工程同样经历了三个发展阶段，分别是手工加工阶段、流水线加工阶段、机械电子工程阶段。首先，手工加工阶段主要依托人力操控，由于设备和工具较为落后，限制了生产质量和供给量的发展，因此十分需要科学、高效的机械加工技术为机械电子工程的发展夯实基础。流水线加工阶段的机械设备已经得到了广泛的应用，结合自动化生产技术，大大提高了生产规模及生产效益，但是流水线加工阶段无法满足市场的个性化需求，只适用于批量的生产作业。机械电子工程阶段在云计算技术、大数据技术、人工智能技术等先进技术手段的应用下，实现了个性化的生产，产品性能大大提高，有效提高了生产效率[5]。

4 在机械电子工程中应用智能控制的重要意义

将智能控制工程应用到机械电子工程中，对于未来机械电子工程的智能化、现代化发展有着重要的意义。以机械电子工程的概念角度作为出发点，机械电子工程属于工科机械类，作为“机电一体化”工程，它可以说是现代化技术处理的工程。近些年来，随着我国科学技术水平和计算机技术水平的提高，机械电子工程已经覆盖了多种计算机应用理论和机械制造的方法。在此基础上，机械电子工程成为了科学技术下的现代化产物，体现出了较强的先进性。现阶段机械电子工程借助智能控制工程的相关技术，促进了机械电子工程中各项工作的积极开展，机械电子工程的各项知识理论也应用到了各种机械化产品生产过程中。例如行驶模拟系统、安全气囊、自动售票机等，均依托机械电子工程的理论支持和辅助。在科学技术的快速发展下，机械电子工程对自身的控制系统等均提出了更高的要求，应从优化机械电子工程的生产经营环境着手，提高机械电子工程的控制系统整体水平，为推动机械电子工程和智能控制工程的深度融合发展夯实基础。

5 智能控制工程在机械电子工程中的应用分析

5.1 集成自动控制技术的应用

机械电子工程中的集成自动控制技术是智能控制技术的一种，且被广泛应用到机械电子工程的各个环节中。以现代化的信息技术和计算机技术为基础，集成自动控制技术，进一步优化和创新现代化信息技术，完善了其在机械电子工程系统中的功能。将集成自动控制技术应用到机械电子工程中，利用多台舍恩比可以实现统一控制和管理，发挥机械电子工程相关设备的应用优势，提高各个设备之间的协调性，让机械电子工程生产实现快速化、高效化，以此提高生产质量和生产效率。在机械电子工程设备的生产运行活动中，集成自动控制技术能够全面收集和整合设备的相关信息，完善生产和运行流程。集成自动控制技术在原有的控制系统之上，研发和完善了自动控制功能的系统，适用于目前的机床电子设备，大大提高了生产产品的质量和效率[6]。

5.2 模糊控制工程的应用

在传统的机械电子工程控制中，机械加工的工艺较为复杂，其中涉及大量繁琐的操作，并且生产效率低、工作量大，相关的工作人员希望能够在传统控制方法的基础上建立起控制模型，以此逐渐实现自动化的机械电子工程控制。随着智能控制工程的普及，机械电子工程中逐渐引入了模糊控制工程这一理论，和传统的控制理论不同，模糊控制理论主张在应用模糊控制的过程中强调绝对的精确度，确定可能存在的误差范围，在规定的范围内进行控制工作，降低自动控制实现的难度。实际的模糊控制工程应用过程中，相关工作人员深入分析和研究了机械电子工程生产合理的误差范围，提高了模糊控制技术的精确性，也促进了机械电子工程中模糊控制技术控制的精确应用[7]。

5.3 鲁棒性的应用

现代化社会背景下的机械电子工程中，智能控制工程的鲁棒性是其中的关键特征之一。当出现了外界干扰时，鲁棒性设备的应用不仅能够保持控制系统原有的良好性能，而且能有效控制机械电子工程的各个设备。所谓鲁棒控制即通过设计一个控制器，来满足一些性能指标，最简单的鲁棒性控制系统见图1。在确定存在受外界因素影响的前提下，控制系统某一个方面的性能保持不变，因此多变量型鲁棒控制系统因该种特性在机械制造中被广泛使用。机械电子工程控制系统的鲁棒性控制，以制造柔性臂轨迹为例，通常需要利用滑膜结构控制制造过程，可在鲁棒性的基础之上研发慢变控制器，依托Hx控制理论为基础，开发和研究鲁棒控制器，优化系统控制器的结构。研究操作轨迹模拟过程中，合理利用补偿计算法，控制滑膜结构和Hx的控制理论，保证目标轨迹中控制系统的运行精度和控制精度。

在鲁棒性控制系统中，可以把神经网络和PID进行结合从而降低算法的难度，一般可以借助下述公式描述增量式PID控制模型：

再根据以下公式描述单神经元控制模型：

上面两个公式中K均为常数值，ω则表示可调节得的系数权值。所谓非线性控制系统的本质是即能够对系数进行调节的PID控制器。按照其控制状态的差异，控制器能够学习以及在不断训练中智能化调整比例和微积分等系数权值，尽可能地降低控制误差，使其在可接受范围，实现机械电子智能控制的准确性，并且为工业生产的精确性提供依据。

5.4 预测控制技术的应用

预测控制技术是在机械电子工程中预测相关设备的运行情况，结合预测的结果和机械电子工程生产运行的实际需求控制相关设备。以应用高速液压机为例，为了满足生產需求，应不断增加液压机的转速和压力，增强设备的负载冲击，否则在运行过程中很可能影响设备运行的精度和安全性，导致系统超调故障的发生。

借助预测控制技术能够依据高速液压机系统的实际运行情况和生产需求，构建预测模型，降低运行过程中产生的压力，预测输出值，精确预测运行误差，控制运行过程[9]。预测控制技术网络结构图主要有PLC系统、触摸屏、工业控制计算机和网络控制模块做组成现场总线控制网络，见图2。

综上所述，机械电子工程在现代化社会经济快速发展的形势下，迎来了全新的挑战，人们对机械电子产品提出了更高的要求。在机械电子工程的生产运行等活动中合理应用智能控制工程是未来必然的发展趋势，只有这样才能推动机械电子工程朝着智能化、自动化、信息化的方向发展和创新。为了充分发挥智能控制工程和机械电子工程的优势，应将二者有机结合在一起，最大程度实现优势融合，进一步推动机械电子工程的发展，提高智能控制技术水平，为我国的社会经济建设贡献一份力量。

（责任编辑：陈之曦）

参考文献：

[1]章跃军.基于智能控制工程在机械电子工程中的应用分析[J].内燃机与配件，2020（10）：229-230.

[2]郭向荣.智能控制工程在机械电子工程中的应用[J].南方农机，2020，51（06）：143+204.

[3]张晨，陈潇铖.智能控制工程在机械电子工程中的应用研究[J].南方农机，2020，51（06）：150.

[4]边鑫.控制工程在机械电子工程中的应用[J].南方农机，2020，51（06）：161.

[5]陈元生.基于智能控制工程在机械电子工程中的应用分析[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（04）：133-134.

[6]孟德益.控制工程在机械电子工程中的应用研究[J].农家参谋，2020（05）：178.

[7]潘云峰，陈建鸿.智能控制工程在机械电子工程中的应用[J].科技资讯，2020，18（07）：26-27.

[8]刘涛.基于智能控制工程在机械电子工程中的应用[J].广西农业机械化，2019（05）：53.

[9]王晓娟.基于智能控制的机械电子工程应用价值研究[J].无线互联科技，2019，16（20）：155-156.