控制工程在机械电子工程中的应用

1/5控制工程在机械电子工程中的应用控制工程在机械电子工程中的应用与机械工程的悠久历史相比，电子技术是上世纪发展起来的新兴学科。但是机械工程与电子技术的结合深刻改变了机械生产的面貌。随着计算机人工智能技术的发展，形成了真正的机械电子工程，并逐步向智能化的方向发展，在这一过程中控制技术起到了不可忽视的重要作用。因此对控制工程在机械电子工程中的应用进行研究，能够促进这两者的完美结合，进一步促进机械电子工业的发展。1控制工程与机械工程简述控制工程控制工程是以工程控制论为理论基础，综合信息和计算机理论的相关概念，用以处理自动控制中的各种工程问题的工程技术。控制工程在各种工程学科中都有广泛的应用。目前现代控制理论以状态空间方程为基础，以多输入、多输出、变参数、非线性等设计问题为主要研究对象，并在机械工业领域的智能机器人、轧机系统、先进加工控制系统得到愈来愈广泛的应用。1机械电子工程机械电子工程与传统的机械工业相比有着鲜明的特点。首先从设计角度来看，机械电子工程并不能称之为独2/5立的工程学科，而是一个综合思想的实践，是把其核心部分与其它领域的技术有机地结合在一起，采用本文由论文联盟HTTP/收集整理模块化策略，完成设计。就系统本身而言，其具有运动部件少、结构简单的特征，减小了系统的体积、提高了性能，但是系统的复杂性大为增加。这就要求机械与电子技术必须有效结合，以构成一个最优的产品或系统。控制理论在机电系统中的应用专家控制在机械磨削精度控制中的应用精密丝杠磨削可以达到高精度的螺距生产要求，其前提是工件在消磨过程中纵向和轴向运动必须同步。在普通螺纹磨床生产中，这种同步主要是靠机械传动来实现，因此其控制的误差较大，此外在磨削过程中的环境温度、工件热变形、磨削力也会对磨消精度产生一定的影响。专家精度控制系统的基本思路是对磨削过程实现动态智能补偿控制。其主要原理是磨削加工过程中，对各种误差的特征进行综合考虑，并以此为基础设定一条适配性的控制规则，以达到通过最补偿控制量使螺距误差不断减小。2预测控制在高速液压机中的应用高压、高速化是目前液压机的技术的重要发展趋势。但是随着速度和压力的不断提高负载惯性也随之不断增大，其直接后果就是系统超调变大、精度下降。采用预测控制3/5是解决液压机高速、高压化造成的负面影响的有效手段。这一控制的基本原理是根据采样时刻及在此之前的系统输出的历史数据，建立系统输出的预测模型，然后再根据以预测模型为基础得到的预测输出值对系统误差变化率进行预测计算，并由计算结果来进一步确定控制器输出，以达到提前控制模式的实现。这种方法在数据较少和各种外界因素影响的情况下，仍可以获得较高预测精度，因此特别适合液压机为代表的电液伺服系统的快速预测控制，并获得良好的预测效果。2鲁棒控制在柔性臂轨迹跟踪中的应用鲁棒性是指控制系统某方面的性能或指标在干扰因素影响下保持不变的程度。因此控制系统的鲁棒性是其能否应用于工业现场的重要指标。多变量系统鲁棒控制产生近四十年来，取得了丰富的成果，并为其在工业控制领域的应用奠定了基础。柔性机械臂是强耦合、非线性的多输入输出的分布参数系统。此类系统的重要特点是大幅整体运动与小幅弹性振动的耦合。这种耦合动力学行为相当复杂，其不仅具有逆运动方面的不确定性，同时还会遭遇多种不确定因素，因此针对柔性机械臂的控制较为困难。解决办法可以采用基于假设模态法和奇异摄动理论，将整个系统从理论上拆解为慢变以及快变子系统。用滑模变结构控制方法设计慢4/5变控制器，利用H控制理论设计鲁棒控制器用于快变系统控制器设计，以克服非结构不确定性和振动的影响。此外，基于轨迹跟踪准静态补偿控制思想进行补偿控制算法，保证滑模变结构控制和H控制的组合控制，使系统能够精确跟踪目标轨迹。2模糊控制在机械加工过程中的应用许多机械加工过程十分复杂，用常规的控制方法建立精确的数学模型困难较大，自动控制的效果也不理想。模糊控制具有将复杂问题直观话、构造算法灵活化以及控制编程简单化的特征，因此在这些机械工程控制中也得到了广泛的应用。模糊控制并不用对控制对象进行精准的数学描述，只需要直接的输入测量值与设定的偏差及其偏差变化率等条件，即可以得到最优控制输出值，目前利用模糊控制在805单片机上的模糊控制系统的仿真实验结果显示了控制效果十分明显。2神经网络控制在数控机床中的应用神经网络是仿生学思想在控制领域应用的最新成果，其是由众多简单的神经元连接成。其中的每个神经元在结构和功能上都相对简单，但整个网络结构可以组成高度非线性动力学系统，从而用于复杂物理系统的表述。神经网络的主要优势是可以进行大规模并行处理，同时还初步具有类似人脑的自适应、自组织、自学习能力，因此在智能5/5化方向下的自动控制领域具有广泛的前景应用。数控机床是现代机械工业必不可少的高效自动化设备。目前数控机床控制中的主要问题是自适应能力低下，主要表现在切削过程的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。为了避免这种情形下的刀具破损、机床自激振动异常情况发生，通常要选用较为保守的切削参数，这就限制了数控机床加工能力的发挥和工作效率的提升。结语目前机电技术的发