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机电工程中自动控制系统的运用

作者:原创论文网 时间:2018-02-23 07:49 加入收藏

  经济的飞速发展,科技的不断进步。科学技术已经成为各行各业发展壮大的依据。自动控制系统的高速发展,促使控制工程在机械电子工程中的应用具有很好的发展前景。自动控制系统在机械电子工程应用的开始,没有显现出其应有的作用力。而今依赖于高速发展的电子设备,自动控制系统已经发生了重大的转变,其核心技术现已经应用智能的电子设备,电子智能设备的投入使用大大提高了社会生产力。
  
  1 控制工程学简介
  
  控制工程(controlengineering)是处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。控制工程是以工程控制论为理论基础,综合应用了信息理论和计算机理论的相关概念。控制工程不局限于任何一个工程学科,在机械工程、采矿工程、管理工程、航空工程、电气工程、生物工程、土木工程等工程学科中都有同样而广泛的应用。在实际应用中,控制工程还融合了自动控制技术、电子技术、计算机技术等多个学科的相关知识。其应用的控制理论主要有两种:“古典控制理论”,“现代控制理论”.“古典控制理论”的内容主要是以传递函数为基础,主要研究单输入和单输出线性定常时不变这类控制系统的分析和设计问题。而“现代控制理论”是在“古典控制理论”的基础上,以状态空间方程为基础,研究多输入、多输出、变参数、非线性等控制系统的分析和设计问题。随着机械工业的迅速发展,智能机器人、轧机系统、先进加工控制系统不断涌现,与控制工程的结合愈来愈广泛而密切。
  
  2 机械电子工程的概述
  
  不同国家对机械电子工程的定义不同,但在本质上没有很大的区别。在日本,机械电子的定义为:在机械的主要控制性能以及信息处理性能中融入了一定的技术,同时把机械装置以及其他相关的设备进行有效的融合所组成的系统。在美国,机械电子工程是有计划地应用、有效地把机械与电子结合从而创造最优产品的工程;欧洲IRDAC认为机械电子工程是机械工程、电气控制工程以及系统总体技术在产品设计和生产过程中的结合。在我国,机械电子工程是机电一体化,是机械工程与自动化的一种。信息时代的发展,让机械电子产品在发展过程中融入了大量的信息元素与现代化符号。机械电子产品中这些新兴元素,让它在激烈的市场竞争中生存下来。除此以外,大部分机械电子工程的产品设计方式单一,能很快的被理解、掌握,这也是它备受大众喜爱的原因之一。
  
  3 自动控制系统应用于机械工程的现状分析
  
  近几年,我国的科学技术和经济发展程度都在不断的发生着巨大的变化和提升,但是其生产力的发展程度仍然不能与发达国家的高科技的生产力水平相比拟。我国目前的控制工程系统主要应用的是刚性自动化和单自动化的自动控制系统的技术。大部分的发达国家的控制工程系统中的自动化控制系统技术已经发展成熟。其自动化的控制技术早已经应用于机械电子工程中。综上所述,我国在自动控制系统的研制方面仍然要不断地创新和发展。这样才能提高国家生产力,为我国百姓的生活提供更为便利的技术依据。
  
  4 控制工程在机械电子工程中的应用研究
  
  4.1 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。
  
  4.2 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。
  
  4.3 神经网络控制在数控机床中的应用
  
  神经网络控制的基本组成要素是神经元,是控制领域基于仿生学思想探索出来的一种新的物理系统的描述方式,将比较复杂的系统用相对简单的方式描述出来,便于人们理解。神经网络的处理范围较广且工作量大,除此之外,神经网络的智能化功能也不可小觑,这种功能具有类似于人脑的自适应与自学习能力,因此在电子工程中被广泛应用于控制工程的内容之中。比如,神经网络控制在数控机床设备中的应用,为了有效避免因切削过程的不可预估性给机械加工带来的损失,提高风险识别能力与处理能力,使用神经网络控制为数控机床选择较为合适的切削参数是当前比较好的切削参数控制方法。
  
  4.4 鲁棒控制
  
  鲁棒控制的价值是实现对柔性机械臂进行控制,使其能够更加准确地跟踪目标轨迹。鲁棒性指的是控制系统即使在多种因素干扰的情况下,其部分性能或指标仍可以保持不变,这一特性成为控制系统能否用于工业现场的重要参考标准。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,具有大幅度整体运动与小幅度性振动相互融合的特征,因此,再加上其他因素的影响,柔性机械臂的控制难度较大。基于假设模态法和奇异摄动理论将整个系统拆分为慢变以及快变子系统,鲁棒控制用于快变子系统当中,设计系统控制器,从而消除振动和其他不确定因素带来的影响。
  
  5 自动控制系统在机械工程中应用的发展趋势
  
  科学技术在经济发展的不断带动下,其技术能力能得到更好的发展。在全球经济的不断发展变化的趋势影响下,我国的经济文化水平也在不断的发展和提高。伴随着我国经济水平的提高,为满足日益提高的人们的生活需求,机械工程的科学技术能力是实现社会生活高水平的关键。自动化控制系统是机械工程应用不可或缺的重要部分。机械工程的创新和科技化,可以将其拓展各类功能应用于更多的领域。自动控制系统在信息全球化的冲击下,与网络信息技术相融合,促使自动控制系统的应用,渗透到多行业中的多个领域。我国的经济社会的发展宗旨在于可持续性的发展。所以,在创新应用新型的自动控系统时,环保、节约是新型自动控制系统在机械电子工程中得到更加完美的应用。
  
  结束语
  
  综上所述,控制工程在实际上是一种工程技术,在其应用的时候将工程控制理论作为基础,并结合计算机的一些知识来解决自动控制中的各种问题,因其综合了工程领域与计算机领域两个方面的相关知识,在实际的电子工程中具有相关大的应用优势。

  参考文献

  [1] 控制工程在机械电子工程中的应用[J].李艳萍.机械管理开发.2016(04).
  [2] 控制工程在机械电子工程中的应用[J].王拓.通讯世界.2016(01).
  [3] 控制工程在机械电子工程中的应用[J].郭华.化工管理.2015(08).
  [4] 控制工程在机械电子工程中的应用[J].张兵.现代制造技术与装备.2017(08).

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