機(jī)械電子工程中控制工程論文2篇

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第一篇

1控制工程與機(jī)械工程簡述

1.1控制工程

控制工程是以工程控制論為理論基礎(chǔ)，綜合信息和計算機(jī)理論的相關(guān)概念，用以處理自動控制中的各種工程問題的工程技術(shù)?？刂乒こ淘诟鞣N工程學(xué)科中都有廣泛的應(yīng)用。目前現(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間方程為基礎(chǔ)，以多輸入、多輸出、變參數(shù)、非線性等設(shè)計問題為主要研究對象，并在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的智能機(jī)器人、軋機(jī)系統(tǒng)、先進(jìn)加工控制系統(tǒng)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。

1.2機(jī)械電子工程

機(jī)械電子工程與傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)相比有著鮮明的特點(diǎn)。首先從設(shè)計角度來看，機(jī)械電子工程并不能稱之為獨(dú)立的工程學(xué)科，而是一個綜合思想的實(shí)踐，是把其核心部分與其它領(lǐng)域的技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，采用模塊化策略，完成設(shè)計。就系統(tǒng)本身而言，其具有運(yùn)動部件少、結(jié)構(gòu)簡單的特征，減小了系統(tǒng)的體積、提高了性能，但是系統(tǒng)的復(fù)雜性大為增加。這就要求機(jī)械與電子技術(shù)必須有效結(jié)合，以構(gòu)成一個最優(yōu)的產(chǎn)品或系統(tǒng)。

2控制理論在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1專家控制在機(jī)械磨削精度控制中的應(yīng)用

控制工程在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用文/朱穎隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)由自動化逐步向信息化和智能化方向發(fā)展，而控制理論是機(jī)電一體化設(shè)計中的重要部分，控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)程度直接關(guān)系到機(jī)電設(shè)備性能的發(fā)揮。本文以對控制理論為邏輯起點(diǎn)，對控制理論在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，結(jié)論對于相關(guān)理論的進(jìn)步具有重要的價值。摘要精密絲杠磨削可以達(dá)到高精度的螺距生產(chǎn)要求，其前提是工件在消磨過程中縱向和軸向運(yùn)動必須同步。在普通螺紋磨床生產(chǎn)中，這種同步主要是靠機(jī)械傳動來實(shí)現(xiàn)，因此其控制的誤差較大，此外在磨削過程中的環(huán)境溫度、工件熱變形、磨削力也會對磨消精度產(chǎn)生一定的影響。專家精度控制系統(tǒng)的基本思路是對磨削過程實(shí)現(xiàn)動態(tài)智能補(bǔ)償控制。其主要原理是磨削加工過程中，對各種誤差的特征進(jìn)行綜合考慮，并以此為基礎(chǔ)設(shè)定一條適配性的控制規(guī)則，以達(dá)到通過最補(bǔ)償控制量使螺距誤差不斷減小。

2.2預(yù)測控制在高速液壓機(jī)中的應(yīng)用

高壓、高速化是目前液壓機(jī)的技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。但是隨著速度和壓力的不斷提高負(fù)載慣性也隨之不斷增大，其直接后果就是系統(tǒng)超調(diào)變大、精度下降。采用預(yù)測控制是解決液壓機(jī)高速、高壓化造成的負(fù)面影響的有效手段。這一控制的基本原理是根據(jù)采樣時刻及在此之前的系統(tǒng)輸出的歷史數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)輸出的預(yù)測模型，然后再根據(jù)以預(yù)測模型為基礎(chǔ)得到的預(yù)測輸出值對系統(tǒng)誤差變化率進(jìn)行預(yù)測計算，并由計算結(jié)果來進(jìn)一步確定控制器輸出，以達(dá)到提前控制模式的實(shí)現(xiàn)。這種方法在數(shù)據(jù)較少和各種外界因素影響的情況下，仍可以獲得較高預(yù)測精度，因此特別適合液壓機(jī)為代表的電液伺服系統(tǒng)的快速預(yù)測控制，并獲得良好的預(yù)測效果。

2.3魯棒控制在柔性臂軌跡跟蹤中的應(yīng)用

魯棒性是指控制系統(tǒng)某方面的性能或指標(biāo)在干擾因素影響下保持不變的程度。因此控制系統(tǒng)的魯棒性是其能否應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的重要指標(biāo)。多變量系統(tǒng)魯棒控制產(chǎn)生近四十年來，取得了豐富的成果，并為其在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。柔性機(jī)械臂是強(qiáng)耦合、非線性的多輸入輸出的分布參數(shù)系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是大幅整體運(yùn)動與小幅彈性振動的耦合。這種耦合動力學(xué)行為相當(dāng)復(fù)雜，其不僅具有逆運(yùn)動方面的不確定性，同時還會遭遇多種不確定因素，因此針對柔性機(jī)械臂的控制較為困難。解決辦法可以采用基于假設(shè)模態(tài)法和奇異攝動理論，將整個系統(tǒng)從理論上拆解為慢變以及快變子系統(tǒng)。用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計慢變控制器，利用H∞控制理論設(shè)計魯棒控制器用于快變系統(tǒng)控制器設(shè)計，以克服非結(jié)構(gòu)不確定性和振動的影響。此外，基于軌跡跟蹤準(zhǔn)靜態(tài)補(bǔ)償控制思想進(jìn)行補(bǔ)償控制算法，保證滑模變結(jié)構(gòu)控制和H∞控制的組合控制，使系統(tǒng)能夠精確跟蹤目標(biāo)軌跡。

2.4模糊控制在機(jī)械加工過程中的應(yīng)用

許多機(jī)械加工過程十分復(fù)雜，用常規(guī)的控制方法建立精確的數(shù)學(xué)模型困難較大，自動控制的效果也不理想。模糊控制具有將復(fù)雜問題直觀話、構(gòu)造算法靈活化以及控制編程簡單化的特征，因此在這些機(jī)械工程控制中也得到了廣泛的應(yīng)用。模糊控制并不用對控制對象進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)描述，只需要直接的輸入測量值與設(shè)定的偏差及其偏差變化率等條件，即可以得到最優(yōu)控制輸出值，目前利用模糊控制在805單片機(jī)上的模糊控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了控制效果十分明顯。

2.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是仿生學(xué)思想在控制領(lǐng)域應(yīng)用的最新成果，其是由眾多簡單的神經(jīng)元連接成。其中的每個神經(jīng)元在結(jié)構(gòu)和功能上都相對簡單，但整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以組成高度非線性動力學(xué)系統(tǒng)，從而用于復(fù)雜物理系統(tǒng)的表述。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢是可以進(jìn)行大規(guī)模并行處理，同時還初步具有類似人腦的自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)能力，因此在智能化方向下的自動控制領(lǐng)域具有廣泛的前景應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)必不可少的高效自動化設(shè)備。目前數(shù)控機(jī)床控制中的主要問題是自適應(yīng)能力低下，主要表現(xiàn)在切削過程的不可預(yù)知和不可確定性的情況下缺乏良好的識別和處理能力。為了避免這種情形下的刀具破損、機(jī)床自激振動異常情況發(fā)生，通常要選用較為保守的切削參數(shù)，這就限制了數(shù)控機(jī)床加工能力的發(fā)揮和工作效率的提升。

作者：朱穎 單位：江蘇紫光吉地達(dá)環(huán)境科技有限公司

第二篇

1自控系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國的科技和經(jīng)濟(jì)在近些年有著很大的發(fā)展變化，但還是不能與其他發(fā)達(dá)國家同日而語。剛性自動化和單自動化階段是我國自動控制系統(tǒng)目前所處的階段。而有些發(fā)達(dá)國家的自動化技術(shù)發(fā)展成熟，已經(jīng)成功將自動化應(yīng)用于機(jī)械工程中?？偠灾覈淖詣涌刂葡到y(tǒng)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用方面還應(yīng)該不斷的創(chuàng)新發(fā)展，這樣才能被應(yīng)用的更廣泛，為生活帶來更大的便利。

2自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

由于當(dāng)今社會是一個高速運(yùn)轉(zhuǎn)的社會，處處需要效益，因此自動控制系統(tǒng)也就得到了廣泛的認(rèn)可，并且為人們的生產(chǎn)生活帶去了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所以機(jī)械電子工程行業(yè)也一直在不斷創(chuàng)新不斷發(fā)展，在這種情況下，我國的經(jīng)濟(jì)水平也在不斷的提高。而機(jī)械自動化逐漸變成集成方式的同時，這種自動化技術(shù)也在不斷的被開發(fā)和創(chuàng)新，很多也都是自主研發(fā)推廣的。

2.1集成自動控制

集成自動控制系統(tǒng)是我國機(jī)械自動化工程當(dāng)中是十分重要的一項(xiàng)。而集成化自動控制系統(tǒng)就是保留原有的信息技術(shù)，然后加以修改，取其精華，去其糟粕，使機(jī)械自動化系統(tǒng)變得更加完善。集成化自動控制系統(tǒng)能將原有的信息技術(shù)和與生產(chǎn)相關(guān)的信息糅合起來，不僅使得機(jī)械工程中的集中工程得到了加強(qiáng)，還將為械工程的生產(chǎn)與發(fā)展拓展到了更廣闊的領(lǐng)域。計算機(jī)技術(shù)是機(jī)械自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而計算機(jī)技術(shù)在不斷的發(fā)展，集成自動美國控制系統(tǒng)得到了多方面工程制造的認(rèn)可，深入到了各個領(lǐng)域。同時，集成自動控制系統(tǒng)也在計算機(jī)技術(shù)的更新下得到了完善與提高。

2.2柔性自動控制系統(tǒng)

機(jī)械自動控制系統(tǒng)不能夠保持原有的自動化成分，需要不斷的更新研發(fā)與創(chuàng)造。而柔性自動控制系統(tǒng)就是新發(fā)展的一項(xiàng)自動技術(shù)，它不僅包含了其他自動化控制系統(tǒng)的特性，能夠自動化生產(chǎn)，還能夠在生產(chǎn)中智能化。在機(jī)械工程不斷發(fā)展的同時，柔性自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了其中重要的組成部分。在機(jī)械工程的發(fā)展與應(yīng)用中，柔性自動控制系統(tǒng)將信息技術(shù)、現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)與先進(jìn)的計算機(jī)信息化設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，這樣的科學(xué)生產(chǎn)方式使得機(jī)械制造不斷進(jìn)步。

2.3智能自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

所謂智能自動控制系統(tǒng)，就是在人工技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的共同作用下，對機(jī)械工程中的任意一個過程進(jìn)行模擬和控制，讓機(jī)器變得人性化，讓機(jī)械自動控制系統(tǒng)工作時能夠與人的大腦相類似，能夠收集數(shù)據(jù)和采集信息。智能自動控制系統(tǒng)有效的結(jié)合了人工智能技術(shù)和機(jī)械工作的過程，這樣，不僅使得生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)過程更易控制，還節(jié)省了人力，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3自動控制系統(tǒng)的發(fā)展前景

未來的科技技術(shù)會比現(xiàn)在更加發(fā)達(dá)，而每一個國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平都在不斷發(fā)生著變化，我們國家的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平也都在不斷的提高。這些都離不開機(jī)械工程，而自動控制系統(tǒng)是機(jī)械工程的重要組成部分，只有自動控制工程不斷的更新發(fā)展，機(jī)械工程才能夠不斷的創(chuàng)新，變得越來越科技化，才能呢個拓展到更多的領(lǐng)域。在自動控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，在機(jī)械工程的應(yīng)用中將實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，并通過網(wǎng)絡(luò)的傳播，迅速滲入到各個行業(yè)中。當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更注重的可持續(xù)性，無論多啊么先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)生活中都應(yīng)該更注重環(huán)保和節(jié)約。在生產(chǎn)自動化控制裝置時，應(yīng)該以環(huán)保為首要考慮，節(jié)約能源，這樣才能夠可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和科技不斷進(jìn)步的今天，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了我國生產(chǎn)中最有力的系統(tǒng)，也是不可缺少的一部分。而集成化自動控制系統(tǒng)、柔性化自動控制系統(tǒng)和智能化自動控制系統(tǒng)的發(fā)展不僅能夠給我國的機(jī)械工程行業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也能夠幫助企業(yè)更好地管理機(jī)械工程，對我國機(jī)械工程的生產(chǎn)與發(fā)展有十分重大的作用。

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