农机一体化下控制工程在机械电子工程中的运用

张鹏举

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

我国在电子机械工程领域拥有非常悠久的发展历史，从简单的电子与机械结合到如今正式迈入科技化、智能化、多样化发展之路，甚至还利用人工智能技术将未来蓝图变成现实可能。然而在电子机械工程发展的历程中，控制工程其实也扮演着不可或缺的角色。

1 控制工程的含义

控制工程的基础是控制理论和计算机理论的结合，通过信息化操控达到自动控制。详细来说就是利用数据信息输入、修改等方式操控机械设施，使其可以被调整、升级和控制。如今控制工程技术已经被广泛应用在我国各个领域，如自动化、智能化机械设备，并且我国也逐渐加强了对控制工程技术的重视程度，将其与工程学科深入结合。控制工程最初发展于科技革命中，发展目的为希望利用控制工程操控当时盛行的蒸汽机。但是随着科技的发展，控制系统逐渐被研发出来，随后以IT 为代表的通信、控制技术成为一门知识，稳固性与系统性也被大家所熟知且应用。

2 机械电子工程的含义

机械电子工程是从传统机械工程中发展而来的，是传统机械工程在改进过程中与电子工程的交融与创新，也是具有系统性和模块性的领域。机械电子工程特点为：其目标具有较强的综合性，所以需要模块式管理方法展现关键内容和应用特性，最后实现目的，并且机械电子工程可以进行统筹管理，合理应用自身优秀的功能、简单的操作和清晰的结构，将工程内部的空间做到极致节约。同时机械电子工程还能做到理论与实际相结合，将机械技术与电子理论交融。机械电子工程的内容非常多元，其中最重要的就是起支撑作用的机械技术，可以保证整体工程顺利运行、框架稳定。而其他技术则承担着辅助作用，如自动化技术的核心就是控制，通过控制提高运行效率。传感技术的核心则是数据、参数，通过集中机械数据分析设备运行效果。电子技术的核心是要求，利用原理与技术打造符合要求的产品。如今机械电子工程已经成为我国各领域不可缺少的一部分，并且可以根据工业、企业的生产要求进行调试与创新[1]。

3 控制工程在机械电子工程中的运用

农机一体化趋势势不可挡，其以科技和经济发展为背景，以企业、工业要求为引领方向，不断提高技术水平和理念。农机一体化不仅代表着使用设备、工具更加便利、作业产量和效率更加高，也意识到了生产力的重要性和社会发展水平的提高。所以以农机一体化作为背景探讨控制工程在机械电子工程中广泛运行和结合力度逐渐加深，其实具有重要意义。

3.1 智能控制

智能控制的核心理念就是人工与计算机的结合，简而言之就是人工智能通过模拟机械电子工程的主体和常规操作轨迹实现全面控制的情况。一方面人工智能具有拟人化，可以通过数据分析代替人类进行数据管控工作。另一方面人工智能也可以模拟人类大脑思维，进行信息收集和管理。智能控制最大的优势就是将机械生产的设想转为了现实，并且利用人工智能提高质量、产量和效率，让现实工作达到了最优解，随后在成本控制和劳动力方面也具有重要意义。

3.2 自动化控制

集成自动化控制是控制工程在机械电子工程运用中的优秀实例，也是智能化、自动化要求的最好延伸。这项技术主要借助信息、数据的收集和控制，利用信息、数据打造完整的机械电子工程系统，达到自动化控制需求。这项技术在企业、工业生产和加工领域的应用非常常见，主要内容是利用信息整合能力将所有和生产、加工有关系的数据进行整合，然后为技术和操作提供支持，让技术和操作符合相应需求。柔性控制作为集成自动化控制的重要组成部分，如今已经被广泛应用，这项技术的优势就是结合智能化提高效率[2]。

3.3 鲁棒控制

鲁棒控制的优势就是受外界因素影响可能性较小，不会让系统在运行过程中随意改变参数与数据，所以这项技术在控制工程中非常受欢迎。例如在使用机械臂的时候常常会因为参数系统特性而受到影响，让机械臂难以满足生产加工的需求，也让系统运行非常不稳定，控制难度大大增加。然而选择鲁棒控制技术之后，这一困境得到了解决，利用模拟法和摄动法将系统合理划分，利用快、慢两个系统让控制器进一步稳定，以此减少外界的影响因素，增加效率。

3.4 专家控制

专家控制虽然细微但是非常有效，因为在机械加工的时候常常会出现一些需要精准操作的情况，标准严格、准度高，例如丝杠磨削，看似不起眼其实能够接连影响后续操作，所以需要在操控时保证同步。相比于传统方式，这种技术可以大大减少误差，并且因为这种技术具有很强的决定性，所以常常被使用在关键环节[3]。

3.5 预测控制

预测控制非常重要，是控制工程中非常关键的一项内容，有利于提高效率与准确度。将这项技术和机械电子工程进行结合，可以使高速液压系统运转更加快速，让其系统的设计与应用更加方便，冲破传统性能限制，让生产加工更加快速。由于科学技术的发展与市场需求不断变化，如今对高速液压机的要求也越来越多，这要求科技人员必须不断创新技术来实现高效运转，并且也要重视机器的负载能力、惯性处理、调试性等问题，保证机器的精准度不会出现任何问题。总而言之，利用预测控制技术非常重要，通过此项技术计算运行数值和变化误差，然后通过整数据控制负载性和惯性，可以稳定准确值、提高效率[4]。

3.6 模糊控制

由于机械电子工程的内容非常复杂，所以传统的控制工程并不能满足建模需求，严重降低了生产率，也增加了生产的难度。为了保证智能控制中的问题得以妥善处理，技术人员设计了模糊控制。这项技术的核心是模糊数学理论，然后以此理论为基础和控制技术进行交融。控制成果的决定性因素其实是精准度，所以为了精准掌握动态模式的数值，需要保证系统中各项繁杂信息的准确与稳定。但是不可控因素实在太多，无法保证变量尽在掌控，也无法保证对动态模式进行详细的分析与探究，所以利用模糊控制技术非常必要。使用这项技术的时候需要技术人员重视控制器，作为关键配件，控制器可以全面、统筹地管控所有配件，如解模糊、模糊化等等。模糊化的重要作用就是将输入数值转为可辨识的模糊量，并且配备相应语言取值。规则库是经验、信息与数据的总库，将收集的数值全部转为规则，让控制器可以顺利运行。这项技术让机械电子工程的运行更加方便，也让技术的人员可以更加精准地掌握数据，并且利用建模来实现自动化控制。例如：机械加工处理，此类加工处理需要非常强大的数学控制模型，所以传统控制手段难以满足需求；而模糊控制却能将非常繁琐的数字计算转为更加简单的控制方式，灵活化计算手段，只要设定好数值、变化就能达到控制效果[5]。

3.7 神经网络控制

这项技术以仿生学为基础，利用仿生学原理设计控制工程的控制方式。生物学中大脑是由神经接连在一起的，所以此项控制技术将系统中的各个部门设计为神经连接点，并且通过网状进行联系。这项技术拥有非线性的动力系统，可以操控机械完成生产加工目标。互联网的发展让网络信息技术可以与机械电子工程结合，利用向量算法让神经网络控制技术的拟人化逐渐加深，降低计算错误率、提高学习能力，让数控技术更加先进。这项技术也改变了传统控制工程中处理能力低、人工要求高等缺点，为生产加工保证了基础安全。

4 控制工程在机械电子工程的运行前景

我国虽然在机械电子工程领域和控制工程领域已经取得了不小的成就，但是由于我国起步较晚、发展技术和理念与发达国家相比较差，并且对于关键技术的掌控不到位，所以早期二者的运行与实践仍有一段距离需要追赶。如今随着科学技术与经济的推动力量逐渐加强，研究也在逐渐深入，控制工程得到了完善和创新。控制工程的进步对机械电子工程起到了推动作用，二者应该坚持走创新之路。坚持创新是硬道理，逐渐增加在科学性和实用性方面的资金投入，不仅能让二者可以满足市场和生产加工的需求，还可以使其正式迈入以智能化、多样化、自动化为代表的新发展时代。由于市场对二者的数量、质量要求不断增多，所以应该改变传统以经济效益为核心的理念，正视绿色、环保、可持续的新需求，在运行过程中让环保、科学与效率协调前行[6]。

5 结语

在农机一体化背景下控制工程在机械电子工程中运用已经逐渐广泛化、先进化，并且如今也取得了不小的成效。这种交融式的运用让二者的发展水平也得到了显著的提高，控制工程的应用让机械电子工程逐渐走上了自动化、智能化，并且随着需求的变化逐渐得以完善与改进。本文通过对二者含义、运行和前景进行分析，为后续发展提供方向和相应经验，也能为机械电子工程的成功奠定基础。