基于智能控制工程在机械电子工程中的应用探讨

周建鹏

（新疆喀什地区叶城县自来水服务站，新疆 喀什 844900）

近年来，我国智能化技术的发展速度极其迅猛，智能控制技术在电子机械工程中的应用也愈发普遍。高度信息化、智能化的控制系统为电子机械工程的发展提供了全新的思路，因此，讨论智能控制工程在机械电子工程中的应用、分析其发展前景极有必要。

1 智能控制工程、机械电子工程概述

智能控制工程引进了各种先进的控制理论基础，并结合了计算机科学、神经网络学、人文科学及电子信息学等多个学科，能够使计算机系统模仿人体大脑功能与部分肢体功能，对机械电子工程做出智能化、多元化的管控，不仅大幅度降低了人力操作成本，也提高了操作的精确性及安全性。目前，智能控制技术在我国经历了3个发展阶段，在前期，智能控制的作用效果并不明显，依然处于起步阶段。而后期，智能控制技术逐渐被应用于军事领域，并加大了相关科学技术的研发力度。21世纪，智能控制技术的作用范围被进一步扩张，其作用效果也得以彰显。如今，智能控制技术已经相对成熟，可用于工业生产及精细化电子机械控制中。

机械电子工程的前身是机械工程，在此基础上，结合了计算机技术、电子机械技术与电子学等相关学科的理论知识及技术，机械电子工程改变了传统机械生产制造的模式，借电子信息技术，提高了电子工程的信息化水平，还能优化其产品结构，可实现电子工程的集成化管理。

总而言之，智能控制工程为我国机械电子行业的发展贡献出了卓越的力量。智能控制工程的引入，促进了我国智能化电子机械工程行业的综合发展，不仅能够为机械电子工程安全生产提供足够的保障，还能够进一步提升该行业的社会效益，相较传统的机械电子控制，智能控制工程引入了先进的智能计算机控制理论及相应的自控技术，解决了传统机械电子工程中的多项难题。

2 智能控制工程在机械电子工程中的应用优势

2.1 简化操作流程

传统的机械电子工程需要大量的人工作业，而将智能控制工程引入其中后，便可集结大数据技术、云计算技术及人工控制技术，简化机械电子工程中人为操作的作业流程，能够有效提高生产效率。高度智能化的智能控制，能够借各类电子设备及控制系统模拟人工作业，能大幅度降低机械电子工程对人工作业的依赖性，继而节约生产成本。

2.2 降低失误率

智能控制技术下的机械电子工程具有较高的精准度。传统的机械电子工程多依赖人工作业，而在人工作业期间难免出现失误，这类因人为因素导致的操作失误，可能会引发严重后果。而集结了智能化控制技术的机械电子工程设计，建立在大量的精确数据和参数上，能够进一步提高电子工程设计的精准度与灵活性。在计算机技术的运算及处理下，智能化控制系统可以对整个设计流程、生产流程做出全方位管控，在某一数据参数异常时便可及时发出预警，告知工作人员，不仅大大节约了人力校对数据的时间，提高了工作效率，还能满足机械电子工程对精细度的高要求。另外，目前的智能控制系统可以执行校对、优化及调整等工作，能保障机械电子系统的稳定运行，其高效的反应速度及对故障问题的甄别、判断及解决能力，可用于协调多个系统及设备的运行，并调整其可控指标，使系统达到最佳的运行状态。

2.3 保障数据精准

机械电子工程设计施工时会受多个条件影响，一旦在设计期间设计方案存在问题，未得到有效解决，可能会导致后续的施工变更，继而影响最终数据的精准度、完整性，导致数据分析结果出现偏差。智能控制技术能够对机械电子工程全过程产生的各项数据信息做出有效的采集与初步整理，能够降低数据遗漏或数据错误等问题的发生概率，继而提高数据处理效率及数据精准度，为机械电子工程的施工效率、施工质量提供了精准的数据支撑。

2.4 提高控制力

引入智能控制技术后，可以对机械电子工程全过程进行监督和实时的信息反馈，系统与各设备在运行期间，产生的一切数据均能统一储存，而智能控制器可有效协调各设备的运转情况，可保障生产效率。智能控制系统也可以对机械电子工程的各个生产设备执行远程控制、模块化控制，解决了机械电子工程模块化发展时控制模型过于复杂的难题，能有效提高对整个系统的控制力及控制效果。

3 智能控制工程在机械电子工程中的实践应用

3.1 集成自动控制技术的应用

目前，在机械电子工程中应用最为广泛的智能控制技术便是集成自动控制。该技术以信息技术为基础，并在此基础上，结合机械电子工程的特征做出了创新及优化，能够有效提高机械电子工程生产设备的性能及生产效率，集成自动控制技术在机械电子工程中的合理应用，可以对现有的机械设备生产线进行集中化管控，能够进一步提高各设备的生产效率及生产质量。该技术在设备运行的控制有着较高的应用优势，可以整合生产设备在运行过程中产生的各类生产信息及运行状况，再根据不同信息的具体情况，采取适当的处理方法及控制策略，能实现对多个设备的集成控制。

3.2 神经网络控制系统的应用

神经网络控制系统是智能控制工程的核心。该系统是一种可模拟人类神经网络系统、人类大脑行动的网络控制系统，可以通过神经网络中的各个神经元，对某个特殊的机械电子设备做出控制，可以有效提高控制效率，还能够降低在控制单个机械设备时的人力成本。在实践应用中，系统可自动采集各生产设备运行时产生的数据，随后在处理过后将此类信息直接反馈至神经元节点，神经元便可以模拟人脑，为各个生产设备分配工作，并控制其运行状态。神经网络控制系统的引入改变了传统的人力控制模式，能够有效提高对海量数据的甄别、处理效率。目前，神经网络控制系统大多用于对机械电子设备的数控设备操作中，工作人员只需调整系统中的各项运行参数，便可以达到控制整个生产流程的目的。

3.3 预测控制技术的应用

机械电子工程的施工过程中会涉及多个机组设备及多道生产工序，在工程持续运转时，若某一设备或某一机组发生故障，便会影响整个生产线的生产效率，可能会导致一整批产品的质量都不合格。此时，智能控制工程中的预测控制技术便可有效解决这一问题。在电子信息技术、互联网技术、云计算技术、人工智能技术等多项先进科技的支持下，预测控制技术可以对目前生产线及各生产设备的运行状况做出监测。随后，结合其运行参数，分析出设备目前的运行状态，并对该设备在未来一段时间内的运行状况做出预测，可以在故障发生前，便制定相应的解决策略，不仅能够保障整个生产线的稳定运转，还能够降低各生产设备的故障率，进一步提高生产效益的同时，还能降低生产成本。同时，针对生产设备的精准预测，还有利于智能控制技术对生产设备的运行情况做出精确调控，是提高生产效率的有效措施。

3.4 模糊控制系统的应用

传统的机械电子工程设备运转过程中，涉及多个流程及运转要素，控制时又多以人工控制为主，整个生产过程及控制方式十分复杂，大大影响了生产效率，此时启用模糊控制技术便可有效解决上述问题。模糊控制技术能够结合产品设计的质量控制指标的合理误差范围进行设计，确保整个生产过程的自动化控制，能始终将误差范围阈值作为控制指标，大大降低了对人工监测产品质量及控制系统运转的依赖性。值得一提的是，若想使模糊控制系统在机械电子工程中发挥出最大的作用，需要工作人员分析生产产品的质量指标，计算出合理的能够达到控制效果的误差范围。在实践应用中，模糊控制技术要贯穿机械电子工程的生产全程，不仅能够有效提高生产线的自动化控制程度，还能够简化工艺流程，实现自动化、精细化、集中化、智能化生产。

3.5 专家控制系统的应用

专家控制系统能够有效降低传统控制中对各数学模型的依赖度。启用专家控制系统后，机械电子工程的生产不再受到各控制对象在外界客观因素变化下，产生的结构变化或参数变化的影响。专家控制系统可以在实践中模拟专家行为，在短时间内制定出最高效的处理方案及响应对策，能有效提高生产效率、生产精准度。目前，专家控制系统常用于高精度的机床生产中，能够对整个生产过程做出动态化的智能控制，结合生产线的生产实况，采取补偿控制策略，便可降低生产误差。

3.6 鲁棒控制的应用

鲁棒控制技术依赖控制器的作用，通过对控制器性能的调整，便可以解决各生产设备在运行时出现的问题。鲁棒控制能够在设备运行期间受外界干扰时，依然保有原本的控制效果及控制性能，是保障电子机械工程顺利推进的有力手段。如制造柔性臂轨时，需要采用滑膜结构控制，研发并加设鲁棒控制器，以此持续优化系统控制器的性能及其结构，在实践中，还可加入补偿算法，实现鲁棒控制和滑膜结构的集成化管控，便能发挥出智能控制系统在目标轨迹运行中的精确控制优势。

4 智能控制工程在机械电子领域的发展前景

（1）智能控制工程在机械电子工程中的应用，会持续朝向高速率、高精度、高效化发展。在智能控制技术的支持下，机械电子工程的生产效率得到了大幅度提高，同时也通过减少人力作业、解放劳动力节约了生产成本。目前的智能控制工程，已经可以实现减少生产误差、提高控制精度的目的。未来，智能控制工程的创新与发展会更加精细，更贴近于人类的思想及行为，能够进一步提高对整个生产流程控制的精确度，以更高效率、更加精密的自动化、智能化控制技术，促进电子机械领域的稳健发展。

（2）智能化控制技术会逐渐朝向柔性化方向发展。柔性化控制发展主要体现在两方面，其一为机械电子工程的自动化群控系统，其二为机械电子工程的自动化数控系统。群控系统会对整个生产线及机械电子工程中产生的信息流与物流做出动态化调控，确保整个工程均可按严格的生产流程及作业标准开展。柔性化发展是满足未来社会对机械电子工程自动化控制要求的重要手段，也是集成自动控制技术的主要发展方向。

（3）网络化发展。如今信息技术、互联网技术已经在各个领域发挥出了显著优势。智能控制工程与机械电子工程本身便与信息技术和互联网技术息息相关。未来，无论是机械电子的制造模型还是生产模式，都会逐步转型朝网络化方向发展。在物联网、互联网等多项网络科技的持续发展下，产品的生产流程、生产设备与生产技术将持续升级，获得进一步的完善。如今，微机技术和精密控制技术的研发已取得了初步成果，将此类技术融入智能控制工程，并在机械电子工程中发挥价值，是构造网络化机械制造模式的必要举措，也是使机械电子工程制造与自动化控制高质量发展的必然趋势。

（4）模具成型技术。高度智能化的控制系统在机械电子工程中的合理应用，能够有效提高生产精确度，保障生产产品质量，模具成型技术又可以大大降低机械电子工程的运行成本，二者的密切结合可以建自动化控制及智能控制工程，将模具生产制造的精确度控制在微米级别。在未来的持续发展中，随着相关生产技术、操控技术的不断创新与完善，模具成型及模具应用势必会更加便捷、精确，为机械电子工程的精密化发展提供更多的便利条件。

5 结语

信息时代的到来，使得人们对各机械电子产品的质量要求及精细度要求越来越高。为了满足社会的实际需求，应积极引入智能控制技术，实现对机械电子工程设计生产全过程的精确控制，进一步提高机械电子生产的质量及效率，使机械电子工程逐步朝信息化、智能化、精准化方向发展。目前，用于机械电子工程中的智能控制技术包括集成自动控制、神经网络控制、预测控制、模糊控制、专家控制与鲁棒控制，未来，机械电子行业的发展依然需要智能控制技术的支持，在保障生产安全，生产效率的基础上，降低生产成本，为企业制造更多经济效益的同时，也能促进整个行业的进步与发展。