機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，綜合信息和計算機理論的相關概念，用以處理自動控制中的各種工程問題的工程技術?？刂乒こ淘诟鞣N工程學科中都有廣泛的應用。目前現(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間方程為基礎，以多輸入、多輸出、變參數(shù)、非線性等設計問題為主要研究對象，并在機械工業(yè)領域的智能機器人、軋機系統(tǒng)、先進加工控制系統(tǒng)得到愈來愈廣泛的應用。

1.2機械電子工程

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

2控制理論在機電系統(tǒng)中的應用

2.1專家控制在機械磨削精度控制中的應用

控制工程在機械電子工程中的應用文/朱穎隨著科學技術的迅速發(fā)展，機械制造業(yè)已經(jīng)由自動化逐步向信息化和智能化方向發(fā)展，而控制理論是機電一體化設計中的重要部分，控制系統(tǒng)的精準程度直接關系到機電設備性能的發(fā)揮。本文以對控制理論為邏輯起點，對控制理論在機械電子工程中的應用進行了探討，結(jié)論對于相關理論的進步具有重要的價值。摘要精密絲杠磨削可以達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械傳動來實現(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現(xiàn)動態(tài)智能補償控制。其主要原理是磨削加工過程中，對各種誤差的特征進行綜合考慮，并以此為基礎設定一條適配性的控制規(guī)則，以達到通過最補償控制量使螺距誤差不斷減小。

2.2預測控制在高速液壓機中的應用

高壓、高速化是目前液壓機的技術的重要發(fā)展趨勢。但是隨著速度和壓力的不斷提高負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。采用預測控制是解決液壓機高速、高壓化造成的負面影響的有效手段。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)輸出的預測模型，然后再根據(jù)以預測模型為基礎得到的預測輸出值對系統(tǒng)誤差變化率進行預測計算，并由計算結(jié)果來進一步確定控制器輸出，以達到提前控制模式的實現(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，仍可以獲得較高預測精度，因此特別適合液壓機為代表的電液伺服系統(tǒng)的快速預測控制，并獲得良好的預測效果。

2.3魯棒控制在柔性臂軌跡跟蹤中的應用

魯棒性是指控制系統(tǒng)某方面的性能或指標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用于工業(yè)現(xiàn)場的重要指標。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)控制領域的應用奠定了基礎。柔性機械臂是強耦合、非線性的多輸入輸出的分布參數(shù)系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的重要特點是大幅整體運動與小幅彈性振動的耦合。這種耦合動力學行為相當復雜，其不僅具有逆運動方面的不確定性，同時還會遭遇多種不確定因素，因此針對柔性機械臂的控制較為困難。解決辦法可以采用基于假設模態(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)構控制方法設計慢變控制器，利用H∞控制理論設計魯棒控制器用于快變系統(tǒng)控制器設計，以克服非結(jié)構不確定性和振動的影響。此外，基于軌跡跟蹤準靜態(tài)補償控制思想進行補償控制算法，保證滑模變結(jié)構控制和H∞控制的組合控制，使系統(tǒng)能夠精確跟蹤目標軌跡。

2.4模糊控制在機械加工過程中的應用

許多機械加工過程十分復雜，用常規(guī)的控制方法建立精確的數(shù)學模型困難較大，自動控制的效果也不理想。模糊控制具有將復雜問題直觀話、構造算法靈活化以及控制編程簡單化的特征，因此在這些機械工程控制中也得到了廣泛的應用。模糊控制并不用對控制對象進行精準的數(shù)學描述，只需要直接的輸入測量值與設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單片機上的模糊控制系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果顯示了控制效果十分明顯。

2.5神經(jīng)網(wǎng)絡控制在數(shù)控機床中的應用

神經(jīng)網(wǎng)絡是仿生學思想在控制領域應用的最新成果，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)構和功能上都相對簡單，但整個網(wǎng)絡結(jié)構可以組成高度非線性動力學系統(tǒng)，從而用于復雜物理系統(tǒng)的表述。神經(jīng)網(wǎng)絡的主要優(yōu)勢是可以進行大規(guī)模并行處理，同時還初步具有類似人腦的自適應、自組織、自學習能力，因此在智能化方向下的自動控制領域具有廣泛的前景應用。數(shù)控機床是現(xiàn)代機械工業(yè)必不可少的高效自動化設備。目前數(shù)控機床控制中的主要問題是自適應能力低下，主要表現(xiàn)在切削過程的不可預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：江蘇紫光吉地達環(huán)境科技有限公司

第二篇

1自控系統(tǒng)在機械工程中的應用現(xiàn)狀

我國的科技和經(jīng)濟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)達國家的自動化技術發(fā)展成熟，已經(jīng)成功將自動化應用于機械工程中?？偠灾覈淖詣涌刂葡到y(tǒng)在機械電子工程中的應用方面還應該不斷的創(chuàng)新發(fā)展，這樣才能被應用的更廣泛，為生活帶來更大的便利。

2自動控制系統(tǒng)的應用

由于當今社會是一個高速運轉(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可，并且為人們的生產(chǎn)生活帶去了巨大的經(jīng)濟效益。所以機械電子工程行業(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)濟水平也在不斷的提高。而機械自動化逐漸變成集成方式的同時，這種自動化技術也在不斷的被開發(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)是我國機械自動化工程當中是十分重要的一項。而集成化自動控制系統(tǒng)就是保留原有的信息技術，然后加以修改，取其精華，去其糟粕，使機械自動化系統(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和與生產(chǎn)相關的信息糅合起來，不僅使得機械工程中的集中工程得到了加強，還將為械工程的生產(chǎn)與發(fā)展拓展到了更廣闊的領域。計算機技術是機械自動控制系統(tǒng)的基礎，而計算機技術在不斷的發(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可，深入到了各個領域。同時，集成自動控制系統(tǒng)也在計算機技術的更新下得到了完善與提高。

2.2柔性自動控制系統(tǒng)

機械自動控制系統(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)展的一項自動技術，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。在機械工程的發(fā)展與應用中，柔性自動控制系統(tǒng)將信息技術、現(xiàn)代化機械生產(chǎn)技術與先進的計算機信息化設備進行結(jié)合，利用數(shù)控技術進行生產(chǎn)，這樣的科學生產(chǎn)方式使得機械制造不斷進步。

2.3智能自動控制系統(tǒng)的應用

所謂智能自動控制系統(tǒng)，就是在人工技術與計算機網(wǎng)絡技術的共同作用下，對機械工程中的任意一個過程進行模擬和控制，讓機器變得人性化，讓機械自動控制系統(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)合了人工智能技術和機械工作的過程，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)濟效益。

3自動控制系統(tǒng)的發(fā)展前景

未來的科技技術會比現(xiàn)在更加發(fā)達，而每一個國家和地區(qū)的經(jīng)濟水平都在不斷發(fā)生著變化，我們國家的發(fā)展和經(jīng)濟水平也都在不斷的提高。這些都離不開機械工程，而自動控制系統(tǒng)是機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域。在自動控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡信息技術不斷發(fā)展的背景下，在機械工程的應用中將實現(xiàn)先進的網(wǎng)絡化發(fā)展，并通過網(wǎng)絡的傳播，迅速滲入到各個行業(yè)中。當今社會經(jīng)濟的發(fā)展更注重的可持續(xù)性，無論多啊么先進的自動控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)生活中都應該更注重環(huán)保和節(jié)約。在生產(chǎn)自動化控制裝置時，應該以環(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)濟迅速發(fā)展和科技不斷進步的今天，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械工程行業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益，同時也能夠幫助企業(yè)更好地管理機械工程，對我國機械工程的生產(chǎn)與發(fā)展有十分重大的作用。

單位：郭華 單位：阿勒泰地區(qū)七六〇三臺