机械工程中控制技术的应用分析

机械工程中控制技术的应用分析

黄庆初

广东省佛山市

摘要：控制技术是利用电子线路来实现对目标的控制。控制技术已被广泛地应用于机械工程领域。智能传感器和控制技术在机械工程中的广泛应用，使机械工程的自动化和智能化程度不断提高。本文对机械工程中的控制技术进行了探讨。第一章是对有关概念的解释；第二章是对智能技术和控制技术相结合的研究；第三章是对工程机械行业中控制技术的具体运用进行了讨论。希望通过本论文的研究，能够对智能控制技术在机械工程领域的创新应用起到一定的借鉴作用。

关键词：控制技术；机械工程；应用

近年来，在工程机械的各个行业中，对其进行了计算机、自动化和智能化的研究。随着智能控制理论与技术的不断发展，它在机械工程中的应用也在不断地扩展，促进了机械制造向智能化、数字化的方向发展。在机械工程领域开展控制技术的研究，对提高操纵设备的控制精度，提高操纵设备的高效、安全运行具有十分重要的意义。

一、概念的界定

(一)控制技术

控制技术是一种操作方式，也是一种比自动选型技术更好的技术。例如，挖土机的动力臂受限，振动过大，优先回转，精细调整等。其在机械工程中的应用，旨在提高其自动化程度，并保证其控制参数达到最佳性能。例如，在施工机械上实现自动换档的电控装置。

(二)智能控制

1.定义

智能控制是一种比较抽象的理论，目前还没有一个精确的定义.它是一种能够模仿人的学习和适应性的控制系统。与传统控制方法相比，智能控制能够更好地解决非线性、强耦合和参数不确定性等问题，能够对更复杂的系统进行整体高效控制，并具有更强的容错能力。智能控制是一种以定性与定量相结合为基础的多模式综合控制方法。采用智能控制技术，能够使整个系统的功能得到最大程度的优化，从而达到预定的目标。这是一种非常强大的自我学习能力。在控制理论中，它包括了数学模型，非数学的广义模型，所以，系统的信息处理功能是多种多样的，包括了知识推理，逻辑推理，数学运算等。目前，将神经生理学、心理学、人工智能等学科结合起来，通过对人类求解问题的方法进行分析，并将其应用于智能控制系统的设计与开发。

2.控制的主要方法有很多种，如：模糊控制，神经网络控制，专家系统控制，鲁棒控制，预测控制，以及多种控制方法结合起来的综合控制等。综合控制技术通常需要将三种或更多的控制方式结合起来。

二、智能技术和控制技术的结合

将控制技术运用到机械工程中，实质上就是将智能技术与控制技术相结合的一种智能控制系统。智能技术在设备终端中被应用，它可以自动采集并向系统传递信息，系统将受到的信息及时反馈给控制系统，再按照设定指令进行信息传入、传出，从而实现对设备及生产技术各个环节的控制。在机械生产过程中，设备及其运行不稳定的情况下，还可以运用控制技术与智能技术，对机械系统展开系统的改造与升级，通过智能控制的自学习、自组织能力，来调整设备运行的参数，保证在设备运行的时候，系统控制指令及生产参数的正确性，从而为机械设备的稳定、可靠运行提供保障。

三、工程机械中控制技术的具体应用

(一)模糊控制技术

在机械工程制造领域，由于产品定量分析所涉及的技术过程比较复杂，同时也要考虑到制造环境的不确定因素。在电机类产品的制造过程中，要把电机类产品的质量问题看作是一种模糊的逻辑推理。目标是提高产品质量、提高生产效率、对各个环节的生产指标进行优化、对成本进行控制，从而提高整体生产效益。一般而言，在机械工程中，模糊控制技术通常会和神经网络控制技术相结合，并充分发挥它们各自的优点，从而保证了电子产品的机械化生产控制能够实现精细化和智能化，从而达到对流程进行最大程度的优化的目的。对于一些十分复杂的产品技术流程，可以采用模块化设计的方式，以功能模块为基础，运用模糊控制技术，通过对各模块的生产状况进行控制，来提升技术产品生产过程中的控制水平，从而让机械设备整体运行的准确性、自动性、可靠性、安全性得到提升，并保证产品的生产质量达到模糊推理规则的要求。

(二)神经网络控制技术

神经网络控制是一种模仿生物神经元（人类或动物神经元）的一些基本性质的方法。以生物神经元树突和轴突负责传入、传出信息的特性为基础，对其产生冲动的过程进行模糊，从而构建出人工神经元的数学模型，之后将这些人工神经元连接在一起，就可以形成神经网络。在装备运行出现故障的情况下，神经网络能够利用其自适应与自组织的能力，自动调节装备的参数，从而实现装备的安全稳定运行。

(三)集成自动控制技术

集成自动控制技术是机械控制中最常用的技术之一，其应用主要表现为模糊控制技术、神经网络控制技术、预测控制技术等的融合应用。一体化指的是将各种技术综合起来，以整体的方式来实现对制造过程的综合与优化。机械装备的自动制造是一个涉及到各种技术要求、技术流程、生产要素和生产环境等多个方面的复杂过程。在自动控制方式下，系统以模糊控制技术、神经网络控制技术等为基础，通过对系统的牵引系统、冷却系统、油泵系统等的自组织控制，来实现自主判断和决策，从而实现对整个生产技术环节及设备运行情况的自动化控制。

(四)鲁棒控制技术

鲁棒控制是一种很早就出现的控制方法，它是一种利用控制器对装置进行调节，以防止装置出现故障等问题的一种方法。鲁棒控制器对控制系统的运行起到了很好的抵抗外部扰动，提高了装置的运行效率。鲁棒控制被广泛应用于工程机械柔性臂和滑膜等结构中，其目的是为了实现装备工作特性的稳定和安全运行。

(五)预测控制技术

预测控制是一种应用于机械装置运行状态预报的方法。在产品制造过程中，机器设备经常是连续运转的，并且要根据生产计划进行管理以完成定单任务。当生产力很强时，产品订单的地点和产品的需求都有很大的差异，因此，在生产中就必须按照订单的具体需求来进行设备的生产管理。在机械设备的生产过程中，采用了预测控制技术，通过系统中的采购计划信息，对生产订单信息进行自动化的生产，并对信息进行了筛选和审核。最终，根据订单的位置，将订单信息分配给供应商，让供应商根据产品采购计划，完成对生产产品所需的材料的采购。从定单制造到成品物料的获取和生产管理的执行，其实是一项很复杂、耗时很久的工作。传统的经营模式，耗费了巨大的资金和资源。但是，在机械制造全线的生产管理中，采用预测控制技术，就能够将各个环节的信息连接在一起，通过控制系统对信息进行统一的采集和管理。在设备控制单元获取到终端信息后，会经由通讯网络传送到系统控制中心，系统会按照设定的控制算法，自动处理流水线的信息，从而实现流水线的自动化改造。通过对结果进行预报，提高了对生产线设备进行信息化改造的精度和效率。

四、结语

总之，本项目的研究成果将有助于提高系统的适应性与自组织性，提高装备的自动化与智能化水平。本文介绍了控制技术在机械工程领域中的运用，并对其进行了分析，指出了其在提高生产效率，提高产品质量中所起的作用。通过提高机械工程自动化、智能化控制水平，可以有效地缩短产品的生产周期，降低各个生产环节的成本，为机械制造领域创造更高的生产价值，从而提高综合生产效益。

参考文献

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