控制工程對機械電子工程的影響范文

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《電子技術與軟件工程雜志》2015年第五期

1控制理論在機電系統中的應用

1.1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超調變大、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采樣時刻及在此之前的系統輸出的歷史數據，建立系統輸出的預測模型，然后再根據以預測模型為基礎得到的預測輸出值對系統誤差變化率進行預測計算，并由計算結果來進一步確定控制器輸出，以達到提前控制模式的實現。這種方法在數據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的快速預測控制，并獲得良好的預測效果。

1.2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。因此控制系統的魯棒性是其能否應用于工業現場的重要指標。多變量系統魯棒控制產生近四十年來，取得了豐富的成果，并為其在工業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系統。此類系統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法和奇異攝動理論，將整個系統從理論上拆解為慢變以及快變子系統。用滑模變結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控制器設計，以克服非結構不確定性和振動的影響。此外，基于軌跡跟蹤準靜態補償控制思想進行補償控制算法，保證滑模變結構控制和H∞控制的組合控制，使系統能夠精確跟蹤目標軌跡。

1.3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，用常規的控制方法建立精確的數學模型困難較大，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的仿真實驗結果顯示了控制效果十分明顯。

1.4神經網絡控制在數控機床中的應用神經網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元連接成。其中的每個神經元在結構和功能上都相對簡單，但整個網絡結構可以組成高度非線性動力學系統，從而用于復雜物理系統的表述。神經網絡的主要優勢是可以進行大規模并行處理，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。數控機床是現代機械工業必不可少的高效自動化設備。目前數控機床控制中的主要問題是自適應能力低下，主要表現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生，通常要選用較為保守的切削參數，這就限制了數控機床加工能力的發揮和工作效率的提升。

2結語

目前機電技術的發展方向是電子化和智能化，這也是科技和時代進步的必然要求。在電子信息迅速發展的時代，機電人員只有將先進的現代控制理論應用于機電系統設計，使其穩定性、準確性和快速性不斷提高，才能促進了工業生產向機械自動化和智能化的方向不斷前進。

作者：朱穎單位：江蘇紫光吉地達環境科技有限公司