郭大慧
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摘要:从工程应用角度出发，新型控制策略主要包括:自适应控制，变结构控制，预测控制，鲁棒控制，模糊控制，专家控制，神经网络控制以及遗传算法等。这些控制策略相互之间以及与各种传统控制策略之间相互渗透、交叉和结合，又形成各式各样的复合控制策略。本文简要介绍专家控制、预测控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制及其在机械工程中的应用现状，为进一步提高机械控制水平提供借鉴。
关键词:控制策略;专家控制;预测控制;鲁棒控制;模糊控制;神经网络控制;机械工程
引言
控制策略是控制器的核心。传统控制策略针对的对象是精确的、不变化且是线性的，其操作条件和运行环境是确定的、不变的。随着工业应用领域的扩大，控制精度和性能要求的提高，必须考虑控制对象参数乃至结构的变化、非线性的影响、运行环境的改变以及环境干扰等时变和不确定因素,才能得到满意的控制效果。从工程应用角度出发，新型控制策略主要包括:自括应控制，变结构控制，预测控制，鲁棒控制，模糊控制，专家控制，神经网络控制以及遗传算法等。这些控制策略相互之间以及与各咱传统控制策略之间相互渗透、交叉和结合，又形成各式各样的复合控制策略。本文简要介绍专家控制、预测控制、鱼棒控制、模糊控制、神经网络控制及其在机械工程中的应用现状，为进一步提高机械控制水平提供借鉴。
1必要性
新型控制策略在机械工程中应用的必要性机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、生产及维修的工程学科。机械设备在机械工程中是必不可少一部分，然后，受多种因素的影响，机械工程在实际运作过程中，由于企业缺乏必要的控制措施，以至于机械设备很容易出现故障，机械设备出现故障就会造成整个机械生产停滞，影响到机械生产效率，严重的还将威胁到人们的生命健康。同时在机械工程中，能源的消耗不仅会加大我国当前资源紧张的局面，还会污染环境。随着时代的进步与发展，人们对生活质量需求不断提高，机械工程在发展过程中，传统的控制策略已经很难满足当代社会发展的需求了。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务，为此，机械工程在发展过程中，就必须用发展的眼观看待问题，采用新型的控制策略，对机械工程进行全方面的控制，从而保障机械设备的稳定性，提高机械生产效率，降低人力、物力、财力的投入，促进我国社会的发展。
2新型控制策略在机械工程中的应用
2.1专家控制在机械磨削精度控制中的应用
在精密丝杠磨削中，为达到高精度的螺距要求，工件的回转运动和轴向运动必须满足严格的同步，才能达到高精度的螺距要求。这种同步运动在普通螺纹磨床上加工丝杠时，一般靠机械传动来实现，而且丝杠螺距精度在磨削过程中还受到环境温度、工件热变形、磨削力以及传动链误差的影响。席光辉等根据机械传动链的误差测量、特征计算，设计一个专家精度控制系统，对丝杠磨削过程实现智能补偿控制。其主要设想是实际磨削加工的动态环境下，根据产生的不同误差特征，在系统中找到一条与之相适应的控制规则，通过运用规则得到最补偿控制量，使螺距误差逐渐减小。专家控制方式是尽快纠正偏差，采用开关模式进行控制。
若螺距误差的趋势增大，则说明前一次补偿控制量不够，应加大补偿量来减弱增大的趋势，采用比例模式控制。若误差达到某个极值，随后逐渐减小，应减小补偿控制量，只是在原来的保持值基础上增加一个不太大的值，以保持这一输出值直到误差反向为止。
2.2模糊控制在机械加工过程中的应用
模糊控制描述复杂问题直观、构造算法灵活、编程实现简单，因此在机械工程领域中也得到了广泛的应用。许多机械加工(如等)过程，因其太复杂，难以建立比较精确的数学模型，所以常规的控制方法(如PID)等来实现其加工过程的自动控制，效果不理想。模糊控制的最大特点是不需要对所要控制的过程(或系统)进行数学描述，而是直接根据过程(或系统)的输入条件，便能得到最优(或次优)的控制输出值，因此模糊控制在机械加工过程中得到了广泛应用。
2.3神经网络控制及其在数控机床中的应用
神经网络是由众多简单的神经元连接成的一个网络。尽管每个神经元结构、功能都不复杂，但网络的整体动态行为则极为复杂，可以组成高度非线性动力学系统，从而可以表达很多复杂的物理系统。由于神经网络具有大规模并行处理能力和自适应、自组织、自学习能力以及分布存储等特点，在自动控制中应用前景广泛。神经网络控制是指控制系统中采用神经网络对难以精确描述、复杂的非线性对象进行建模，或充当控制器，或优化算法，或进行推理、故障诊断等，以及同时兼有上述某些功能的适当组合。标准神经元结构包括三部分:加权求和，线性环节和非线性函数映射。数控机床是一种加工能力很强的高效自动化设备。但是，通常的数控机床对切削过程的不可预知和不可确定性的情况(如加工余量、材质的不均匀以及刀具的磨损等)缺乏识别和处理能力，自适应能力低下。为避免因加工过程中的不确定性而引起异常情况，如:刀具严重变形、刀具破损、机床自激振动等，一般都选用比较保守的切削参数，这就使得数控机床的加工能力不能充分发挥出来。因此有必要使数控机床能在加工时根据当前加工状况适时地调整切削参数，在保证系统稳定正常运行和加工质量的条件下，尽量发挥出机床的加工能力，提高工作效率。
3实现智能化故障监测
随着科学技术的不断进步，智能化在机械设备中广为体现，机械设备都朝着自动化、智能化、科技化方向发展。新型控制策略就是要对机械设备中的故障进行有效的防控，达到在机械工程企业生产过程中，机械设备的使用越来越多，越来越普及，为了更好的保障机械工程企业的经济效益，利用智能化技术有着积极重要的作用。机械设备的智能化可以有效提升管理智能化的进程，促进管理水平的提高。机械设备的智能化使得设备的参数可以及时有效的反馈到工作人员身边，保证了机械设备的有效运行，一旦出现故障，智能化系统可以进行警示并且做出相关的停机、断电反应，保证了设备以及生产安全。
4结束语
在这个经济快速发展的社会当中，我国机械工程企业要想取得良好的发展，符合社会发展的需求，就必须用发展的眼观看问题，创新控制策略，加大新型控制策略的应用，实现机械工程的智能化、自动化、数字化管理与生产，从而为机械工程的经济效益提供保障。
参考文献
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