孫嬪

摘 要：控制論誕生于20世紀，它影響并推動著多個領(lǐng)域的發(fā)展。例如航天航空、自動控制、經(jīng)濟管理等等。在控制論日漸的今天，很多術(shù)語可以在日常中見到，但是人們卻并不清楚它的淵源。那么在機械工程中，控制論占據(jù)多么重要的地位呢？

關(guān)鍵詞：機械工程；控制論；應(yīng)用

1 什么是機械工程控制論

控制論最開始是在二戰(zhàn)中，為了可以制造出準確并且快速的計算飛機與炮彈相遇時飛機的準確位置，為了使受人力操控的武器裝備形成一個比較完善、統(tǒng)一的控制體系，而誕生的主要關(guān)于人和機器器械的問題的理論?？刂普摰湫褪羌偌抑L，它的形成是研究者們使用不同領(lǐng)域內(nèi)的知識融合研究所得出的新理論。所以它自身不隸屬于任何一個學(xué)科，它是一個單獨的、全新的研究領(lǐng)域。

控制論中，系統(tǒng)在受到外界環(huán)境影響之下的反應(yīng)被稱為行為。系統(tǒng)在有行為的情況之下才會保持或達到既定的目標。而這里的行為就是指輸入和輸出。當我們不能研究出它最本源的組成部分或構(gòu)架的時候，我們可以對其整體的外部表現(xiàn)進行研究。所以人和機器器械的研究方面有著共同規(guī)律。我們都可以對他們進行外部的研究。

控制論在很多領(lǐng)域中都有所應(yīng)用，而且控制論的影響之大，曾被法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家安培稱為管理國家的學(xué)科。所以機械工程控制論，顧名思義，就是指控制論在機械工程領(lǐng)域當中的發(fā)展和使用。人和機器的互相作用是原有機械工程領(lǐng)域中制造技術(shù)的代表。當人們意識到有某種需求的時候，就會通過自身的行動力，利用機械機器進行制造和加工。隨著機械工程各方面的進步，機械制造和加工也會因為跟不上器械發(fā)展的腳步而出現(xiàn)一系列的問題。因此，認為在實踐的過程當中也發(fā)現(xiàn)問題，積累著經(jīng)驗。主要是關(guān)于機械設(shè)備與機械加工配合的問題。但是在發(fā)展初期，很多問題是沒有被重視，或者是不能解決的。也許是因為人們的需求不夠所以不至于暴露出缺點。也許是因為很隨機的因素，讓一些問題的解決停滯下來。所以機械工程發(fā)展的開端并不能解決一些存在的問題，甚至是不能發(fā)現(xiàn)存在的問題。但是在逐步發(fā)展的過程中，因為機床機構(gòu)與刀具材料的升級，機械生產(chǎn)的效率也大大提高，質(zhì)量也得到了保障，數(shù)量也在控制之內(nèi)。一些因為人工操作而導(dǎo)致的問題被電子技術(shù)、電氣技術(shù)等技術(shù)代替之后迎刃而解。

2 控制論的基本方法

在控制論中，外界環(huán)境對系統(tǒng)的作用下所給予的回應(yīng)叫做行為。系統(tǒng)必須通過有所行為而達成一個既定的高度。簡單的來講，系統(tǒng)的行為是指輸入和輸出。當外界對一個個體有作用時，個體會給出一定的反應(yīng)，就是一系列的行為。很多種情況之下，我們是不能具體研究出系統(tǒng)的各個組成部分的，但是我們可以對系統(tǒng)進行整體的研究。這是一種轉(zhuǎn)變研究位置的方式，但是所達成的目的是一致的。

控制論應(yīng)用于衍生和派生。是一種類比方式，將后生事物與原生事物作比較，所以控制論也將模型比作一個系統(tǒng)，從而將這個系統(tǒng)與所研究的系統(tǒng)進行對比、研究。兩個系統(tǒng)一定是有相似之處的，但是他們也有對方?jīng)]有的優(yōu)點，模型一些優(yōu)點是否可以取代原型的優(yōu)點，從而進行升級優(yōu)化。如果只有模型，缺乏原型，研究者為了得出原型而去研究模型?？刂普撛诖罅康难芯慨斨惺褂媚M實踐，它的特點在于功能模擬。也就是使用模型來功能模擬原型的功能。它們之間的聯(lián)系就是模擬和被模擬的功能行為。例如計算機和人類大腦一些功能是相似的，但是二者的構(gòu)造完全不同。所以控制論就是結(jié)合了黑箱方法、類比法以及功能模擬法。

3 控制論在機械研究中能研究并解決的問題

機械工程控制論主要是在機械工程這個大環(huán)境之中，控制論所發(fā)揮作用。也是指研究機械工程領(lǐng)域中宏觀的動力學(xué)問題。其中包括上文涉及到的系統(tǒng)、輸入和輸出的問題。

控制一個機械系統(tǒng)并不是像說出來的那么簡單，它需要通過系統(tǒng)具體的動態(tài)特征的研究，內(nèi)部信息傳遞的具體規(guī)律和在外力環(huán)境作用之下的回應(yīng)反應(yīng)。我們最后的目標就是通過尋找系統(tǒng)的規(guī)律，再讓它按照我們所想要讓其按照的規(guī)律運動，或是制定計劃和目標，精準的控查機械生產(chǎn)的過程，從而達到之前制定的計劃目標。

機械工程中存在的問題，不僅僅是指對外加工的問題，它的問題也可能出現(xiàn)在自身。機械的噪聲振動，加工質(zhì)量以及其精度和加工的時間長短等問題，我們通過控制論可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這些問題的最本質(zhì)的原因。發(fā)現(xiàn)問題之后，可以利用控制論的一系列理論來解決問題。

控制論作為科技前沿的衍生品，它解決了很多之前不能解決的問題。例如使用控制論研究出關(guān)于鋼筋加熱幅的控制問題。控制論也被引用到機床設(shè)計。所以，控制論在各個領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用是不可限量的。

控制論的新，就在于它是以整體為出發(fā)點的，聯(lián)系到整體，且是動態(tài)的，在這樣的特點之下，我們可以尋找出很多規(guī)律從而進行研究。

4 機械工程中控制論的作用

首先我們介紹的是切削振動中的強迫振動。振動系統(tǒng)在周期性的外力作用下，其所發(fā)生的振動為受迫振動。在這個周期當中，我們將其外力叫做驅(qū)動力。所以，強迫振動是在受到外力連續(xù)的作用下所發(fā)生的振動。如果我們想避免強迫振動，可以從根源上解決，就是去除振源，但是如果可以改變我們受力的系統(tǒng)所傳遞的函數(shù)，可以更加可靠的解決這一問題。從而減小振幅或者去除振動。其次是自激振動，自激振動又稱為負阻尼振動。自激振動，顧名思義，是來自于自身的振動而非受到了外界的作用力。振動自身運動產(chǎn)生的阻尼使得振動更加劇烈。它帶有低頻諧波。其穩(wěn)定在控制之內(nèi)的切削力范圍之內(nèi)，但是在控制之外則反之。所以，控制理論就可以分析反饋環(huán)節(jié)中的問題，從而解決問題，減小自激振動的不良影響。可以說，機械工作可以被視為宏觀的動力運動。在切削當中，各個方面的發(fā)展都會帶動其他方面的發(fā)展，但是發(fā)展之初則是問題重重，解決了問題才會有徹底的發(fā)展。例如熱變形的規(guī)律是怎樣的？切削加工的質(zhì)量和精度如何被提高？切削振動該怎么避免等問題都會得到解決。

5 結(jié)束語

控制論在機械工程中的作用，毫無疑問是巨大的。控制論被應(yīng)用于機械工程中的時間很短，但是努力靈活使用控制論的方式，結(jié)合機械工程中常見的問題，并加以解決，相信可以得出更多有價值的解決新問題的答案和方式。

參考文獻

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