機電一體化中的智能控制策略探討

李思江

摘要：智能技術的產(chǎn)生與應用標志著機電一體化控制技術的發(fā)展提升了一個新的臺階，隨著機電一體化系統(tǒng)控制要求的不斷提高，被控對象、環(huán)境、控制目標、控制任務等要求也日漸復雜，因此，智能控制在機電一體化中的重要性日益增加。本文對機電一體化中的智能控制策略進行了簡單的闡述。

關鍵詞：機電一體化；智能控制；傳統(tǒng)控制

1.智能控制理論和系統(tǒng)概要

早在20世紀初～20世紀50年代，控制理論就開始形成了，最典型的是一反饋和傳遞函數(shù)作為數(shù)學基礎的古典控制理論。20世紀50年代～20世紀60年代，現(xiàn)代控制理論開始形成并且逐漸趨于成熟，不斷發(fā)展。20世紀60年代至今，控制理論的發(fā)展綜合了多個學科的成果，如人工智能、信息論、自動控制、運籌學等與控制理論密切相關的學科。如今，智能控制理論是控制理論發(fā)展的最高階段，智能控制不但解決了很多傳統(tǒng)控制理論無法解決的問題以及其本身存在的缺陷，而且還采用分布式和開放式結構解決了很多復雜系統(tǒng)的控制問題，其中，機電一體化系統(tǒng)的控制難題的解決就是一個很好的例子。

如今，隨著電子技術的發(fā)展，機電一體化技術也逐漸成熟，并且在各種行業(yè)的生產(chǎn)過程中

對機電一體化控制技術的要求也越來越高，對機電一體化的控制效果也需要完善。智能控制技術的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，不但解決了生產(chǎn)過程中的由于非線性、時變性、變結構、多層次、多因素等不確定性給生產(chǎn)過程帶來的難題，而且也對生產(chǎn)過程中不利于設計、過于復雜的生產(chǎn)對象實現(xiàn)了有效控制。隨著社會生產(chǎn)的不斷進步與發(fā)展，智能控制方法在機電一體化系統(tǒng)中德應用越來越廣泛，例如智能機器人的發(fā)明、數(shù)控機床的智能化等。

2.智能控制在機電一體化中的應用

2.1 智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的控制技術相比，智能控制技術具有明顯的優(yōu)勢，并且智能控制技術正在逐漸取代傳統(tǒng)的控制技術。智能控制技術可以在沒有外界因素干擾的情況下自主地驅(qū)動智能機器來實現(xiàn)控制目標的自動控制。這樣不但提高了操作的效率，而且也減輕了工作人員的操作負擔，這些都是傳統(tǒng)操作技術無法做到的。另一方面，智能控制技術具有自學習、自適應、自組織等以智能控制為核心的智能控制系統(tǒng)可自我實現(xiàn)的智能行為。智能技術可以解決工程上的很多無法用數(shù)學方法精確描述的、隨機的、模糊的、復雜的、柔性的控制問題。智能控制不但可以用于生產(chǎn)中、工程中，還有工程機械中也經(jīng)常用到智能控制，所以，智能控制的深度和廣度有無限的發(fā)展空間。

2.2 交流伺服系統(tǒng)中的智能控制

伺服驅(qū)動裝置在機電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，主要體現(xiàn)在控制質(zhì)量和系統(tǒng)動態(tài)性能方面。但是和大多數(shù)工程系統(tǒng)中存在的問題一樣，交流伺服系統(tǒng)也有著相當復雜的非線性和時變性等不確定因素，智能控制系統(tǒng)能夠以非線性的控制方式將人工智能引入智能控制器，這樣不但保證了交流伺服系統(tǒng)能夠很好的適應系統(tǒng)參數(shù)的時變情況，而且還建立了精確的數(shù)學模型，提高了機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)控領域中的智能控制

與智能控制在其他領域的應用不同的是，智能控制在數(shù)控領域的應用有相當高的性能要求，主要體現(xiàn)在延伸、擴展和模擬知識處理方面，例如加工運動推理、感知加工環(huán)境的能力、網(wǎng)絡通信制造能力等，智能控制系統(tǒng)必須要能夠進行自適應控制、自組織控制，這樣才能解決信息模糊、不確定性等控制問題。

2.4 機械制造中的智能控制

智能控制在機械制造中的應用體現(xiàn)在與經(jīng)典的機械理論和計算機輔助技術相結合，并且在機電一體化系統(tǒng)的制造過程中形成新型的機械制造工藝。以前，在機械制造生產(chǎn)過程中，較為先進的制造系統(tǒng)沒有辦法依靠精準和完備的數(shù)據(jù)來處理生產(chǎn)過程中遇到的問題，并且很多問題都是無法預測狀況的，這給機械的生產(chǎn)帶來了一定的困難。可是有了智能控制技術后，智能控制系統(tǒng)可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡和數(shù)學建模的方法，建立制造過程的動態(tài)模型，通過神經(jīng)網(wǎng)絡的學習可以同時對需要處理的信息進行在線的模式識別技術，也可以及時處理殘缺不全的信息。

2.5 工業(yè)過程中的智能控制

智能控制在工業(yè)過程中的應用主要包括全局級和局限級兩個方面。但是無論是全局級還是局限局，都要求智能控制能夠處理生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的操作異常、控制過程中的故障診斷等問題。而局限局智能控制在在線自適應調(diào)整、參數(shù)整定方面具有明顯的優(yōu)勢，并且在解決非線性一類的復雜問題上有著顯著的成效。局限局智能控制主要是神經(jīng)網(wǎng)絡控制器和專家控制器的智能控制器上投入研究力度，通過將智能應用到工業(yè)過程的某一單元來設計控制器。

2.6 電力電子學研究領域中的智能控制

一般情況下，電機電器設備在規(guī)劃設計、投入生產(chǎn)、實際運行及控制過程等方面都是相當復雜的，這些電機電器主要包括變壓器、電動機、發(fā)電機等。將智能控制技術引入電力系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，在電機電器設備的優(yōu)化設計、故障控制和診斷等方面都是很有成效的。

3.對智能控制的研究展望

雖然智能控制在機電一體化系統(tǒng)中德應用比較晚，可是隨著對智能控制領域的不斷研究和探討，智能控制技術在理論和實踐中都取得了顯著的成效。但是智能控制技術仍然需要提高：一方面可以加強智能控制技術的理論研究力度，研究智能控制的理論，尋求更新、更豐富合理的理論依據(jù)，為智能技術的發(fā)展打好基礎；另一方面可以拓寬智能技術的應用范圍，，提高實際應用技能。目前，智能技術已經(jīng)被廣泛應用于各個領域，但是機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展和大幅度使用對智能技術的要求不斷提高，智能技術必須提高其實際應用性能，更好地為經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。

4.結語

機電一體化系統(tǒng)應用智能技術改變了傳統(tǒng)的機械自動化運行模式，這種高性能、高水平、高效率的控制方式不僅促進了機電一體化的發(fā)展和進步，而且從側面提高了人們的生活水平。但是實現(xiàn)機電一體化的高度智能化還有很長的距離，需要堅持不懈的探索和研究。

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