智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

周瑋

摘要：智能控制技術(shù)以其具有高水平、高效率、高性能的控制優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的控制方法造成了猛烈的沖擊。因其解決了大量的傳統(tǒng)控制無法解決的實(shí)際控制應(yīng)用問題，在當(dāng)前社會智能控制已經(jīng)成為機(jī)電一體化系統(tǒng)中被應(yīng)用最多的控制方法。21世紀(jì)機(jī)電一體化的系統(tǒng)研究中智能控制已成為發(fā)展的必然趨勢，本文對機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；智能控制；應(yīng)用；展望

前言

隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中，人們對機(jī)電一體化技術(shù)的控制能力和效果提出了更高的要求，為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的有效控制，人們運(yùn)用了智能控制。在微電子技術(shù)及超大規(guī)模的集成電路不斷發(fā)展的條件下，目前我國的機(jī)電一體化技術(shù)越來越成熟，這為機(jī)電一體化的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境，呈現(xiàn)出更加強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。所以，智能控制在機(jī)電一體化方面的研究是當(dāng)前人們熱衷的一大課題。

1、智能控制與機(jī)電一體化的關(guān)系論述

自 21 世紀(jì)的到來，智能化控制技術(shù)得到了有效的發(fā)展，并且廣泛的應(yīng)用到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程當(dāng)中。而將智能控制應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，不僅為機(jī)電一體化提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，還有效的促進(jìn)了工業(yè)化的生產(chǎn)，為人類社會工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。目前，我們除了將智能控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化當(dāng)中，還將許多先進(jìn)的科學(xué)理論融入其中，從而形成了許多新思想、新理論，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展前景。

2、智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

作為機(jī)械工業(yè)與微電子工業(yè)未來發(fā)展的主要方向，機(jī)電一體化必將會在以后的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中占據(jù)主要技術(shù)地位，而智能控制系統(tǒng)技術(shù)也將會得到更進(jìn)一步的發(fā)展。智能控制系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)來講，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中是具有更大的應(yīng)用優(yōu)越性的。這主要體現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)更加人性化和智能化，增強(qiáng)機(jī)電一體化的適應(yīng)能力。

2.1 完善機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能，由于智能控制系統(tǒng)主要是在外部環(huán)境和控制器的作用下實(shí)現(xiàn)控制作業(yè)的。因此其控制指令的形成是直接按照外部環(huán)境的變化趨勢來確定調(diào)控方案，這就省去了中間模型分析的環(huán)節(jié)，使機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能更加快捷高效，工作精度更高，設(shè)備性能得到很大完善。

2.2 提高機(jī)電一體化的工作效率，采用智能控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)備依據(jù)操作人員所發(fā)出的命令編碼自動進(jìn)入工作狀態(tài)，繼而按照流程順序完成系統(tǒng)運(yùn)行，這樣就僅僅只需要人力完成第一步指令輸入即可，極大的提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，避免了因人為因素而引起的失誤影響到工作效率。

2.3 增大機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全可靠性，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有效的智能控制，從而合理地調(diào)控設(shè)備中的結(jié)構(gòu)或運(yùn)行程序，這樣就能夠在很大程度上確保機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全可靠。

3、智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 機(jī)械制造中的智能控制

以經(jīng)典的機(jī)械理論和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)并結(jié)合智能控制方法，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的制造過程中形成了新型的機(jī)械制造工藝，并不斷向智能制造系統(tǒng)方面發(fā)展。智能控制技術(shù)解決了現(xiàn)代較為先進(jìn)的制造系統(tǒng)必須依靠不夠精準(zhǔn)和完備的數(shù)據(jù)來處理無法預(yù)測狀況的問題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)的方法，建立制造過程的動態(tài)模型，并以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和并行處理信息的能力實(shí)行在線的模式識別操作，對殘缺不全的信息進(jìn)行及時(shí)有效處理。

把智能控制技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域能夠提高工程機(jī)械各種故障的自我診斷能力，提高了工作效率和工程質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)控制力一直無法很好適應(yīng)多變復(fù)雜對象的難題。特別是在一些特殊的情況工況中可以實(shí)現(xiàn)無施工人員的智能化、高質(zhì)量的施工。向智能機(jī)械制造技術(shù)的方向發(fā)展是當(dāng)前最先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)，其發(fā)展的基本原理是模擬人類制造機(jī)械的活動，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)及其它信息技術(shù)工具取代一部分人的腦力勞動。而對于一些殘缺不全的信息而言，它利用模糊集合和模糊關(guān)系的特性，對于殘缺不全的信息進(jìn)行在線的模式識別。在高新科技和信息時(shí)代的引領(lǐng)下的背景下，人力操作為主的機(jī)電相關(guān)機(jī)械制造已經(jīng)不能夠適應(yīng)時(shí)代的節(jié)奏，未來其主要發(fā)展方向就是將智能控制及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械理論進(jìn)行有效的融合。目前，工程機(jī)械的智能化主要體現(xiàn)：工程機(jī)械單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)；工程機(jī)械的智能監(jiān)控、檢測、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)技術(shù)；基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)，特別是智能型救災(zāi)工程機(jī)械已成為當(dāng)前研制熱點(diǎn)。

3.2 電力電子學(xué)研究領(lǐng)域中的智能控制

將智能控制技術(shù)引入電力系統(tǒng)，在電機(jī)電器設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障控制和診斷等方面，都相當(dāng)有成效。對電器設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化，可用先進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，能大幅度縮短計(jì)算時(shí)間，有效節(jié)約成本，并提高電機(jī)電器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

3.3交流伺服系統(tǒng)中的智能控制

伺服驅(qū)動裝置在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的控制質(zhì)量和系統(tǒng)動態(tài)性能方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，但交流伺服系統(tǒng)有著相當(dāng)復(fù)雜的非線性和時(shí)變性等不確定因素，而智能控制技術(shù)以非線性控制方式將人工智能引入智能控制器，能很好地適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)變情況，其在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用解決了建立精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的困難，提高了機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.4 數(shù)控領(lǐng)域中的智能控制

數(shù)控領(lǐng)域所應(yīng)用的智能控制有相當(dāng)高的性能要求，尤其是在延伸、擴(kuò)展和模擬的知識處理方面，如加工運(yùn)動推理、網(wǎng)絡(luò)通信制造能力以及感知加工環(huán)境的能力等，必須能進(jìn)行自適應(yīng)控制、自組織控制等，智能控制可以解決信息模糊、不確定性等控制問題，取得良好的成效。

隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，智能控制和數(shù)控相關(guān)領(lǐng)域逐漸息息相關(guān)。由于研究的對象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，我國的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求，大量學(xué)者、工程技術(shù)人員開始嘗試應(yīng)用智能控制理論，在機(jī)械加工、模具制造等領(lǐng)域運(yùn)用數(shù)控技術(shù)。

運(yùn)用智能控制新興技術(shù)可以讓數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能編程、監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫等重要目標(biāo)。當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向主要是開放式數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)建。建立統(tǒng)一系統(tǒng)平臺，增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的柔性，借助于數(shù)學(xué)模型描述和分析的傳統(tǒng)控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，調(diào)節(jié)變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾都是構(gòu)建開放式數(shù)控系統(tǒng)的一些主要目的。

結(jié)語

由上述分析我們可以看出，智能控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化的發(fā)展過程中具有重要的核心地位。盡管智能控制技術(shù)是近年來方才被研發(fā)應(yīng)用的新技術(shù)，但其發(fā)展速度卻是非?？斓模壳爸悄芸刂葡到y(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，并發(fā)揮出良好的功能作用。我們相信，在未來科技技術(shù)的推動下，智能控制系統(tǒng)的功能必將更加強(qiáng)大，從而促使機(jī)電一體化的快速發(fā)展。為此我們?nèi)匀恢辽傩枰龅揭韵聝牲c(diǎn)：（1加大研發(fā)力度，提高智能控制系統(tǒng)的理論研究水平。理論是技術(shù)發(fā)展的動力和依據(jù)，只有深入研究智能控制系統(tǒng)的理論，才能促使其更加快速、穩(wěn)定的發(fā)展。（2不斷擴(kuò)大智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步增強(qiáng)其應(yīng)用功能。從當(dāng)前的智能控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來看，盡管其已經(jīng)被應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，但仍然具有很大的發(fā)展空問。只要能夠再進(jìn)一步的提高智能控制系統(tǒng)的性能，就可以促使其更好的為機(jī)電一體化的快速發(fā)展服務(wù)。

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