智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用探究

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，機電一體化技術在我國工業(yè)發(fā)展中的作用越來越突出。然而，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，機電一體化技術領域又有了很大的突破?！爸悄芸刂啤敝饾u替代了傳統(tǒng)的技術，成為未來機電一體化發(fā)展的趨勢。它能夠改善一體化技術中的許多缺點，從而保證一體化控制系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)，因此智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用有著很好的發(fā)展前景。本文擬對智能控制的基本概念以及基本類型進行論述，重點闡述其再機電一體化系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：智能控制；機電一體化；應用分析

當前，社會競爭日益激烈，企業(yè)要想獲得更大的發(fā)展?jié)摿Γ捅仨氃趹每萍忌舷伦愎Ψ?。傳統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)由于成本過高、生產(chǎn)效率低下同時生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量不佳等，給企業(yè)的運營發(fā)展帶來很大的問題。智能控制在許多領域已經(jīng)成為應用趨勢，因此在機電一體化系統(tǒng)中應用智能控制有利于解決傳統(tǒng)模式中暴露出來的缺陷，確保機電一體化順利運行。

一、機電一體化系統(tǒng)分析概述

當前，機電一體化系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著非常廣闊的應用市場，它是機械理論和計算機相互結(jié)合的運用，將電工電子技術、信號多變技術、機械技術以及傳感技術等多種技術相互融合，用來對工業(yè)生產(chǎn)進行管理控制。在這些技術中，最為核心的是計算機技術、機械技術、控制技術以及傳感檢測。

機電一體化技術的歷史可以追溯到上個世紀的60年代，人們首次將機械電子學應用到機械加工生產(chǎn)中來，用來完善機械生產(chǎn)過程中的各種性能。到了80年代，計算機應用開始逐漸的發(fā)展起來，并逐漸的走向成熟，機電一體化系統(tǒng)在80年代也得到了巨大的發(fā)展。并且，這個時候微型計算機以及超大規(guī)模集成電路也出現(xiàn)了，這就大大拓展了機電一體化系統(tǒng)發(fā)展的空間。20世紀90年代，伴隨著光學和通信領域發(fā)展的不斷飛躍，機電一體化系統(tǒng)中又將光學和通信引入進去。再后來，光纖、人工智能誕生并逐步應用于各個領域，機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展空間被大大的拓寬了。正是人工智能的出現(xiàn)，使得機電一體化系統(tǒng)的操作變得簡單起來，生產(chǎn)效率也大大的提升。

二、智能控制的含義及其分類

（一）智能控制的含義

智能控制的含義就是利用不同的智能控制技術對操作進行控制，它是一個混合和集成的控制系統(tǒng)，是對社會控制理論的一個發(fā)展，給機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展提供了一個新的動力。所謂的智能控制就是指自動控制，在沒有人力參與的情況下，啟動自控系統(tǒng)后，生產(chǎn)進行自動的監(jiān)督和控制。

（二）智能控制系統(tǒng)的類別

智能控制在諸多領域都實現(xiàn)了應用，其應用類別主要分為以下幾個方面：

分級控制。在分級控制中，實現(xiàn)的條件有兩個，一是自適應的控制，另外一個是自組織的控制。一般情況下，分級智能控制包含三個層面：組織、協(xié)調(diào)以及執(zhí)行，這三個層面相互作用，共同實現(xiàn)對機器的控制。

2、專家控制。這種專家控制系統(tǒng)是智能控制中最為主要的一種，應用的領域主要集中在工業(yè)設計以及機器故障診斷方面，其基本的含義就是將專家系統(tǒng)與工程控制論融合起來。它能夠最大限度的提供豐富的知識，非常有利于實際的問題的處理，進而也就使得處理的結(jié)果更加的符合預想。

3、神經(jīng)網(wǎng)絡。換句話說，人工網(wǎng)絡系統(tǒng)是在人工神經(jīng)網(wǎng)絡基礎上實現(xiàn)的智能控制。一般情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡具有兩個功能，第一是智能控制，第二就是仿真，模仿真人實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。目前，這種系統(tǒng)正越來越受到重視，研究的熱度也不斷的升溫。

4、學習控制。對于人類來講，展現(xiàn)智慧的最佳方式就是學習能力。要深入的理解學習控制系統(tǒng)，要分為兩部分，首先要對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行識別與調(diào)整，其次利用信號的傳輸來對復雜的數(shù)據(jù)進行處理，確保系統(tǒng)的正常運行。另外，學習控制系統(tǒng)可會實現(xiàn)自動的識別判斷。

三、智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

在機電一體化系統(tǒng)中應用智能控制，能夠克服傳統(tǒng)模式的缺點，大大提升工作效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。其應用主要集中在以下幾個方面：

（一）智能控制在數(shù)控領域的應用

當前，數(shù)控系統(tǒng)不僅要具備高精度以及高速度的特性，還必須具有模擬、延伸以及擴展的高級行為，主要包括一定的決策能力、對加工環(huán)境進行感知、進行智能編程、自主學習以及自我修復等。在這其中，一些功能利用數(shù)學模型，使用經(jīng)典的控制理論就可以完全實現(xiàn)。但還是有許多環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)。這個時候，應用智能控制就能很好的實現(xiàn)其功能了。要優(yōu)化加工過程，可以使用模糊控制，另外，模糊推理能夠有效的對數(shù)控機床潛在故障的診斷。人工神經(jīng)網(wǎng)絡也可以應用到數(shù)控領域，比如可以實現(xiàn)對潛在故障的診斷以及插補運算等；要調(diào)節(jié)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)軟件的增益，可以使用自適應神經(jīng)元來完成。應用專家系統(tǒng)，可以實現(xiàn)專門領域內(nèi)結(jié)構(gòu)不確定、或者一些具有推理性的問題。它能夠?qū)⒍鄠€專家的意見進行綜合，然后根據(jù)相關的推理規(guī)則，針對現(xiàn)場出現(xiàn)故障情況，從而獲取維修故障機床的指導意見。

（二）智能控制在機械制造中的應用

當前，隨著科技的不斷創(chuàng)新，機械制造技術也獲得了飛速的發(fā)展，新一代機械制造技術正在向智能化方向發(fā)展，其主要目的是使用計算機來模擬人的活動，解放部分人的腦力勞動。在當前比較先進的制造系統(tǒng)中，無法預測的情況時常發(fā)生，這些無法預測的情況需要相應的數(shù)據(jù)來進行解決，但傳統(tǒng)的機械制造技術存在一定程度的缺陷。智能控制引入機械制造領域，可以有效的解決這個難題。制造過程的動態(tài)監(jiān)測可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡或者模糊數(shù)學方法來完成；對信息進行預處理可以使用傳感器融合技術來進行。

（三）智能控制在機器人領域的應用

機器人是最具智能性的，它在動力學方面具有時變以及非線性的特點，在控制參數(shù)上也是多變量的，所以當前智能控制在機器人領域已經(jīng)有了很廣泛的應用。例如，可以利用智能控制進行機器人行走過程中的自主壁障以及行走路徑的定位、規(guī)劃等。使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡和專家控制系統(tǒng)能夠?qū)C器人進行定位、監(jiān)測等。神經(jīng)網(wǎng)絡在機器人上的應用也比較廣，特別適合對自由度機械臂進行控制。運用人工神經(jīng)網(wǎng)可以對由傳感器輸入的信息進行加工融合。另外，使用免疫算法能夠?qū)C器人行走的路徑進行規(guī)劃。

（四）智能控制在交流伺服中的應用

在機電一體化產(chǎn)品中，伺服驅(qū)動裝置是非常重要的一部分，電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換就是依靠伺服驅(qū)動裝置來實現(xiàn)的。伴隨著電子技術的不斷發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的功能也在不斷的提升，這就使得伺服系統(tǒng)實現(xiàn)了從直流向交流的轉(zhuǎn)化。交流伺候服系統(tǒng)比較的復雜，具有參數(shù)時變以及非線性等多種因素，因此，要想實現(xiàn)對系統(tǒng)更高指標的要求，就必須轉(zhuǎn)換方式，應用智能控制來實現(xiàn)。智能技術可以與常規(guī)的PID相結(jié)合，然后形成新的智能PID。這種新的智能PID可以對裝置的性能進行更好的控制，它不需要通過精確的數(shù)學模型來實現(xiàn)對裝置的控制，因而如果參數(shù)發(fā)生變化，也能夠及時的跟進，具有較強的適應性。

結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，智能控制在多種領域已經(jīng)實現(xiàn)了很廣泛的應用。在機電一體化系統(tǒng)中，傳統(tǒng)模式所顯露出來的缺點已經(jīng)不能夠使企業(yè)獲得更大的市場競爭力，所以應用智能控制能不但能夠節(jié)省更多的時間，而且還可以大大的提升整個系統(tǒng)運行的效率，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，進而提高企業(yè)的競爭力。本文先對機電一體化進行了簡要闡述，然后論述了智能控制的含義和分類，最后重點分析了智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用。期待本文的研究能夠有助于智能控制的在更多領域應用的推廣。

參考文獻：

[1]王成勤，李威，孟寶星.智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應用[J].機床與液壓，2008，08：280-282+300.

[2]趙祥坤，李帥三，蘇奎.基于智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用研究[J].中國新通信，2014，03：60.

[3]董勇，謝士敏.機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用體會[J].數(shù)字技術與應用，2011，10：93.