智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭恒

摘 要：基于當(dāng)前控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化應(yīng)用中存在的問題，闡述了智能控制技術(shù)的基本概念，并研究了智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。研究結(jié)果表明，要想使機(jī)電一體化系統(tǒng)具有高效性，就必須先實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)電一體化；交流伺服系統(tǒng)；機(jī)器人

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.154

本文列舉了智能控制技術(shù)在多個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用過程，目的是為相關(guān)單位提供一定的理論依據(jù)。目前，智能控制技術(shù)已廣泛運(yùn)用于各類工業(yè)生產(chǎn)中。因此，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電一體化具有一定的可行性和實(shí)用性。

1 智能控制技術(shù)的基本概念

智能控制技術(shù)是指在無人工干預(yù)的情況下，自主驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的控制技術(shù)，即一種機(jī)械的自動(dòng)控制方式。智能控制是通過自動(dòng)控制、人工智能和運(yùn)籌學(xué)三部分來實(shí)現(xiàn)的。其中，自動(dòng)控制是一種具有動(dòng)力學(xué)特性的動(dòng)態(tài)反饋系統(tǒng)；人工智能是一種具有信息處理功能、學(xué)習(xí)功能、記憶功能和語言表達(dá)功能的知識(shí)處理系統(tǒng)；運(yùn)籌學(xué)是對(duì)機(jī)械進(jìn)行定量處理的優(yōu)化方法，具體內(nèi)容包括線形規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃管理和科學(xué)調(diào)度等。智能控制技術(shù)的應(yīng)用需要建立在原有機(jī)器控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，從而解決時(shí)間、線性等簡單的系統(tǒng)控制問題，最終解決難度較大的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行控制問題。

2 智能控制在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

2.1 交流伺服系統(tǒng)

交流伺服系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中重要的組成部分之一，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于其中是提高工業(yè)生產(chǎn)效率的有效措施。交流伺服系統(tǒng)是一種通過轉(zhuǎn)化電信號(hào)來控制機(jī)械的轉(zhuǎn)換裝置系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)的運(yùn)行過程比較復(fù)雜，導(dǎo)致其存在負(fù)載擾動(dòng)、運(yùn)行參數(shù)變化和強(qiáng)耦合等問題。在此情況下，難以保證數(shù)學(xué)模型的精確度，只能建立與實(shí)際運(yùn)行情況相似的數(shù)學(xué)模型，但這樣難以滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)交流伺服系統(tǒng)的高要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)后，交流伺服系統(tǒng)可在不建立精確度較高的數(shù)學(xué)模型和無精準(zhǔn)的系統(tǒng)控制器參數(shù)的情況下，動(dòng)態(tài)調(diào)整各種運(yùn)行指標(biāo)，從而滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求。

2.2 設(shè)備裝置系統(tǒng)

在機(jī)械設(shè)備的裝置系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)后，能使設(shè)備的裝置元件轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑Ｔ谏锛夹g(shù)行業(yè)、石油化工行業(yè)、經(jīng)濟(jì)儀器制造行業(yè)以及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，智能控制技術(shù)均具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。具體而言，在企業(yè)的數(shù)據(jù)信息管理過程中應(yīng)用智能控制技術(shù)時(shí)，需要相關(guān)工作人員詳細(xì)了解企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行情況，并根據(jù)配備的自動(dòng)化元件、智能化元件、系統(tǒng)硬件和相關(guān)軟件設(shè)施構(gòu)建商務(wù)智能系統(tǒng)。在此情況下，管理人員便能利用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)管理，從而提高企業(yè)的信息管理效率。此外，應(yīng)用智能控制技術(shù)還能減少企業(yè)在人力、物力和財(cái)力等方面的投入。

目前，智能控制技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于家居行業(yè)中，衍生出了諸多具有自動(dòng)化功能的家裝設(shè)備裝置。具體的自動(dòng)化家裝設(shè)備裝置分為3類，即具有總線連接器的家電、家居控制器和智能化家電。這些設(shè)備裝置具有的自動(dòng)化功能與智能控制技術(shù)元件有很大的聯(lián)系。具體而言，通過家居設(shè)備裝置中的智能元件、藍(lán)牙信號(hào)接收器和數(shù)據(jù)信息的傳輸接口等可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。此時(shí)，家居設(shè)備裝置能主動(dòng)地將家電的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)傳送至相應(yīng)的智能控制器，并在智能控制器處理后發(fā)出執(zhí)行指令。

2.3 設(shè)備機(jī)床系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床設(shè)備是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分之一，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于其中能提高設(shè)備運(yùn)行的精確性和效率。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)機(jī)床設(shè)備中，由于缺乏先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)理念，生產(chǎn)出的產(chǎn)品存在精確度較低的問題。而將智能控制技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的加工中，能有效改進(jìn)機(jī)床的RISC芯片和CPU控制系統(tǒng)，從而提高產(chǎn)品合格率。具體而言，運(yùn)用智能控制技術(shù)能從以下4方面提升數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率：①機(jī)床的主動(dòng)振動(dòng)控制。采用智能控制技術(shù)能有效消除機(jī)床作業(yè)過程中的振動(dòng)問題，進(jìn)而在數(shù)控機(jī)床切削加工的過程中不會(huì)因振動(dòng)過大而影響產(chǎn)品的加工精度。②安全屏障。采用智能控制技術(shù)可使機(jī)床的安全屏障具有智能性，從而有效避免機(jī)床設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)部件在運(yùn)行過程中發(fā)生碰撞。③語音信息系統(tǒng)。應(yīng)用智能控制技術(shù)后，智能控制系統(tǒng)能根據(jù)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)出語音提示，從而及時(shí)提醒數(shù)控機(jī)床的操作人員，規(guī)范其行為，避免出現(xiàn)操作失誤。

2.4 機(jī)器人

現(xiàn)階段，隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，利用智能機(jī)器人生產(chǎn)已成為未來工業(yè)的主要發(fā)展方向。這是因?yàn)橹悄軝C(jī)器人具有運(yùn)行的時(shí)變性、非線性和強(qiáng)耦合性等特征，生產(chǎn)效率較高。而將智能控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①機(jī)器人的多傳感器和視覺處理方面的控制。對(duì)機(jī)器人的傳感器、視覺處理內(nèi)容進(jìn)行智能化控制，能使其準(zhǔn)確、迅速地接收系統(tǒng)傳達(dá)的數(shù)據(jù)信息和命令。②機(jī)器人行走的智能控制。在控制機(jī)器人的行走軌跡和行走路徑的過程中，采用智能化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)具有時(shí)效性和動(dòng)態(tài)性的控制，從而使機(jī)器人更加準(zhǔn)確地執(zhí)行系統(tǒng)下達(dá)的行走指令和操作命令。③機(jī)器人運(yùn)動(dòng)環(huán)境方面的控制。應(yīng)用智能控制技術(shù)可完善模糊控制系統(tǒng)和專家控制系統(tǒng)，從而可對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確定位、實(shí)時(shí)監(jiān)測、模型建立和規(guī)劃控制等。④機(jī)器人動(dòng)作姿態(tài)控制。利用智能控制技術(shù)能控制機(jī)器人手臂的姿態(tài)，從而使機(jī)器人的動(dòng)作更具有協(xié)調(diào)性和規(guī)律性。

3 結(jié)束語

綜上所述，智能控制是保證機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部諸多構(gòu)件高效運(yùn)行、高效生產(chǎn)的手段之一。本文研究了智能控制技術(shù)的具體應(yīng)用過程，有效提高了數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率、產(chǎn)品精準(zhǔn)度，延長了設(shè)備的使用壽命等。事實(shí)證明，要想加快工業(yè)生產(chǎn)的步伐，就要擴(kuò)大智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍。只有這樣，我國經(jīng)濟(jì)才能快速、穩(wěn)定地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳雪梅.機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)智能控制的有效應(yīng)用的幾點(diǎn)思考[J].河南科技，2010（14）.

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

[3]黎洪洲.智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].信息系統(tǒng)工程，2014（03）.

〔編輯：張思楠〕