智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

宋海鋒

摘要：隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化科學(xué)技術(shù)水平也趨于完善成熟，很大程度上拓寬了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域行業(yè)生產(chǎn)和工藝過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。這不僅能夠使工作效率得到提高，還改善了人民的生活質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)逐步加劇，機(jī)電一體化系統(tǒng)中引入智能控制技術(shù)，和傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)相對(duì)比較有著重要優(yōu)勢(shì)，不僅克服了傳統(tǒng)的成本高和效率低的缺陷，而且使一體化系統(tǒng)的工作效率得到了有效提高，帶動(dòng)了機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展走向進(jìn)步和成熟。

關(guān)鍵詞：智能控制;機(jī)電一體化系統(tǒng);應(yīng)用分析

引言：

機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成部分，主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息處理、動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)，傳感測(cè)試以及機(jī)械本體等諸多部分，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠利用信息處理技術(shù)、可控驅(qū)動(dòng)元件，完成機(jī)械系統(tǒng)的操作。伴隨我國(guó)科技水平的不斷提升，為更好的滿足機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展需求及要求，就應(yīng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制技術(shù)。在此情況下，分析智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用則十分必要。本文以智能控制與機(jī)電一體化系統(tǒng)簡(jiǎn)述為出發(fā)點(diǎn)，而后分析了智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1、智能控制與機(jī)電一體化系統(tǒng)簡(jiǎn)述

智能控制主要是指在并不具備人為干預(yù)的情況下可自主對(duì)智能機(jī)器加以驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)成對(duì)目標(biāo)實(shí)施自動(dòng)控制的一種技術(shù)。通俗來(lái)講，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬大腦，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能控制。現(xiàn)如今，智能控制為一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)，其運(yùn)用范圍也是較為廣泛，具備不可替代的作用。在機(jī)電一體化系統(tǒng)之中，存在諸多控制目標(biāo)與任務(wù)，所存在的控制目標(biāo)與任務(wù)均是運(yùn)用以往的控制方式來(lái)進(jìn)行的，因此，在運(yùn)用過(guò)程中，所存在的不便因素非常多，而通過(guò)運(yùn)用智能控制，則恰好利于解決其中問(wèn)題，讓機(jī)電一體化系統(tǒng)在操作期間能夠變得更為便利與簡(jiǎn)單，且也能夠高效、高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，做好控制任務(wù)。對(duì)控制系統(tǒng)而言，以往控制僅僅為控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的一項(xiàng)環(huán)節(jié)。智能控制主要是以諸多學(xué)科彼此交叉所構(gòu)成的，在諸多的學(xué)科之中，最關(guān)鍵的學(xué)科為運(yùn)籌學(xué)，自動(dòng)控制學(xué)以及信息論等，相較于以往的控制技術(shù)，智能控制所具備的優(yōu)勢(shì)特征更為顯著，其特征主要包含自尋優(yōu)特征，高層控制特征，變結(jié)構(gòu)特征，非線性特征等諸多特征。智能控制屬于新型技術(shù)，也為一項(xiàng)邊緣交叉學(xué)科，其在運(yùn)用期間符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，利于滿足相關(guān)目標(biāo)需求。智能控制通常被劃分為組合智能系統(tǒng)，集成控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，分級(jí)遞階控制系統(tǒng)，以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。

機(jī)電一體化系統(tǒng)也被稱作機(jī)械電子學(xué)，其主要是指微電子技術(shù)，信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，接口技術(shù)以及電子技術(shù)等諸多技術(shù)實(shí)施有效融合，進(jìn)而構(gòu)建的一種機(jī)電一體化系統(tǒng)，且目前機(jī)電一體化系統(tǒng)在生活之中的運(yùn)用也愈發(fā)廣泛，機(jī)電一體化系統(tǒng)在加以組成時(shí)，主要包括感知組成，結(jié)構(gòu)組成，運(yùn)動(dòng)組成以及智能組成這四點(diǎn)組成要素。

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

2.1智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來(lái)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展速度較快，并在較多方面都重視智能控制技術(shù)的應(yīng)用，如在機(jī)器人手臂動(dòng)作和姿態(tài)的控制、機(jī)器人行走路徑、停留位置和躲避障礙物等動(dòng)作控制方面都離不開(kāi)智能控制技術(shù)。由于機(jī)器人在控制參數(shù)方面具有多變性，而且對(duì)于動(dòng)力學(xué)方面具有時(shí)變性、非線性和強(qiáng)耦合性的要求，對(duì)于傳感器信息具有多信息要求，對(duì)于控制任務(wù)具有多任務(wù)要求，因此在機(jī)器人領(lǐng)域中，智能控制的應(yīng)用十分適合。而且當(dāng)前智能控制發(fā)展速度較快，其實(shí)用性、可靠性和優(yōu)越性在很多應(yīng)用系統(tǒng)中都得到了較好的證明。無(wú)論是智能控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制還是模糊控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用都顯示出了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)和權(quán)值分布來(lái)表示特定的信息，并處理各傳感器接受到的信息，然后以直接自校正控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制。由于模糊控制建立在模糊集合、模糊推理和模糊語(yǔ)言變理等基礎(chǔ)上，在機(jī)器人建模和控制等方面利用模糊控制。另外，在對(duì)機(jī)器人路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)模過(guò)程中會(huì)利用免疫算法，并與遺傳算法和進(jìn)化算法相結(jié)合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)控制程序和控制技術(shù)的優(yōu)化。

2.2智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

智能化是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)加工質(zhì)量提出了更高的要求，尤其是在數(shù)控領(lǐng)域應(yīng)用智能控制成為人們?cè)絹?lái)越迫切的要求，如對(duì)制造網(wǎng)絡(luò)通行能力、加工運(yùn)動(dòng)的模擬、推理和決策能力、智能編程、智能監(jiān)控、自尋優(yōu)等功能的要求。數(shù)控系統(tǒng)中的某些模塊通過(guò)數(shù)學(xué)建模及傳統(tǒng)的控制方法可以實(shí)現(xiàn)，但是數(shù)控系統(tǒng)中的很多環(huán)節(jié)因?yàn)槿狈?zhǔn)確的信息，無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)建模和傳統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)就需要通過(guò)智能控制方法和理論實(shí)現(xiàn)。利用模糊推理對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷，利用模糊控制優(yōu)化加工過(guò)程，利用模糊集合理論對(duì)某些控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整;利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算、故障診斷;利用專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些難以確定算法或結(jié)構(gòu)不明確的情況進(jìn)行推理計(jì)算。另外，利用專家系統(tǒng)對(duì)多個(gè)數(shù)控機(jī)床維修專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合，并收集現(xiàn)場(chǎng)故障信息，再根據(jù)合理的推理規(guī)則，結(jié)合故障情況提出相應(yīng)的維修意見(jiàn)。

2.3智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，伺服系統(tǒng)是其主要組成部分，而伺服系統(tǒng)的合理性將決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量、性能等，而伺服系統(tǒng)又是一種非常復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)，所以其參數(shù)的改變非常頻繁，容易受到各種因素的影響，這就容易導(dǎo)致很多不確定的因素，而智能控制能夠減少這些不確定因素，使交流伺服系統(tǒng)更加穩(wěn)定的工作，所以把智能控制應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)中，能夠有效地促進(jìn)交流伺服系統(tǒng)的工作效率。

2.4智能控制在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用

智能控制應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中能夠極大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率，在工業(yè)工藝過(guò)程，如專家控制器和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制器等控制器的設(shè)計(jì)中，就可以引進(jìn)智能控制。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)龐大復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，單單利用人工是難以完成的，對(duì)整個(gè)工藝的操作和控制、以及對(duì)整個(gè)過(guò)程故障的診斷等都需要智能控制的參與，而且智能控制在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中將占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。

2.5應(yīng)用在機(jī)械制造中

近年來(lái)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，這也促進(jìn)了先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，不同的機(jī)械設(shè)備在具體運(yùn)用過(guò)程中，通過(guò)使用電子控制系統(tǒng)，能夠有效的提高設(shè)備運(yùn)行效率和做功精度?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也積極的促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，如采用電子控制技術(shù)和智能技術(shù)在稱量過(guò)程中完成自動(dòng)化運(yùn)行，有效的避免了人工測(cè)量的誤差，確保了機(jī)械使用效率的提升。利用機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械設(shè)備使用中的應(yīng)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電子化和智能化的測(cè)量和監(jiān)控，有效的實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品的精度控制，確保了其工作的高效性。在當(dāng)前機(jī)械制造中人力還占據(jù)較重的部分，因此將原有機(jī)械理論與智能控制有效結(jié)合，可以加快推動(dòng)機(jī)械制造智能化的發(fā)展步伐，對(duì)提高機(jī)械制造效率和準(zhǔn)確度具有非常重要的意義。

3、結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化技術(shù)不斷發(fā)展，人們更多的對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行重視。將智能控制應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中能夠打破傳統(tǒng)控制的原理，不但可以大大提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，而且為工業(yè)生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障。除此之外，智能控制有著廣泛的應(yīng)用，在數(shù)控技術(shù)、機(jī)械制造以及建筑工程等方面都發(fā)揮著巨大作用。目前，市場(chǎng)對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量以及精度有著更高的要求，過(guò)去的控制方法不能夠滿足當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展需要，因而智能控制一定會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]? 白丹.智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（02）：151-152.

[2]? 郝忠孝.機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（10）：94-95.

[3]? 林少銳.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用[J].科技資訊，2015，13（14）：92+94.

（作者單位：合肥市包河區(qū)市政工程管理處）