智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：智能控制技術(shù)在機電一體化技術(shù)中的應(yīng)用是必然趨勢。本文首先分析了智能控制及機電一體化技術(shù)的概念，然后分析智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別，最后總結(jié)了智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，以為智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的進一步應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：智能控制技術(shù)；機電一體化；系統(tǒng)

機電一體化技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)中所必須用到的技術(shù)系統(tǒng)，其可以大大提升作業(yè)效率，在智能控制技術(shù)不斷發(fā)展的今天，智能控制技術(shù)和機電一體化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可以有效增強機電一體化的發(fā)展，而智能控制技術(shù)的應(yīng)用大量節(jié)約了人力成本，提高了生產(chǎn)效率，需要得到大力推廣。

一、智能控制及機電一體化的概述

（一）智能控制

智能控制的產(chǎn)生基礎(chǔ)是傳統(tǒng)理論。智能控制技術(shù)是相對開放的，同時具有分布特征，對各種信息進行綜合處理。在使用智能控制技術(shù)來促進機電一體化技術(shù)提升時，不應(yīng)把眼光局限在機電一體化系統(tǒng)的自動化處理及高度自控方面，而需要對技術(shù)整體展開優(yōu)化。另外智能控制技術(shù)涉及眾多學(xué)科，比如運籌學(xué)、自動控制理論及人工智能技術(shù)等，其滿足非線性、不確定性或復(fù)雜程度較強的任務(wù)目標(biāo)，這是傳統(tǒng)控制方法不能比擬的。

（二）機電一體化技術(shù)

機電一體化技術(shù)就是以微型處理技術(shù)為代表的電子信息技術(shù)向工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的滲透，是信息技術(shù)與機械技術(shù)的深度結(jié)合。機電一體化技術(shù)屬于綜合了機械、控制、傳感、信息和網(wǎng)絡(luò)等群體技術(shù)，并從系統(tǒng)理論角度出發(fā)，對系統(tǒng)功能和組織結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的工程技術(shù)。

二、智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別

1.智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的高級階段

傳統(tǒng)控制技術(shù)主要目的是機械控制代替人力勞動控制，只能單一地重復(fù)簡單機械動作，只能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的底層。智能控制技術(shù)以傳統(tǒng)控制技術(shù)作為基礎(chǔ)，通過計算機技術(shù)達到了智能化的目的，其本身的技術(shù)結(jié)構(gòu)比較靈活開放，在綜合處理信息及學(xué)習(xí)能力等各方面比傳統(tǒng)控制技術(shù)先進。

2.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)在控制對象和任務(wù)目標(biāo)不同

智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的控制對象不同，前者面對的控制系統(tǒng)是具有非線性特征、非確定性和功能多樣化的高級計算機系統(tǒng)，主要是通過一系列復(fù)雜的指令程序達到智能化控制的目的；后者則是面對線性或者確定性的相對簡單的控制對象。

3.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的設(shè)計重點不同

智能控制的設(shè)計側(cè)重點是識別、掃描不同類別的控制對象和任務(wù)目標(biāo)，通過改變程序編程和數(shù)據(jù)庫設(shè)置進行命令控制以實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)的完成。傳統(tǒng)的控制技術(shù)實現(xiàn)的目標(biāo)任務(wù)比較單一，主要通過固定的數(shù)學(xué)函數(shù)和運動學(xué)理論公式來進行對象的控制和操作。智能技術(shù)控制功能多樣化，也可以根據(jù)廣義的數(shù)學(xué)模型定義來實現(xiàn)混合控制，也可以根據(jù)開環(huán)閉環(huán)特征模型，以定性定量方式執(zhí)行控制命令決策，達到模型多樣方式、狀態(tài)多樣方式的控制目的。

4.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)方式不同

智能控制獲取知識的方式是通過專業(yè)人士的經(jīng)驗總結(jié)實現(xiàn)，并在后期不斷地改進。傳統(tǒng)控制技術(shù)獲取知識的手段主要是通過固定的公式理論定義來實現(xiàn)。智能技術(shù)本身模仿人類的行為智能，可以綜合利用對控制對象所處的狀態(tài)和環(huán)境情況進行判斷，控制決策能力比較強。傳統(tǒng)控制技術(shù)完成控制任務(wù)的程序指令簡單，通過控制指令進行簡單的機械動作。

三、智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）在機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

機器人具有時變性、非線性以及強耦合性的特點，這些特點會在在動力系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，多變性以及多任務(wù)性的特點可以在控制參數(shù)系統(tǒng)中得到展現(xiàn)，這些表現(xiàn)都是證明機器人很適合將智能控制技術(shù)應(yīng)用其中。目前機器人領(lǐng)域中的各種方面，智能控制的主要應(yīng)用有很多，如：對于障礙物的檢測；對于機器人的手臂動作與姿勢的控制；對機器人的運動環(huán)境進行監(jiān)測等等。機器人行走中對于障礙物的主動避讓，以及能夠進行規(guī)定動作，就是模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等技術(shù)的應(yīng)用。這里面的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制得自主學(xué)習(xí)能力、反射能力等都很強，在機器人動力學(xué)中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。

（二）在數(shù)控機床方面的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)大量應(yīng)用到數(shù)控機床當(dāng)中，判斷機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量的基礎(chǔ)就是其精準(zhǔn)度。由于傳統(tǒng)的數(shù)控機床過于依賴人為操作，缺乏智能技術(shù)，造成機床的精度不合格，或產(chǎn)品的加工質(zhì)量不達標(biāo)等，但智能數(shù)控技術(shù)包含了眾多 CPU 控制系統(tǒng)及高新 RISC 芯片，使得機床精度得到了很大程度的提升。為保證數(shù)控機床的運行質(zhì)量，需要由策劃環(huán)節(jié)著手，做好模塊化策劃工作。這是由于模塊化會涉及到眾多方面，同時剪裁功能較為良好，使各種產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量及型號均能夠達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時在對群孔體系成果進行管理時，可以把各種類型群孔體系的各個操縱進行同一水平層次的規(guī)避，從而使調(diào)節(jié)體系滿足相關(guān)需求。

（三）在機械制造中的應(yīng)用

機械制造技術(shù)逐漸的向計算機輔助技術(shù)和智能控制技術(shù)的結(jié)合方面不斷發(fā)展，方向逐漸發(fā)展到智能機械制造。目標(biāo)是利用計算機技術(shù)逐漸代替人類的一些腦力體力勞動，對于人類制造機械的活動進行不斷地模擬。并且，智能控制技術(shù)對機械制造現(xiàn)狀進行模擬，逐漸實現(xiàn)預(yù)處理采集信息的功能，進行對于預(yù)處理進行有效地修改?，F(xiàn)在，智能控制技術(shù)在智能學(xué)習(xí)與智能傳感器等方面的應(yīng)用更為普遍。在制造機電一體化系統(tǒng)中形成新的加入經(jīng)典機械理論、計算機輔助技術(shù)和智能控制的機械制造技術(shù)，并將此技術(shù)往智能制造系統(tǒng)發(fā)展。

（四）智能控制技術(shù)加大重視與發(fā)展。

智能控制技術(shù)在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)中有一個重要的組成部分即交流伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要功能是對信號進行處理從而讓設(shè)備執(zhí)行機械動作，它影響著機電一體化系統(tǒng)的控制質(zhì)量、性能效果。交流伺服系統(tǒng)會隨時間改變電動機的參數(shù)和負(fù)載擾動，系統(tǒng)控制的對象具有非線性和不確定特征，整體運行情況比較復(fù)雜，因此很難獲取精確的數(shù)學(xué)模型公式。如果把智能控制技術(shù)引入到交流伺服系統(tǒng)，則可以改善整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，帶動整個系統(tǒng)各項功能指標(biāo)的提高。

綜上所述，智能控制技術(shù)主要是由模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 以及遺傳算法等多種高精尖系統(tǒng)構(gòu)成，將其科學(xué)的投入到機電一體化技術(shù)中，能夠使高級線性以及非線性問題得到很好的解決。所以智能控制技術(shù)的應(yīng)用是非常有必要的，可以更好地推動機電一體化方法更好更快的達到高質(zhì)量以及高性能控制目的。

參考文獻：

[1] 姜華.智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2018，49（22）：78.

[2] 孫力.智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2018，49（22）：114.

作者簡介：單艷群（1973-），男（漢族），湖南衡陽，衡陽技師學(xué)院汽車工程系任教，一級實習(xí)指導(dǎo)教師，主要從事汽車工程電控及空調(diào)系統(tǒng)教育研究。