淺談智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用

李明利　張沖

摘要：工業(yè)革命自發(fā)展以來，地球上的資源和能源發(fā)生了巨大的損耗，生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化。這種以資源和能源為基礎(chǔ)的工業(yè)革命早在21世紀(jì)就將人類帶入了資源與環(huán)境危機(jī)。隨著生態(tài)環(huán)境的污染和資源的枯竭化，人類開始重視環(huán)境保護(hù)和生態(tài)發(fā)展。進(jìn)入到21世紀(jì)后，信息技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，以信息技術(shù)、電子科技為主的第四層工業(yè)革命重新向人類發(fā)起了挑戰(zhàn)，新一輪的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式將帶人類走向綠色工業(yè)革命—智能控制。機(jī)電一體化是第四代綠色工業(yè)革命發(fā)展的前提條件與基礎(chǔ)。研究機(jī)電一體化在智能控制中的有效應(yīng)用對于第四層工業(yè)革命的發(fā)展有著重要的促進(jìn)意義。

關(guān)鍵詞：智能控制;機(jī)電一體化系統(tǒng);運(yùn)用

1機(jī)電一體化技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容

機(jī)電一體化具備綜合性的特點(diǎn)，主要是結(jié)合了電腦技術(shù)、信息技術(shù)以及自動化技術(shù)。而隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也獲得了合理的使用，主要表現(xiàn)在如下方面：一是傳感技術(shù)。工作人員要把傳感器安設(shè)到機(jī)械和電氣設(shè)備當(dāng)中，這樣就可以收集和監(jiān)管各類信息，從而便能夠?yàn)闄C(jī)電工作者提供數(shù)據(jù)支持。二是信息處理技術(shù)。工作人員要有效的管理機(jī)電信息，以保證信息的合理性，同時還要對數(shù)據(jù)做分析和運(yùn)算工作，以有效的控制設(shè)備的運(yùn)行，以保證設(shè)備信息能夠得到自動化的處理。三是自動控制技術(shù)。若想符合工業(yè)生產(chǎn)控制的要求，有關(guān)部門要創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的自動化控制系統(tǒng)，采用PID閉環(huán)原理來對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行掌控，從而便可以加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的管理效果。

2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，機(jī)械制造水平代表著我國工業(yè)生產(chǎn)的水平，現(xiàn)階段，最先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)就是將智能控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，然后應(yīng)用在機(jī)械制造生產(chǎn)中。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用，可以減輕工人的勞動負(fù)荷，智能控制不僅能模仿人類的體力勞動，而且還能模擬人類的腦力勞動，將機(jī)械制造真正的推向智能化發(fā)展方向。智能控制技術(shù)可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊系統(tǒng)計(jì)算的方法來模擬機(jī)械制造的過程，通過對傳感器獲得的信息進(jìn)行預(yù)處理，可以對控制模式中的參數(shù)進(jìn)行修改，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械制造的控制。智能控制技術(shù)能對機(jī)械制造的整個過程中進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，整個生產(chǎn)流程都按照預(yù)先編寫的程序執(zhí)行，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，監(jiān)控系統(tǒng)都會將獲取的信息反饋到控制中心，然后控制中心經(jīng)過對數(shù)據(jù)信息的分析處理，再對控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)實(shí)際狀況采取不同的處理決策。智能控制對機(jī)械故障的智能診斷發(fā)揮了重要的作用，通過對智能傳感器、智能監(jiān)控與檢測技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)機(jī)械生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)機(jī)械故障或者發(fā)現(xiàn)故障隱患時，智能傳感器和智能檢測會及時發(fā)出警報(bào)，同時根據(jù)故障的類型做出合理的處理措施，避免事故的擴(kuò)大化，保證生產(chǎn)安全運(yùn)行。

2.2在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)最先應(yīng)用于我國各類機(jī)床生產(chǎn)當(dāng)中，將數(shù)控機(jī)場類型設(shè)定為CPU模式和總主線模式，通過精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的檢測和存儲，運(yùn)用模糊智能控制方法對其進(jìn)行診斷和管理，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，做出三維仿真圖，不僅規(guī)范了操作生產(chǎn)的流程、步驟，同時還將數(shù)據(jù)精準(zhǔn)到最小的差值范圍，較大程度的提高了生產(chǎn)效率。智能控制技術(shù)是智能制造生產(chǎn)中的重要技術(shù)，也是保證加工順利的保證。通過將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控生產(chǎn)中，可以更好地收集生產(chǎn)信息，并及時進(jìn)行處理模擬，可以有效提升控制效果，從而提升生產(chǎn)效率。在數(shù)控生產(chǎn)中，重要的就是對生產(chǎn)精度的控制，因此這種控制對智能制造系統(tǒng)有著較高的要求。中央處理器和數(shù)據(jù)總線作為我國當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，可以利用智能控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線進(jìn)行模糊控制，并在生產(chǎn)中及時做好相應(yīng)的診斷工作，改善存儲設(shè)備的精確度。對于機(jī)械制造行業(yè)，對于產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的選擇，通常會使用通用設(shè)備，但通用設(shè)備在使用過程中存在流程復(fù)雜的問題，對于簡單產(chǎn)品的生產(chǎn)勢必會造成能源的浪費(fèi)、因此我國在設(shè)備的改進(jìn)過程中，應(yīng)該做好產(chǎn)品的分類處理工作，提高設(shè)備的針對性，并通過對市場的調(diào)查，不斷開發(fā)設(shè)備的特色，有利于企業(yè)鑄造品牌。還應(yīng)該重視對優(yōu)秀人才的引進(jìn)，尤其是專業(yè)的節(jié)能人員，充分借助創(chuàng)新思維，完善機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。

2.3在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

智能制造技術(shù)具有多元化的特點(diǎn)，在工業(yè)智能機(jī)器人應(yīng)用上具有突出的效果。工業(yè)智能機(jī)器人主要是利用各類全新的技術(shù)所構(gòu)成的，其中包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及仿生學(xué)等相關(guān)的技術(shù)。在生產(chǎn)行業(yè)運(yùn)用工業(yè)智能機(jī)器人，可以很大程度的提升生產(chǎn)效果，降低工作人員的工作量。同時，工業(yè)智能機(jī)器人還能夠收集和處理相關(guān)的信息，并迅速的完成生產(chǎn)流程，節(jié)省生產(chǎn)時間。目前，在國內(nèi)的智能制造業(yè)當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人獲得了普遍的使用，機(jī)電一體化可以對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)人工智能與仿生學(xué)的有效結(jié)合，另外還可以結(jié)合遙感技術(shù)以及其他方面的技術(shù)。智能化工業(yè)機(jī)器人不但可以獲取大量的信息，從而取代人工操作，而且還可以在采礦和化工行業(yè)當(dāng)中進(jìn)行比較危險的生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)器人是智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的成功運(yùn)用，其不但符合生產(chǎn)要求，而且還可以提升生產(chǎn)效率。而機(jī)電一體化在智能制造行業(yè)中得到了普遍的使用，預(yù)示著工業(yè)機(jī)器人會在航天、核能制造等領(lǐng)域也能夠發(fā)揮出巨大的作用。另外，還可將智能制造中的機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到自動化生產(chǎn)以及自動機(jī)械領(lǐng)域當(dāng)中，利用智能化設(shè)備來代替人工操作，這樣就可以降低發(fā)生誤差的概率，提升產(chǎn)品的精度，從而便得以達(dá)到智能化生產(chǎn)的效果。

3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用發(fā)展

（1）智能化發(fā)展。人工智能的變革將實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備調(diào)節(jié)掌控全程生產(chǎn)線的畫面，而利用生產(chǎn)線模塊間的聯(lián)動和反饋也能大大增加生產(chǎn)流程的速度和成果，對于人工智能的使用性能也有著促進(jìn)作用。高性能、高速度的微處理器的應(yīng)用，使機(jī)電產(chǎn)品向更加智能化的方向發(fā)展，如單片機(jī)從4位到32位具有驅(qū)動、總線、USB、DSP。機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。（2）系統(tǒng)化發(fā)展。系統(tǒng)化有兩大表現(xiàn)特征：系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)，即機(jī)電一體化的模塊化方向發(fā)展;通信功能的大大加強(qiáng)，一般除了RS232外，還有RS-422以及DNC（計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)）等多種功能，實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)模塊間的組網(wǎng)，機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。（3）輕量化及微型化發(fā)展。微型化發(fā)展也是機(jī)電一體化技術(shù)在今后的重大發(fā)展思路，其適用于醫(yī)療器械、航天航空、智能制造等各種領(lǐng)域當(dāng)中。從如今的發(fā)展現(xiàn)狀來看，機(jī)電一體化技術(shù)在智能技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)卓有成效，但是在其他領(lǐng)域的推廣應(yīng)用中還存在著一個硬性問題就是智能機(jī)械體積過大且能耗也較高，這也是今后需要盡快解決的技術(shù)問題。但如果能夠解決這兩個問題，那么在微型化方向的發(fā)展將會呈現(xiàn)進(jìn)階式的進(jìn)步。

4結(jié)束語

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展已經(jīng)成為主要的發(fā)展趨勢，而智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，為機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)智能化提供了有利的條件?，F(xiàn)階段，智能控制在工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造、機(jī)器人、數(shù)控、交流伺服等領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用，在提高生產(chǎn)效率的同時，又保證了生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，為促進(jìn)我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。

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