智能控制技術(shù)與機(jī)電控制應(yīng)用融合分析

大唯機(jī)電安裝工程（蘇州）有限公司 張 博 林菲婷

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)逐步向高速信息化時(shí)代邁進(jìn)，尤其以人工智能領(lǐng)域的發(fā)展更加突出，在工業(yè)領(lǐng)域，智能控制技術(shù)在此種情況下獲得了客觀的發(fā)展，近年來(lái)，機(jī)電一體化系統(tǒng)在各行各業(yè)這個(gè)都起到了顯著的作用。

近年來(lái)越來(lái)越多的企業(yè)將智能控制添加到機(jī)電一體化技術(shù)中以滿(mǎn)足企業(yè)的發(fā)展需求。通過(guò)融入智能控制技術(shù)這一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，不僅滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。本文主要圍繞智能控制技術(shù)在機(jī)電控制中的應(yīng)用展開(kāi)闡述。

隨著現(xiàn)代工業(yè)化高速發(fā)展，智能控制技術(shù)已經(jīng)在機(jī)電控制系統(tǒng)中有了較為成熟的應(yīng)用，隨著工業(yè)生產(chǎn)的成果展現(xiàn)，顯示出取得了較好的應(yīng)用成效。智能控制技術(shù)作為在機(jī)電一體化中最重要的一個(gè)部分，秉承著在機(jī)電設(shè)計(jì)原則中工業(yè)生產(chǎn)效率的提高，質(zhì)量保證的原則，為后續(xù)機(jī)電控制的優(yōu)化進(jìn)行了鋪墊。使得在機(jī)電一體化融合成一個(gè)多功能系統(tǒng)。大大改善了系統(tǒng)運(yùn)行中的一些不確定性。從各方面保證了從業(yè)人員更好的展開(kāi)各項(xiàng)工作。

1 機(jī)電一體化特點(diǎn)簡(jiǎn)單概述

首先，機(jī)械電子是指將微電子技術(shù)引入機(jī)械、電力、信息和控制領(lǐng)域，并將相關(guān)的機(jī)械設(shè)備集成一個(gè)系統(tǒng)。它主要包括技術(shù)和產(chǎn)品兩個(gè)方面。機(jī)械電子具有高效率、高智能、多功能的特點(diǎn)。相比較于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)，機(jī)電一體化不僅提高了生產(chǎn)安全性，能完成很多傳統(tǒng)機(jī)械完成不了的高難度工作，也極大提升了工作效率，降低了人為成本，對(duì)于企業(yè)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)效率的提高起到了不可替代的作用。

2 智能控制技術(shù)在機(jī)電系統(tǒng)中概況論述

智能控制從概念上可理解為具有智能信息處理，智能信息反饋和智能控制決策的控制方式，在整個(gè)控制理論的發(fā)展中屬于較為成熟的一個(gè)時(shí)期，智能控制技術(shù)最突出的一個(gè)特點(diǎn)就是在于想比較與早起的控制技術(shù)它能更加有效的解決一些復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)智能控制系統(tǒng)本身是由多個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，其中的核心體系主要包括集成操控體系，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系，學(xué)習(xí)體系，專(zhuān)家操控體系。隨著工業(yè)智能化越來(lái)越成熟的運(yùn)用到企業(yè)中，智能控制技術(shù)因地制宜的運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中，能更顯著的提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命。此外，智能控制系統(tǒng)本身具有避免橫切、組織和改變結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。目前，生產(chǎn)過(guò)程的智能控制主要包括局部層次和全局層次兩個(gè)方面，局部層次是指控制器在生產(chǎn)過(guò)程的某一階段的智能設(shè)計(jì)。比如智能PID控制器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。全局級(jí)的智能控制主要對(duì)

整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的智能化，比如操作工藝的控制，在生成工程中的故障預(yù)警。因此，在機(jī)電控制系統(tǒng)中把智能控制這一技術(shù)融入進(jìn)來(lái)，一方面保證了人的生命安全，提升了安全系數(shù)另一方面也降低了企業(yè)的成本，提高了生產(chǎn)效率。

2.1 智能控制技術(shù)的原理

智能控制是由多種學(xué)科相互交叉而形成的一門(mén)新興學(xué)科，智能控制技術(shù)被定義為是一種融合了人工智能，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論以及控制方法的一種新興技術(shù)。這門(mén)技術(shù)以傳統(tǒng)的控制理論為載體，將深度學(xué)習(xí)作為一種調(diào)優(yōu)手段，使得控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到了理想的狀態(tài)，這其中常用的調(diào)優(yōu)方法有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊理論等。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以自動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)，達(dá)到自我調(diào)節(jié)的目的。

2.2 智能控制技術(shù)的特點(diǎn)

智能控制與傳統(tǒng)控制技術(shù)最為明顯一個(gè)不同在于處理問(wèn)題的對(duì)象，傳統(tǒng)技術(shù)一般用于有基礎(chǔ)模型的對(duì)象，而智能控制可以應(yīng)用到處理一些非模型化的對(duì)象。

并且它相比于過(guò)去的技術(shù)在整體上有了相當(dāng)大的改進(jìn)，并且對(duì)于控制也在逐步的完善。表現(xiàn)出的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）智能控制是基于非數(shù)學(xué)廣義模型和高等數(shù)學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)，在結(jié)合傳統(tǒng)控制一些開(kāi)閉環(huán)問(wèn)題可以達(dá)到解決一些多模態(tài)情況下的控制問(wèn)題。

（2）從功能實(shí)現(xiàn)這一角度分析，智能控制具備自適應(yīng)，自我學(xué)習(xí)，通過(guò)算法的改進(jìn)找到一些問(wèn)題的最優(yōu)解，從而最終實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。

3 智能控制技術(shù)在機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 智能控制技術(shù)在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

在機(jī)械電子的發(fā)展中，數(shù)控機(jī)床技術(shù)具有不可替代的地位，對(duì)整個(gè)機(jī)械電子的發(fā)展起著決定性的作用。近年來(lái)，隨著數(shù)控行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇，使得很多從業(yè)者想從智能控制技術(shù)中尋求突破。伴隨著智能控制技術(shù)的日益成熟，極大的提升了數(shù)控機(jī)床的壽命，把智能控制技術(shù)運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中，一方面可以通過(guò)

相關(guān)的模塊對(duì)機(jī)床信息進(jìn)行整合，另一方面針對(duì)機(jī)床在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，以及在所運(yùn)用的算法方面都可以借助智能控制系數(shù)為后續(xù)解決這些問(wèn)題提供依據(jù)，同時(shí)提升了數(shù)控機(jī)床的安全性和精準(zhǔn)性。

3.2 智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制的應(yīng)用

隨著人工智能的迅速崛起，對(duì)于機(jī)器人領(lǐng)域的研究也逐漸成為了一個(gè)熱點(diǎn)。對(duì)于將智能控制技術(shù)運(yùn)用到機(jī)器人領(lǐng)域中也成了目前一個(gè)重點(diǎn)研究的方向。將智能控制技術(shù)與機(jī)器人向結(jié)合，并運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，極大提升了機(jī)器人的性能。比如可以對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行路徑規(guī)劃，使機(jī)器人可高效的完成各種工作。同時(shí)可以對(duì)工廠運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，有效的保證了施工人員的生命安全。

3.3 智能控制技術(shù)在交流伺服領(lǐng)域中的應(yīng)用

交流伺服系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中的質(zhì)量以及動(dòng)態(tài)方面進(jìn)行控制的一個(gè)環(huán)節(jié)，工作流程較為繁瑣，比如在具體的某一個(gè)工作流程中所要設(shè)置的參數(shù)可能比較多，并且在眾多的參數(shù)中還涉及到動(dòng)態(tài)參數(shù)的設(shè)置，使得機(jī)電系統(tǒng)在正常的工作下有眾多的不確定因素。通過(guò)智能控制技術(shù)的運(yùn)行，可以更有效地管控動(dòng)態(tài)參數(shù)從而提高了提高了設(shè)備運(yùn)行的效率，減少了系統(tǒng)的依賴(lài)性。幫助了一些中小型企業(yè)提高了生產(chǎn)效率節(jié)約了成本。

3.4 智能控制技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用

建筑工程方面能大量體現(xiàn)智能控制技術(shù)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一個(gè)方面是智能控制技術(shù)在控制室內(nèi)溫度方面有很好的效果。將空調(diào)與智能控制技術(shù)相結(jié)合可以對(duì)當(dāng)下的季節(jié)和氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且最大達(dá)一個(gè)好處是在機(jī)電控制設(shè)備中應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可以在很大程度上改善周?chē)諝獾馁|(zhì)量。第二個(gè)顯著的方面是對(duì)于室內(nèi)的燈光亮度的控制，主要實(shí)現(xiàn)方式是控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的雙重結(jié)合。雖然影響室內(nèi)光照的因素非常多，但不能否認(rèn)的是智能控制對(duì)于光亮的調(diào)控還是有很好的效果。

3.5 智能控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

由于工程機(jī)械是一個(gè)很大的一個(gè)領(lǐng)域，那么對(duì)應(yīng)到一個(gè)具體的控制對(duì)象中所應(yīng)用的機(jī)械運(yùn)行方式也有所不同，如果缺少了智能控制技術(shù)，這將使得不適應(yīng)的操作系統(tǒng)需要進(jìn)行重新匹配，從而增加勞動(dòng)的成本，將智能控制技術(shù)雜糅到工程機(jī)械問(wèn)題中就能大幅度的減少重新匹配的次數(shù)節(jié)約了時(shí)間，根據(jù)控制對(duì)象在不同時(shí)間，不同環(huán)境下所表現(xiàn)的特征，針對(duì)性的將智能控制在合適的工作條件下給予最適合的操作方法進(jìn)行匹配，從而提高機(jī)械運(yùn)行效率。但不容忽視的是，機(jī)械整個(gè)控制過(guò)程都較為復(fù)雜，并且工作環(huán)境對(duì)于機(jī)械的運(yùn)行效率也有很大程度的應(yīng)用。因此，對(duì)于不同的工程機(jī)械，應(yīng)根據(jù)具體要求和周?chē)沫h(huán)境來(lái)展開(kāi)運(yùn)用。智能控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域如圖1所示。

圖1 智能控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

綜上所述，智能控制系統(tǒng)在整個(gè)未來(lái)的工業(yè)發(fā)展用舉足輕重的地位，對(duì)機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展更為關(guān)鍵。以智能信息技術(shù)為背景的智能工業(yè)化發(fā)展也響應(yīng)了國(guó)家“工業(yè)4.0”的精神。隨著智能控制技術(shù)越來(lái)越成熟的發(fā)展，可以更好的提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率和機(jī)電設(shè)備的使用壽命。一方面解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)遺留下的問(wèn)題，另一方面也保證了從業(yè)人員的生命安全。為日后機(jī)電行業(yè)蓬勃高速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。