机电一体化系统中智能控制应用

2018-01-27薛彦军甘肃省嘉峪关市酒钢公共服务中心

消费导刊 2018年7期

薛彦军甘肃省嘉峪关市酒钢公共服务中心

一、引言

随着科学技术的不断进步以及社会经济的不断发展，大量先进且规模庞大的集成电路在人们日常生活与生产过程中得到广泛的应用，因此这给机电一体化智能控制技术带来了发展的契机，使得机电一体化系统运行更加稳定、更加安全、更加高效。在电气化发展的今天，机电一体化技术一方面能够对自动化工程的使用进行合理控制，确保系统运行的效率以及可靠性，另一方面，能够保证实时监控系统实现全天二十四小时无缝衔接监控，大幅增加了机电系统的安全性以及稳定性。基于此，机电一体化系统中智能控制的广泛使用能够为提升智能化生产水平奠定良好的基础。

二、机电一体化与智能控制的概念

（一）机电一体化概念

机电一体化一般来说是指在传统机械工业中逐渐加入微电子技术过程中慢慢出现的概念，其主要是把传感器、机械技术、信息技术以及微电子技术等各种技术有机融合，同时在实际生活与生产中得到实际应用的综合性技术。从硬件的角度来看，机电一体化是由机械装置、电子装置以及计算机等共同组成的，控制与管理设备以及系统通过电子信息技术与计算机技术来完成。其主要应用对象包括机电一体化产品以及机电一体化系统，其中机电一体化产品一般涉及机械结构、控制装置与信息处理、信息控制与处理、执行以及动力部分。

（二）智能控制概念

智能控制通常是指把自动控制原理与人工智能等各种理论相融合，同时在没有人为干涉的基础上，使用计算机技术模拟人脑，并使用自动驱动机器来调控部分多样化控制系统的一种新技术。智能控制技术和传统控制技术相比较，其人性化热点更加突出，大量人为控制策略被融入到智能控制中，结合被控制环境以及对象的不同实施及时的自我调整，这样其结构特征适应能力更强、更加多变；不仅如此，智能控制还具备自主学习、自主适应以及协调控制等不同能力，可以结合故障进行不断的自我修复与补偿，并且还可以对外部环境进行决策与判断。针对部分系统运行环境较为复杂的状况，可以通过定量与定性的方法实施有效控制，这样生产出来的机器更加智能化，切实满足系统的实际需求。对于智能控制研究的对象而言，其还具有一定的不确定性，能够更好地完成各种非线性任务以及复杂任务。如今，随着我国科学技术的不断进步，智能控制未来发展前景十分广阔，其不仅可以和现代技术完美融合，互相促进对方的发展，而且应用成效也更加实用化以及工程化。

三、智能控制的种类

（一）专家控制系统

专家控制系统是智能控制系统中应用较为广泛的一种系统，其主要应用在工业设计、故障分析与诊断以及故障检测工作中，其主要作用是实现专家系统与工程控制论的完美融合。专家控制系统设计专业知识较广，能够为智能处理提供理论基础与依据，在进行判断工作的过程中，具备对应知识面供给计算与参考，从而确保计算的结果更加合理与精确。

（二）学习控制系统

学习控制系统主要的作用包括：（1）对内部的结构进行调整以及识别。（2）为了提高系统运行的稳定性与高效性，通过不间断传输信号的方式，对程序中相对复杂的数据进行运转与处理。（3）学习控制系统能够通过对所包含的信息进行自主判断与识别，从而实现自我处理。

（三）分级控制系统

影响分级控制系统的日常运行的主要因素包括两大类：一方面是自组织的控制，另一方面是自适应的控制。分级智能控制系统往往涉及三个不同级别，即执行级、协调级以及组织级，这三种级在实际运行过程中都需要发挥各自的优势，相互之间存在联系同时彼此独立运行。

四、机电一体化系统中智能控制的优势

（一）智能控制可以增加机电一体化系统运行的可靠性与安全性

在得到人工指令之后，智能控制系统能够对设备中运行程序以及结构进行合理地调控，从而实现对运行系统的监督与管理，进而显著增强机电一体化系统运行的可行性与安全性。

（二）智能控制可以增加机电一体化系统运行的效率

智能控制技术是结合操作人员给出的命令编码，其不直接实际工作。因此，会大幅减少由人工操作不当所带来的损失与失误，从而显著增加日常工作的效率。通过智能控制，人们在实际工作中只需要编制正确的工作指令以及编码，只要确保指令与编码的正确性，智能控制就能够严格按照指令顺利完成各种工作，从而显著提高了机电一体化系统运行的效率与安全。

（三）智能控制可以对机电一体化系统的性能进行完善

相比于传统的自动化控制系统，智能控制系统优越性更突出，其主要表现在能够为机电一体化系统的完善发展提供助力，基于此，其逐渐成为微电子工业与机械工业未来发展的主要趋势与方向。在机电一体化系统中，智能控制能够自主分析中间模型，并根据外界环境的变化及时进行自我调整，通过控制器，精确、快捷以及高效地完成各种任务与工作。

五、机电一体化系统中智能控制的实际应用

（一）智能控制在建筑工程领域中的实际应用

通过使用智能控制，可以对建设项目实施智能化管理。在建筑照明系统中应用智能控制，能够对光照强度以及照明时间进行智能分配，不仅方便了工程的施工，而且节约了能源。智能控制在建筑物火警装置中的应用，通过智能传感器、摄像头以及计算机互联网通信对建筑工程进行实施监控；若是监测到建筑工程出现火情，就能够向主机系统进行及时反馈，实施智能化处理，智能化预警系统可以在第一时间通知消防部门，同时提醒在场施工人员火速撤离。

（二）智能控制在机器人领域的实际应用

机器人具备大量特性，其中较为常见的有强耦合、时变以及非线性，这些特征一般表现在机器人的动力系统中。不仅如此，在机器人参数控制系统中，也具备一定的多任务性以及多边变性等特征，同时这些特征与智能控制技术十分吻合。就当前技术发展现状而言，智能控制技术在机器人实际操作过程中的主要作用表现为：智能控制机器人的传感器信息视觉处理与融合；通过专家控制系统合理规划控制、定位、检测以及建模机器人运动环境；智能控制机器人手臂动作以及姿态；智能控制机器人的行走路径以及行走轨迹。

（三）智能控制在机械制造领域中的实际应用

对机械制造行业来说，机电一体化系统发挥的作用十分显著，对于机械制造技术来说，当前最有效的制造技术就是完美融合智能控制与计算机技术，从而逐渐提高机械制造技术的智能化。智能制造技术的研究的主要作用就是通过计算机技术对人脑进行模拟，从而取代人工进行机械制造。在进行智能机械制造的时候，通过智能控制技术，使用神经网络系统，对机械制造的实际状况进行动态仿真，通过传感器融合技术收集加工过程中的信息，并且对控制模式中的部分数据与参数进行修改。

（四）智能控制在数控领域的实际应用

随着社会经济的不断发展，近些年来，数控行业得到了快速发展，逐渐成为众多国民经济支柱产业之一。由于数控行业对于精度的要求十分高，因此，对于数控系统的要求也不断提高。在数控系统中广泛应用智能控制能够显著增加数控系统的可靠性以及精度。为了全面实现智能控制的目标，一定要建立科学的数控模型，融合传统应用控制理论。但是，对于数控模型信息比较模糊的位置，一定要通过智能控制才可以对目标进行精确定位。通过合理利用遗传算法以及专家系统，可以将安全诊断系统设置在数控系统中，实现对数控系统中数据信息的预算以及监测，从而强化数控系统的控制与预测能力，进而对当前系统进行完善。