智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應用

桑小明

身份證號碼：130623198501285415

智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應用

桑小明

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本文探討了智能控制與機電一體化發(fā)展的關系，并重點闡述了智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用。

智能控制；系統(tǒng)；應用；

一、機電一體化系統(tǒng)中智能控制的概述

智能控制是在傳統(tǒng)理論的基礎上發(fā)展起來的，傳統(tǒng)控制僅是智能控制的一部分，屬于智能控制的最低級階段。智能控制系統(tǒng)的機構(gòu)是開放的、分布式的，對綜合信息的處理能力比較強。智能系統(tǒng)不僅追求機電一體化的高度自治，更注重全局性的優(yōu)化。智能控制是一個多學科相互交叉的學科，其理論基礎是自動控制理論、人工智能、信息論及運籌學的交叉。智能控制的任務及主要對象具有不確定性、高度復雜及非線性的要求，而傳統(tǒng)控制形式的方法，一般僅能用于單一的任務對象，通常要求有精確的數(shù)學模型。

二、智能控制與機電一體化的關系

智能控制是21世紀機電一體化發(fā)展的必然趨勢。機電一體化技術在國外的起步時間相對較早，發(fā)展相對成熟，早在20世紀90年代，發(fā)達和較發(fā)達國家的機電一體化技術就開始逐漸步入智能控制的階段。一方面，通信技術、光學等加入到機電一體化行列中，微細加工技術也逐步在機電一體化中得以有效應用，出現(xiàn)了微機電一體化及光電一體化等新的分支結(jié)構(gòu)；另一方面，有關機電一體化系統(tǒng)建模的分析、設計以及集成方法，機電一體化學科體系及發(fā)展趨勢等都開展了深刻的研究。同時，因為神經(jīng)網(wǎng)絡技術、人工智能控制和光纖技術等多領域都有了較大進步，這為機電一體化的技術發(fā)展提供了廣闊空間，也為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎。

三、智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

1.智能控制在機床中的應用

(1)智能控制應用于機電一體化系統(tǒng)中時，其最主要的表現(xiàn)形式便是在數(shù)控機床中的智能化應用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)機床設備中，由于不具備先進、科學的智能化理念，所以使得所加工的產(chǎn)品不夠精細與完美。而將智能控制技術應用于機床加工中時，該技術通過CPU控制系統(tǒng)、RISC芯片等先進、智能的控制系統(tǒng)，可大幅度地提高機床的精度。智能控制機床的應用，可以對制造過程做出準確、果斷的決定，其智能化系統(tǒng)對機床的整個制造過程均是十分了解，并可利用監(jiān)控、診斷以及修正措施，來規(guī)避機床生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的各種偏差。除此之外，將智能控制應用在機床中時，該智能化系統(tǒng)還能夠精準地計算出機床所使用的切削刀具、軸承、主軸、導軌等部件的磨損程度及剩余壽命，從而讓人們在使用機床時更加清楚該機床剩余的使用時間以及替換時間。

(2)機床的智能化主要體現(xiàn)在三個方面：第一，智能安全屏障。機床的智能安全屏障是指通過智能化的設計，以防止機床各部件在作業(yè)過程出現(xiàn)碰撞智能熱屏障。智能熱屏障主要是指熱位移控制，因為機床各部件的運動或動作下所產(chǎn)生的熱量以及室內(nèi)溫度的變化，會使機床生產(chǎn)發(fā)生定位誤差，而此種智能熱屏障就是針對定位誤差進行自動補償，使誤差值降低到最小。第二，主動振動控制。通過智能化主動振動控制，可將機床作業(yè)時產(chǎn)生的振動降至最小，由于進行切削等加工時，振動過大會影響加工的精度，而有效控制振動頻率有幅度后，對機床加工精度與效率也有著十分積極的意義。第三，語音信息系統(tǒng)。語音信息系統(tǒng)又被稱作馬扎克語音提示，當操作人員對機床進行手動操作或調(diào)整時，其智能系統(tǒng)中的語音信息提示，可動態(tài)地提示操作人員操作的流程及正確性，從而避免失誤的產(chǎn)生。

2.智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應用。交流伺服系統(tǒng)作為機電一體化系統(tǒng)中的一個重要組成部分，將智能控制技術應用于其中實屬必然。交流伺服系統(tǒng)主要是指一種轉(zhuǎn)換裝置，其是通過對電信號的轉(zhuǎn)換來進行機械操作的一種系統(tǒng)。但是，從實際的應用情況來看，由于交流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，使得其也存在參數(shù)時變、負載擾動、強耦合等諸多的不確定因素，導致建立精確的數(shù)學模型十分困難，只能建立起與實際相似的模型，但所建立的這種模型有時卻難以達到系統(tǒng)高性能的要求。在這種情況下，將智能控制技術應用進去時，使交流伺服系統(tǒng)無需再建立精確的數(shù)學模型，也不再需要精準的控制器參數(shù)，便可實時、動態(tài)地掌握交流伺服系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)指標，進而保證交流伺服系統(tǒng)的高性能指標，滿足相關廠家的要求。

3.智能控制在機器人領域中的應用

將智能控制技術應用于機器人領域中時，其主要智能控制體現(xiàn)在如下幾個方面：第一，行走方面的智能控制。采用智能化技術，對機器人的行走路徑以及行走軌跡跟蹤等方面進行智能控制，從而實時、動態(tài)地了解機器人的行走情況，并給機器人下達行走的命令。第二，多傳感器及視覺處理方面的智能控制。對機器人的多傳感器信息融合方面，視覺處理方面進行智能化控制，使機器人能夠利用多傳感器等，準確、迅速地接收所傳達過來的信息與命令。第三，動作姿態(tài)方面的智能控制。采用智能控制技術，對機器人的手臂姿態(tài)以及動作進行控制，使其動作姿態(tài)協(xié)調(diào)、有規(guī)律。第四，運動環(huán)境方面的智能控制。還可利用智能控制技術中的專家控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，對機器人的運動環(huán)境進行定位、監(jiān)測、建模以及規(guī)劃控制等。

4.智能控制在設備裝置中的應用。

(1)家庭家居中的智能設備裝置。家庭家居中的智能設備裝置主要包括有家居控制器、總線連接器與智能家電。通過家庭家居設備裝置中的智能元件，再經(jīng)由藍牙信號接收、傳輸接口等媒介，主動將自身狀態(tài)息信傳送給相應的控制器，同時在控制器發(fā)出指令之后，自動執(zhí)行動作。(2)企業(yè)中的智能設備裝置。隨著我國大中小型企業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)在運營中所使用的設備裝置朝著智能控制的方向發(fā)展也就成了必然的趨勢。例如在企業(yè)的數(shù)據(jù)管理方面，可根據(jù)企業(yè)的實際的運行情況，配備智能化與自動化元件、硬件及軟件設施，構(gòu)建出商務智能系統(tǒng)，進而利用聯(lián)機分析處理技術、數(shù)據(jù)倉庫技術以及數(shù)據(jù)挖掘技術，大幅地提高企業(yè)數(shù)據(jù)管理的效率，減少人力、財務、物力的大量耗費。

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