機電一體化系統(tǒng)中智能控制應用

薛彥軍 甘肅省嘉峪關市酒鋼公共服務中心

一、引言

隨著科學技術的不斷進步以及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大量先進且規(guī)模龐大的集成電路在人們日常生活與生產(chǎn)過程中得到廣泛的應用，因此這給機電一體化智能控制技術帶來了發(fā)展的契機，使得機電一體化系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、更加安全、更加高效。在電氣化發(fā)展的今天，機電一體化技術一方面能夠對自動化工程的使用進行合理控制，確保系統(tǒng)運行的效率以及可靠性，另一方面，能夠保證實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)全天二十四小時無縫銜接監(jiān)控，大幅增加了機電系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。基于此，機電一體化系統(tǒng)中智能控制的廣泛使用能夠為提升智能化生產(chǎn)水平奠定良好的基礎。

二、機電一體化與智能控制的概念

（一）機電一體化概念

機電一體化一般來說是指在傳統(tǒng)機械工業(yè)中逐漸加入微電子技術過程中慢慢出現(xiàn)的概念，其主要是把傳感器、機械技術、信息技術以及微電子技術等各種技術有機融合，同時在實際生活與生產(chǎn)中得到實際應用的綜合性技術。從硬件的角度來看，機電一體化是由機械裝置、電子裝置以及計算機等共同組成的，控制與管理設備以及系統(tǒng)通過電子信息技術與計算機技術來完成。其主要應用對象包括機電一體化產(chǎn)品以及機電一體化系統(tǒng)，其中機電一體化產(chǎn)品一般涉及機械結構、控制裝置與信息處理、信息控制與處理、執(zhí)行以及動力部分。

（二）智能控制概念

智能控制通常是指把自動控制原理與人工智能等各種理論相融合，同時在沒有人為干涉的基礎上，使用計算機技術模擬人腦，并使用自動驅動機器來調控部分多樣化控制系統(tǒng)的一種新技術。智能控制技術和傳統(tǒng)控制技術相比較，其人性化熱點更加突出，大量人為控制策略被融入到智能控制中，結合被控制環(huán)境以及對象的不同實施及時的自我調整，這樣其結構特征適應能力更強、更加多變；不僅如此，智能控制還具備自主學習、自主適應以及協(xié)調控制等不同能力，可以結合故障進行不斷的自我修復與補償，并且還可以對外部環(huán)境進行決策與判斷。針對部分系統(tǒng)運行環(huán)境較為復雜的狀況，可以通過定量與定性的方法實施有效控制，這樣生產(chǎn)出來的機器更加智能化，切實滿足系統(tǒng)的實際需求。對于智能控制研究的對象而言，其還具有一定的不確定性，能夠更好地完成各種非線性任務以及復雜任務。如今，隨著我國科學技術的不斷進步，智能控制未來發(fā)展前景十分廣闊，其不僅可以和現(xiàn)代技術完美融合，互相促進對方的發(fā)展，而且應用成效也更加實用化以及工程化。

三、智能控制的種類

（一）專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)是智能控制系統(tǒng)中應用較為廣泛的一種系統(tǒng)，其主要應用在工業(yè)設計、故障分析與診斷以及故障檢測工作中，其主要作用是實現(xiàn)專家系統(tǒng)與工程控制論的完美融合。專家控制系統(tǒng)設計專業(yè)知識較廣，能夠為智能處理提供理論基礎與依據(jù)，在進行判斷工作的過程中，具備對應知識面供給計算與參考，從而確保計算的結果更加合理與精確。

（二）學習控制系統(tǒng)

學習控制系統(tǒng)主要的作用包括：（1）對內部的結構進行調整以及識別。（2）為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與高效性，通過不間斷傳輸信號的方式，對程序中相對復雜的數(shù)據(jù)進行運轉與處理。（3）學習控制系統(tǒng)能夠通過對所包含的信息進行自主判斷與識別，從而實現(xiàn)自我處理。

（三）分級控制系統(tǒng)

影響分級控制系統(tǒng)的日常運行的主要因素包括兩大類：一方面是自組織的控制，另一方面是自適應的控制。分級智能控制系統(tǒng)往往涉及三個不同級別，即執(zhí)行級、協(xié)調級以及組織級，這三種級在實際運行過程中都需要發(fā)揮各自的優(yōu)勢，相互之間存在聯(lián)系同時彼此獨立運行。

四、機電一體化系統(tǒng)中智能控制的優(yōu)勢

（一）智能控制可以增加機電一體化系統(tǒng)運行的可靠性與安全性

在得到人工指令之后，智能控制系統(tǒng)能夠對設備中運行程序以及結構進行合理地調控，從而實現(xiàn)對運行系統(tǒng)的監(jiān)督與管理，進而顯著增強機電一體化系統(tǒng)運行的可行性與安全性。

（二）智能控制可以增加機電一體化系統(tǒng)運行的效率

智能控制技術是結合操作人員給出的命令編碼，其不直接實際工作。因此，會大幅減少由人工操作不當所帶來的損失與失誤，從而顯著增加日常工作的效率。通過智能控制，人們在實際工作中只需要編制正確的工作指令以及編碼，只要確保指令與編碼的正確性，智能控制就能夠嚴格按照指令順利完成各種工作，從而顯著提高了機電一體化系統(tǒng)運行的效率與安全。

（三）智能控制可以對機電一體化系統(tǒng)的性能進行完善

相比于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)優(yōu)越性更突出，其主要表現(xiàn)在能夠為機電一體化系統(tǒng)的完善發(fā)展提供助力，基于此，其逐漸成為微電子工業(yè)與機械工業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢與方向。在機電一體化系統(tǒng)中，智能控制能夠自主分析中間模型，并根據(jù)外界環(huán)境的變化及時進行自我調整，通過控制器，精確、快捷以及高效地完成各種任務與工作。

五、機電一體化系統(tǒng)中智能控制的實際應用

（一）智能控制在建筑工程領域中的實際應用

通過使用智能控制，可以對建設項目實施智能化管理。在建筑照明系統(tǒng)中應用智能控制，能夠對光照強度以及照明時間進行智能分配，不僅方便了工程的施工，而且節(jié)約了能源。智能控制在建筑物火警裝置中的應用，通過智能傳感器、攝像頭以及計算機互聯(lián)網(wǎng)通信對建筑工程進行實施監(jiān)控；若是監(jiān)測到建筑工程出現(xiàn)火情，就能夠向主機系統(tǒng)進行及時反饋，實施智能化處理，智能化預警系統(tǒng)可以在第一時間通知消防部門，同時提醒在場施工人員火速撤離。

（二）智能控制在機器人領域的實際應用

機器人具備大量特性，其中較為常見的有強耦合、時變以及非線性，這些特征一般表現(xiàn)在機器人的動力系統(tǒng)中。不僅如此，在機器人參數(shù)控制系統(tǒng)中，也具備一定的多任務性以及多邊變性等特征，同時這些特征與智能控制技術十分吻合。就當前技術發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能控制技術在機器人實際操作過程中的主要作用表現(xiàn)為：智能控制機器人的傳感器信息視覺處理與融合；通過專家控制系統(tǒng)合理規(guī)劃控制、定位、檢測以及建模機器人運動環(huán)境；智能控制機器人手臂動作以及姿態(tài)；智能控制機器人的行走路徑以及行走軌跡。

（三）智能控制在機械制造領域中的實際應用

對機械制造行業(yè)來說，機電一體化系統(tǒng)發(fā)揮的作用十分顯著，對于機械制造技術來說，當前最有效的制造技術就是完美融合智能控制與計算機技術，從而逐漸提高機械制造技術的智能化。智能制造技術的研究的主要作用就是通過計算機技術對人腦進行模擬，從而取代人工進行機械制造。在進行智能機械制造的時候，通過智能控制技術，使用神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，對機械制造的實際狀況進行動態(tài)仿真，通過傳感器融合技術收集加工過程中的信息，并且對控制模式中的部分數(shù)據(jù)與參數(shù)進行修改。

（四）智能控制在數(shù)控領域的實際應用

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，近些年來，數(shù)控行業(yè)得到了快速發(fā)展，逐漸成為眾多國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一。由于數(shù)控行業(yè)對于精度的要求十分高，因此，對于數(shù)控系統(tǒng)的要求也不斷提高。在數(shù)控系統(tǒng)中廣泛應用智能控制能夠顯著增加數(shù)控系統(tǒng)的可靠性以及精度。為了全面實現(xiàn)智能控制的目標，一定要建立科學的數(shù)控模型，融合傳統(tǒng)應用控制理論。但是，對于數(shù)控模型信息比較模糊的位置，一定要通過智能控制才可以對目標進行精確定位。通過合理利用遺傳算法以及專家系統(tǒng)，可以將安全診斷系統(tǒng)設置在數(shù)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的預算以及監(jiān)測，從而強化數(shù)控系統(tǒng)的控制與預測能力，進而對當前系統(tǒng)進行完善。

六、結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，機電一體化系統(tǒng)中大量應用智能控制技術是歷史發(fā)展的必然趨勢，其一方面能夠大幅提高社會經(jīng)濟發(fā)展的水平，另一方面能夠顯著改善人們的生活環(huán)境，其重要性不言而喻。基于此，機電一體化系統(tǒng)廣泛應用智能控制必須得到相關部門足夠的重視，從而確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、安全、高效。