智能控制及其在機電一體化系統中的應用研究

張士榮

摘要：隨著機械技術，電子技術以及控制技術的不斷發展，機電一體化系統能夠實現的功能更加的多樣，從整體上看實現對機電一體化系統的有效控制難度正在逐步的提升，因此在機電一體化系統之中引入智能控制技術就非常的重要。深入的研究智能控制技術在機電一體化系統之中的應用對于推動機電一體化系統的有效控制具有非常重要的意義，其實質上也是機電一體化系統的一個重要發展方向即控制系統智能化。

關鍵詞：智能控制;機電一體化;數控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0015-01

隨著工業生產自動化和智能化水平的提升，以及人對商品服務能力要求的提升，對機電一體化系統的控制提出了更高的要求。傳統的機電一體化設備的控制系統對線性、結構固定、時不變的的應用過程有著較好的控制效果，但是隨著技術的發展當前機電一體化設備廣泛的應用到了非線性，時變，結構多變以及存在更多的其他因素的環境之中，傳統的控制技術已經無法實現對機電系統的有效準確控制。智能控制技術的不斷發展，為解決機電一體化設備在應用過程之中遭遇的控制問題提供了全新的方法。越來越多的機電設備之中融進了智能控制的技術，從智能機器人到智能機床充分的體現了智能控制技術為機電一體化設備帶來的全新的活力。

1 智能控制的特點及主要方法

控制理論是一門誕生于上個世界50年代的理論，從其發展歷程看其主要經過了三個階段的發展，一是從上世紀50年代誕生到逐步的走向成熟，這一階段所形成的控制理論被稱之為古典控制理論，其核心為反饋和傳遞函數;第二階段是上世紀50年代到60年代，這一時期相關的研究人員將狀態空間分析引入了控制理論之中進而形成了現代控制理論;第三階段是自上世界60年代至今將人工智能、信息論、運籌學等多各學科的知識融入到控制理論體系之中進而形成的智能控制理論。智能控制理論是在古典控制理論和現代控制理論的基礎上發展起來的，推動其發展的主要原因是古典控制理論和現代控制理論在使用的過程之中存在較多的局限性，無法很好的解決多樣性的復雜多目標控制任務。智能控制能夠實現對任務模型不確定，非線性，多任務的系統的控制，這極大的滿足了人們實現對復雜機電系統控制的需要。

2 智能控制技術在機電一體化設備之中的應用

2.1 在數控系統之中的應用

當前階段在工業生產之中對數控系統的要求不僅僅是其能夠以較高的速度、較高的可靠性完成對零部件的加工，更重要的是具備對知識的處理能力，例如自主決策，自主對需要加工的產品進行加工路徑的規劃，自主的進行學習以提升自身的能力以及更加強大的人機交互能力和通信能力。現代數控系統之中具備的許多功能模塊已經無法采用傳統的控制理論進行有效的控制，其需多模塊在運行的過程之中許多的過程不能夠建立準確的數學模型即其在運動的過程之中存在許多模糊的無法準確確定的信息，在這樣的情況下采用智能控制理論就能夠很輕松的解決相關的問題。面對數控系統之中的各個模塊可以采用智能控制之中的模糊控制理論就能夠實現對數控系統的有效控制。在數控系統之中應用較為廣泛的另一種智能控制技術是神經網絡控制技術，這一技術在數控系統之中的主要應用是實現插補計算和利用自身所具備的自適應能力實現對數控系統零件加工過程之中相關位置的增益調節。數控系統之中插補計算是指根據當前狀態零部件的毛坯件上各個關鍵點位置的信息和零件最終形狀關鍵點的位置信息在對應的終點和起點之間插入一系列的點，實際上可以將數控系統的插補計算看做是點的密化處理。

2.2 智能控制在機器人領域的應用

機器人在運動的過程之中對其運動姿態的控制涉及到了復雜的非線性，時變問題，且對其運動姿態的控制涉及到了多個任務。智能控制技術在其中的應用有效的解決了機械人運動姿態控制之中的一系列問題。此外智能控制技術在機器人的自主學習，信息處理，環境適應等多個方面的控制也有著廣泛的應用。從機器人發展的角度講智能控制技術的發展使人們對機器人的許多構想成為了現實，但是也必須認識到正是機器人在發展的過程之中出現的一系列控制問題推動了智能控制理論的發展，從這一個角度講，這兩門學科是一種互相成就和互相推動彼此發展的學科。

2.3 智能控制在機械制造之中的應用

隨著智能制造口號的提出，機電一體化設備在制造領域得到了更為廣泛的應用，各種各樣的機電一體化設備針正在逐步的取代人工進入到機械制造的行業之中。隨著軟件技術和計算機技術的迅速發展，經典的機械設計理論和機械加工工藝同計算機輔助設計技術融合為一個整體，在智能控制的控制下構成了新一代的機械制造技術。這一代機械制造技術也被稱為智能制造系統，這一系統的特點是將用計算機系統取代人類進行相關的機械設計工作，部分的取代人腦在機械設計以及制造的過程之中發揮的作用。在這一系統之中智能控制系統將借助模糊數學理論和神經網絡模型對相關產品的生產過程和生產環境進行建模進而最大限度的制造出最符合當前社會需要的產品。

2.4 智能控制技術在交流伺服系統之中的應用

在機電一體化設備之中交流伺服系統是核心的構成部分之一，其發揮的作用是將電信號轉化為定量的機械運動，其對整個機電系統的動態特性和功能有著非常重要的影響。隨著電子電力技術的發展，在工作之中應用的交流伺服系統越來越復雜，其在工作的過程之中時常受到多種因素的影響，且這些因素對伺服系統的影響無法準確的采用線性函數進行描述，導致了其在運行的過程之中無法有效的控制其各項參數。將智能控制系統之中的相關理念引入能夠有效的解決機電系統之中的交流伺服系統在使用的過程之中存在的問題。

3 結語

智能控制技術在機電一體化系統之中的應用有效的解決了當前階段機電一體化系統在復雜系統之中應用時存在的問題，一定程度上擴展了機電一體化系統的應用范圍，推動了機電一體化系統的持續發展。智能控制技術是當前多學科交叉融合的產物，其在一定的程度上代表了未來社會發展的趨勢，這一技術在機電一體化系統之中的應用實質上說明了機電一體化系統將逐步的發展成為智能化系統。

參考文獻

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