智能控制及其在機電一體化系統中的應用

張鵬

摘 要：機電一體化系統是由多方面技術組成的，其中包括機械技術、微電子技術、電力電子技術、信息技術等多種技術。機電一體化系統是將多種技術融合在一塊的并且用于實際的綜合技術。隨著科技與智能化的高速發展，人民已經不再滿足于傳統方式的機械化機電模式，而且傳統的控制技術也不能滿足機電一體化系統的要求，在機電一體化系統中運用智能控制是完全符合時代要求，順應時勢的做法。機電一體化系統中的研究人員也期望通過智能控制，達到機電一體化系統的控制目的。本文將對智能控制及其在機電一體化系統中的應用進行解析。智能控制在機械制造過程中的應用，減少一定的勞動力;智能控制在交流伺服系統的應用，提高機械控制穩定性;智能控制在機器人領域的應用，實現多方面智能控制;智能控制在數控領域的應用，代替部分人工作業。

關鍵詞：智能控制 機電一體化 機械系統 智能領域

智能控制是一門綜合性較強的學科，其包括自動控制、人工智能、信息論、機械理論和統籌學等。智能控制彌補了傳統控制理論的許多缺點，實現可以通知更高難度、更復雜系統的預期目標。智能控制的主要構成為遺傳算法控制、神經網絡控制、模糊系統控制、專家系統控制、分級遞階控制、組合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理論等等。其中遺傳算法控制、神經網絡控制、模糊系統控制、專家系統控制一直受到機電一體化系統的廣泛使用，而智能控制的基礎理論知識為運籌學、人工智能、計算機科學和控制理論等。將智能系統帶入到機電一體化系統中可以在很大程度上減少勞動力，許多較為機械的作業可以使用智能系統產物也完成。近年來，市場上出現了層出不窮的智能產品，現階段，智能產品在我國的銷量還是非?？捎^的。

一.智能控制在機械制造過程中的應用

智能控制在機電一體化系統中的機械制造領域應用比較廣泛，機電一體化系統的機械制造系統通過智能控制實現模擬專家智能活動，延伸或者取代部分的人腦勞動。智能系統通過其特有的神經網絡和模糊數學對機械制造過程中的機械行為進行分析，智能綜合處理問題。在機械制造領域，智能控制的應用主要包括智能學習、機械故障的智能診斷、決策與預測、機械零部件的可靠性分析、機械零件的優化設計、切削參數的優化、制造系統監控和智能檢測、加工過程控制和智能傳感器等方面。

二.智能控制在交流伺服系統的應用

智能控制在機電一體化系統中的交流伺服驅動裝置系統應用較為廣泛，其是機電一體化的重要組成部分，驅動裝置的一種轉換部件和裝置，主要將電信號轉換為機械動作，其主要決定控制系統的功能、質量以及系統的動態性能。交流伺服驅動裝置系統主要應用智能控制系統中的電力電子技術功能，其可以提高交流調速系統性能;提高交流伺服系統應對一些不確定的因素的能力。從任務對象及任務本身出發，智能控制適用于較高難度、任務較復雜的環境，基本屬于非線性、模型可以具有不確定的情況。智能控制強調描述數學模型、識別環境和符號、設計推理機和知識庫，而傳統控制則側重于運用傳遞函數、動力學方程、運動學方程來描述系統。所以在機電一體化系統中的交流伺服驅動裝置系統中智能系統的作用十分明顯。

三.智能控制在機器人領域的應用

智能控制在機電一體化系統中的機器人領域應用廣泛，機器人是目前我國智能發展科技創新的先驅力量，機器人對其智能控制要求十分嚴格并且十分精密。傳統控制方法下的機電一體化并沒有很好的將機器人徹底無人化，甚至在某些方面上仍然達不到完全智能。在機器人領域運用智能控制是十分有必要的，從動力學控制方面，機器人告別了傳統模式下有線性、固定性和不實用性的時代，取而代之的是非線性、時變和強耦合;再到控制參數方面的多變量性;傳感器信息上，多信息性;最后到控制任務的要求方面，多任務性?？梢哉f，機器人領域對于智能控制的需求是十分龐大的，機器人的每一部分都需要有智能控制的參與。例如機器人的行走路徑規劃、機器人姿態控制等具有智能形態的選擇。智能控制中的模糊控制、專家系統技術進行環境建模和檢測、機器人定位等是機器人系統中最常用的控制功能。

四.智能控制在數控領域的應用

智能控制在機電一體化系統中的數控領域應用廣泛，數控系統需要系統性能具有高可靠性、高精度和高速性，同時要具備可以高效處理擴展、延伸和模擬智能行為的處理功能，例如制造網絡通信、自主學習和自主組織的能力、感知加工環境能力、自規劃能力等等具有人類工作想法的高智商行為能力。日前，能夠建立清晰的數學模型是數控系統的核心技術要求，但在數控系統應用中存在一部分無法成功建立數學模型的功能，為了更好的將數控功能體現出來，智能系統被合理的引入到數控領域中。智能控制中的模糊控制，可以優化數控領域中控制加工過程;模糊推理規劃，能夠診斷數控機床故障;模糊集合理論，可以調節并整定數控系統中的參數。同時，智能控制也可以優化機械人系統中的適應能力，機器人系統是將幾種智能系統綜合在一起達到實現機器人可以與人類近似的目標，并且它擁有很高的智能性。智能系統在數控領域中的應用還有很多，例如遺傳進化算法，快速尋找數控系統的最佳加工路徑;預測和預算，在數控系統高速加工時加強對綜合運動的控制，提高穩定性。

五.結束語

當前，智能控制的技術已經在很多的工業的生產領域中被得到使用。智能控制技術在機電一體化中有著廣泛的使用，比如在數控領域、機器人領域、交流伺服系統領域和機器制造領域等。機電一體化系統廣泛應用于工業生產，在很大程度上推動了工業產業的發展。但是由于工業生產過程具有多層次、多結構以及各種不確定性使得數學建立非常困難，不利于機電一體化系統的有效控制和管理。智能控制應用于機電一體化系統，則可以很好解決這些問題，充分展現機電一體化系統的重要作用。所謂的機電一體化系統中智能控制指的是機械設備在沒有人控制的情況下實現自主驅動，為實現這一目的而開發的技術被稱為智能化自動控制技術。

參考文獻：

[1] 董永.智能控制及其在機電一體化系統中的應用[J].機械文刊，2018（21）

[2] 謝世敏.智能控制及其在機電一體化系統中的應用[J].2017