智能控制技術在機電一體化系統中的應用

摘 要：智能控制技術在機電一體化技術中的應用是必然趨勢。本文首先分析了智能控制及機電一體化技術的概念，然后分析智能控制技術與傳統控制技術的主要區別，最后總結了智能控制在機電一體化系統中的應用，以為智能控制技術在機電一體化系統中的進一步應用提供參考。

關鍵詞：智能控制技術；機電一體化；系統

機電一體化技術是工業生產中所必須用到的技術系統，其可以大大提升作業效率，在智能控制技術不斷發展的今天，智能控制技術和機電一體化技術的聯合應用可以有效增強機電一體化的發展，而智能控制技術的應用大量節約了人力成本，提高了生產效率，需要得到大力推廣。

一、智能控制及機電一體化的概述

（一）智能控制

智能控制的產生基礎是傳統理論。智能控制技術是相對開放的，同時具有分布特征，對各種信息進行綜合處理。在使用智能控制技術來促進機電一體化技術提升時，不應把眼光局限在機電一體化系統的自動化處理及高度自控方面，而需要對技術整體展開優化。另外智能控制技術涉及眾多學科，比如運籌學、自動控制理論及人工智能技術等，其滿足非線性、不確定性或復雜程度較強的任務目標，這是傳統控制方法不能比擬的。

（二）機電一體化技術

機電一體化技術就是以微型處理技術為代表的電子信息技術向工業發展領域的滲透，是信息技術與機械技術的深度結合。機電一體化技術屬于綜合了機械、控制、傳感、信息和網絡等群體技術，并從系統理論角度出發，對系統功能和組織結構進行優化的工程技術。

二、智能控制技術與傳統控制技術的主要區別

1.智能控制技術是傳統控制技術的高級階段

傳統控制技術主要目的是機械控制代替人力勞動控制，只能單一地重復簡單機械動作，只能應用于工業生產的底層。智能控制技術以傳統控制技術作為基礎，通過計算機技術達到了智能化的目的，其本身的技術結構比較靈活開放，在綜合處理信息及學習能力等各方面比傳統控制技術先進。

2.智能控制技術和傳統控制技術在控制對象和任務目標不同

智能控制技術和傳統控制技術的控制對象不同，前者面對的控制系統是具有非線性特征、非確定性和功能多樣化的高級計算機系統，主要是通過一系列復雜的指令程序達到智能化控制的目的；后者則是面對線性或者確定性的相對簡單的控制對象。

3.智能控制技術和傳統控制技術的設計重點不同

智能控制的設計側重點是識別、掃描不同類別的控制對象和任務目標，通過改變程序編程和數據庫設置進行命令控制以實現任務目標的完成。傳統的控制技術實現的目標任務比較單一，主要通過固定的數學函數和運動學理論公式來進行對象的控制和操作。智能技術控制功能多樣化，也可以根據廣義的數學模型定義來實現混合控制，也可以根據開環閉環特征模型，以定性定量方式執行控制命令決策，達到模型多樣方式、狀態多樣方式的控制目的。

4.智能控制技術和傳統控制技術的學習方式不同

智能控制獲取知識的方式是通過專業人士的經驗總結實現，并在后期不斷地改進。傳統控制技術獲取知識的手段主要是通過固定的公式理論定義來實現。智能技術本身模仿人類的行為智能，可以綜合利用對控制對象所處的狀態和環境情況進行判斷，控制決策能力比較強。傳統控制技術完成控制任務的程序指令簡單，通過控制指令進行簡單的機械動作。

三、智能控制在機電一體化系統中的應用

（一）在機器人領域中的應用

機器人具有時變性、非線性以及強耦合性的特點，這些特點會在在動力系統中體現出來，多變性以及多任務性的特點可以在控制參數系統中得到展現，這些表現都是證明機器人很適合將智能控制技術應用其中。目前機器人領域中的各種方面，智能控制的主要應用有很多，如：對于障礙物的檢測；對于機器人的手臂動作與姿勢的控制；對機器人的運動環境進行監測等等。機器人行走中對于障礙物的主動避讓，以及能夠進行規定動作，就是模糊控制、神經網絡控制等技術的應用。這里面的神經網絡控制得自主學習能力、反射能力等都很強，在機器人動力學中已經被廣泛的應用。

（二）在數控機床方面的應用

機電一體化技術大量應用到數控機床當中，判斷機電一體化系統應用質量的基礎就是其精準度。由于傳統的數控機床過于依賴人為操作，缺乏智能技術，造成機床的精度不合格，或產品的加工質量不達標等，但智能數控技術包含了眾多 CPU 控制系統及高新 RISC 芯片，使得機床精度得到了很大程度的提升。為保證數控機床的運行質量，需要由策劃環節著手，做好模塊化策劃工作。這是由于模塊化會涉及到眾多方面，同時剪裁功能較為良好，使各種產品的生產質量及型號均能夠達到相關標準。同時在對群孔體系成果進行管理時，可以把各種類型群孔體系的各個操縱進行同一水平層次的規避，從而使調節體系滿足相關需求。

（三）在機械制造中的應用

機械制造技術逐漸的向計算機輔助技術和智能控制技術的結合方面不斷發展，方向逐漸發展到智能機械制造。目標是利用計算機技術逐漸代替人類的一些腦力體力勞動，對于人類制造機械的活動進行不斷地模擬。并且，智能控制技術對機械制造現狀進行模擬，逐漸實現預處理采集信息的功能，進行對于預處理進行有效地修改。現在，智能控制技術在智能學習與智能傳感器等方面的應用更為普遍。在制造機電一體化系統中形成新的加入經典機械理論、計算機輔助技術和智能控制的機械制造技術，并將此技術往智能制造系統發展。

（四）智能控制技術加大重視與發展。

智能控制技術在交流伺服系統中的應用機電一體化系統中有一個重要的組成部分即交流伺服系統。該系統主要功能是對信號進行處理從而讓設備執行機械動作，它影響著機電一體化系統的控制質量、性能效果。交流伺服系統會隨時間改變電動機的參數和負載擾動，系統控制的對象具有非線性和不確定特征，整體運行情況比較復雜，因此很難獲取精確的數學模型公式。如果把智能控制技術引入到交流伺服系統，則可以改善整個系統的穩定性和可靠性，帶動整個系統各項功能指標的提高。

綜上所述，智能控制技術主要是由模糊系統、神經網絡 以及遺傳算法等多種高精尖系統構成，將其科學的投入到機電一體化技術中，能夠使高級線性以及非線性問題得到很好的解決。所以智能控制技術的應用是非常有必要的，可以更好地推動機電一體化方法更好更快的達到高質量以及高性能控制目的。

參考文獻：

[1] 姜華.智能控制及其在機電一體化系統中的應用[J].南方農機，2018，49（22）：78.

[2] 孫力.智能控制及其在機電一體化系統中的應用[J].南方農機，2018，49（22）：114.

作者簡介：單艷群（1973-），男（漢族），湖南衡陽，衡陽技師學院汽車工程系任教，一級實習指導教師，主要從事汽車工程電控及空調系統教育研究。