淺談智能控制在機電一體化系統中的運用

華懿瑋

（蘇州市職業技能鑒定中心，江蘇 蘇州 215002）

在現代工業生產領域，機電一體化系統的應用越發普范，并對提高產出效率及安全發揮了重要作用。尤其是隨著工業產品附加值的不斷增加，其產品精度的要求越來越高，加速了工業生產流程的復雜化，并對機電一體化系統功能提出了更高要求。事實上，傳統工業控制技術已難滿足該類需求，而智能控制技術的發展，則發揮了重要的運用價值，有效降低了人為因素的影響，并為復雜設備的控制問題提供了新的解決方式，使得機電一體化系統的性能表現更佳。

1 智能控制概述

所謂智能控制即是指在無人干預的情況下能自主驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術，其相關應用是現代控制理論在深度和廣度上的拓展。綜合來講，智能控制的核心在于高層控制，是對實際環境或過程進行組織、決策和規劃，從而實現問題求解，具有交叉學科的特點，包括運籌學、信息論、系統工程等，可以說是當前自動控制技術領域的最高成果，能夠解決更加復雜環境下的信息處理問題。相較于傳統控制系統，智能控制系統的整體構成更為開放，并且可自動獲取所需內容，因而展現出了優質的信息處理性能，得到了各行業企業的廣泛應用。同時，智能控制較之人工操作更高的可靠性和安全性，可通過預設程序完成危險度高的操作指令，對推進現代工業發展有著重要價值。目前來講，基于智能控制支持的應用擴展包括神經網絡、專家系統、分級控制等。其中，神經系統基于人工神經網絡基礎建立，其并行計算、分布存儲、可變結構、高度容錯等系列特性，可適用于任意復雜對象的控制。而專家系統是利用專家知識對困難問題進行描述，所提供的支撐結構相當豐富，常見于機械故障的診斷維修應用中。分級控制主要作用于組織、協調、執行相互間的配合，但其應用需要滿足兩個條件，即自適應控制和自組織控制，從而保證系統運行通暢。

2 智能控制在機電一體化系統中的運用優勢

機電一體化又被稱作是機械電子工程，將機械與微電子技術緊密結合在一起，是現代工業生產的重要基礎，起到了降低能耗、改善精度等作用，實踐工作中亦表現出了強度高、危險強的特點。而智能控制在機電一體化系統中的運用導入，可按照具體要求編寫程序，繼而實現對多臺加工機床的同時控制，節省了大量人力資源成本，并且操作流程更為便捷，是提升企業生產效率的重要方式。同時，智能控制在機電一體化系統中的運用，還減少了人為操作失誤對加工質量的影響，并可根據相關接收指令，自行調整和操控運行程序，保證產品質量之余，增強了機電一體化系統的運行安全性和可靠性，對提升企業經濟效益作用顯著。另外，基于智能控制技術應用支持的機電一體化系統，實現了對整個生產過程的統一部署安排，各要素鏈接更為緊密，其便捷的產品參數設定方式，可滿足不同參數產品的生產需求。正是基于智能控制在機電一體化系統中的多重運用價值，有助于機電一體化系統的再優化與升級，已然成為其發展的重要動力，并由此引動了新一輪的創新潮流。

3 智能控制在機電一體化系統中的運用實踐

隨著現代科技發展，智能控制的研發愈加成熟，并且具備更加強大的功能構成，在機電一體化系統中的運用日臻普范。本節著重選取了機械制造、數字控制、機器人以及建筑工程等幾個領域的智能控制，并就其運用實踐展開了探討。

3．1 機械制造

機械制造是機電一體化系統的重要組成，傳統工作模式下以人工操作為主，并且受其影響較為明顯。隨著現代科技發展，智能化引領了新一輪的企業生產變革，基于智能控制技術應用的機電一體化系統逐漸取代了人工操作，包括監控檢查、故障診斷等，并將工作人員的思維植入其中，通過仿真模擬的方式，推動著機械制造數字化發展。事實上，計算機技術在機械加工領域的高度融合，并在智能控制下生成了新一代的機電一體化系統，亦被稱作是智能制造系統，進而借助模糊數學、神經網絡等理論對產品的生產過程及環境進行建模，從而最大限度地保證產品精度和質量。在實際操作過程中，智能控制在機電一體化中的運用，可借助傳感器融合技術，模擬機械制造的整個動態過程，并搜集相關的反饋數據，以此為參考結合實際情況，進行調整，從而為機械制造的再優化奠定基礎。

3．2 數字控制

所謂數字控制即是指利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法，在現代工業生產中，要求其不僅能夠快速、高可靠性的完成零件加工工作，同時還需具備一定的知識處理能力，以便于結合實際情況，動態調整產品動態加工路徑，因此應具備良好的人機交互能力和通信能力，并由此自主學習提升。而智能控制在數據控制系統中的運用，則簡單、有效地解決了上述問題，可通過模糊控制理論實現對數控系統中各個模塊的控制。在數據控制系統中，智能控制的運用還包括神經網絡控制技術，其關鍵作用在于補差計算，并基于自身強大的自適應能力，實現對零件加工位置的增益調節。所謂補差計算即是指在數控系統加工過程中，根據零部件當前狀態下的毛坯件上關鍵點的位置與最終形態下關鍵點位置信息，在起點與終點之間插入一系列點，實現密化處理，進而提升其精度。

3．3 機器人

機器人可視作是智能化的機械裝備，具有超強的計算能力、辨識能力以及執行能力等，并且表現出了非線性、時變性、耦合性等多元特性，普遍集中在動力系統中，是智能控制在機電一體化系統中運用的典型產物。具體而言，智能控制在機器人領域中的運用，有效解決了其在運動姿態中的系列問題，如可基此結合精密的計算，掌握和規劃其行動路線，并附帶上了一定的自主學習能力，對于復雜信息的處理更加智能，因而得到了廣泛應用。在實際設計過程中，通過智能控制技術運用與機器人的視覺系統相連，使之通過自帶傳感器來感應周邊事務，并躲避障礙物，使之動作看起來更加協調、穩定，一定程度上解決了人工勞動量大、效率低等問題。除卻上述部分，智能控制在機電一體化系統中的運用還表現為通過專家建模、運動控制等機器人系統，對周邊環境進行監測。

3．4 建筑工程

近年來，隨著社會經濟發展，面對人們更高品質的生活需求，智能建筑得到了愈加普范的關注，智能控制的運用價值得到了進一步釋放。現階段而言，智能控制在建筑工程機電一體化系統中的運用主要包含兩方面，即照明通信系統和空調系統。在照明通信系統中，智能控制實現了建筑小區及主體之間的互聯網通信，并實時動態監控每位用戶的通信線路運行情況，一旦發現故障及其他問題，即可迅速做出精準高效的維修反應，提高其運行安全。同時，智能控制還可實現對建筑照明區域、時間等的自行控制，一定程度上降低了能源消耗，并便捷了人們的生活。另外，智能控制在空調系統中的運用，通過比例積分調節器閉環，模擬四季溫度，并智能調節空調風閥，進以改善空氣質量，并實現了一定程度的節能減排效果。時至今日，正是基于智能控制在建筑工程領域的運用價值，開啟了人類現代化生活新方式。未來，智能控制在建筑領域機電一體化系統中的運用將得到進一步擴展。

4 結語

總而言之，智能控制在機電一體化系統中的運用十分重要和必要，有助于提升企業生產效率、質量及安全，并能夠降低一定的能源消耗，產出了十分巨大的價值。目前來講，智能控制在機電一體化系統中的運用，主要表現在機械制造、數字控制、機器人以及建筑工程等領域，所關聯到的技術結構相當豐富。作者希望學術界大家持續關注智能控制在機電一體化系統中的運用發展，并結合當前階段的技術發展水平及實際生產生活需求，提出更多有效性建議，使之產出更大價值效能，為人類社會發展做貢獻。