智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐘開(kāi)波

摘 要：伴隨著我國(guó)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)取得了良好的進(jìn)步成果，我國(guó)的機(jī)電領(lǐng)域逐漸向著自動(dòng)化、智能化、一體化的方向發(fā)展，機(jī)電一體化中包含著機(jī)械技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。機(jī)電一體化智能系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制起到了良好的效果，本文對(duì)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能控制;機(jī)電一體化;應(yīng)用

引言

機(jī)電一體化系統(tǒng)是我國(guó)應(yīng)用范圍最廣的系統(tǒng)，對(duì)于一個(gè)工業(yè)大國(guó)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，所以對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，我們要不斷改進(jìn)其不足，提高其可靠性與高效性。

一、智能控制技術(shù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能控制技術(shù)的特點(diǎn)主要有：整體改進(jìn)技術(shù)，把控并完善理論體系，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方法不一。其中，整體改進(jìn)技術(shù)是指在以往的控制理論前提下形成并成長(zhǎng)起來(lái)的較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)通常是以開(kāi)放型，分段型和分布型為主。這令智能控制可以真實(shí)有效的解決各類(lèi)信息，提升信息的利用空間。這一特點(diǎn)也說(shuō)明了智能控制的主要意圖則是整體改進(jìn)而不是向往系統(tǒng)高度。（1）把控完善理論體系，由于智能控制的操作運(yùn)行前提是人工智能，自主把控和信息論。（2）適應(yīng)性強(qiáng)，在應(yīng)用智能控制技術(shù)的時(shí)候，務(wù)必要做到合理科學(xué)。（3）操作方法不一，在傳統(tǒng)控制中，通常利用的都是動(dòng)態(tài)軌跡方程，物理動(dòng)力學(xué)等一些數(shù)字類(lèi)的模型來(lái)構(gòu)造把控對(duì)象。

二、智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別

（一） 智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的高級(jí)階段

傳統(tǒng)的控制技術(shù)具體使用到各個(gè)領(lǐng)域生產(chǎn)工業(yè)的底層，重點(diǎn)是將簡(jiǎn)單的重復(fù)性的機(jī)械工作完成，真正實(shí)現(xiàn)取代人力的目的。智能控制技術(shù)是在傳統(tǒng)的控制技術(shù)的前提上，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)， 實(shí)現(xiàn)了智能化。智能控制技術(shù)結(jié)構(gòu)更為開(kāi)放、多變，擁有非常強(qiáng)的組織控制、綜合處置信息與學(xué)習(xí)的能力。

（二） 兩者的控制對(duì)象和任務(wù)目標(biāo)有很大不同

智能控制技術(shù)的具體控制對(duì)象是高級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用復(fù)雜的程序系統(tǒng)，做好控制系統(tǒng)非線性、不確定性、多功能智能化控制命令是具體的任務(wù)目標(biāo)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)控制對(duì)象較為單一，一般是適用于線性、確定性的控制對(duì)象中。

（三）兩者的設(shè)計(jì)重點(diǎn)不同

智能控制技術(shù)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是針對(duì)不同控制對(duì)象與任務(wù)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、描述，利用數(shù)據(jù)庫(kù)以及程序代碼，完成控制命令，做好任務(wù)目標(biāo)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)就是使用動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程等數(shù)學(xué)函數(shù)， 對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)單一的任務(wù)目標(biāo)。智能控制技術(shù)可以做到混合控制，利用廣義的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)混合的數(shù)學(xué)控制工作，使用開(kāi)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，利用定性定量的決策與控制方法，實(shí)現(xiàn)多模型、多狀態(tài)的控制方法。

（四）兩者的學(xué)習(xí)方式不同

智能控制技術(shù)具備模仿人的智能化功能，能夠綜合應(yīng)用控制決策、控制對(duì)象狀態(tài)與控制環(huán)境的知識(shí)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)知識(shí)可以按照單一的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的任務(wù)目標(biāo)。

三、智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

（一）數(shù)控領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)控行業(yè)中，由于近年來(lái)科技技術(shù)的進(jìn)步使得行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這便對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性有了一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。而智能控制技術(shù)在此方便的應(yīng)用中，不僅僅可以提高數(shù)控的精準(zhǔn)度以及可靠性，更是滿(mǎn)足了所有當(dāng)下數(shù)控行業(yè)的一切要求，因此智能控制技術(shù)走進(jìn)了數(shù)控領(lǐng)域的大門(mén)。在數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用智能控制技術(shù)時(shí)，由于智能控制技術(shù)有著可以整合信息，感知控制環(huán)境，靈活決策，擴(kuò)寬虛擬智能知識(shí)的功能，所以在應(yīng)用于數(shù)控領(lǐng)域時(shí)，能夠在數(shù)值貯藏庫(kù)，程序運(yùn)行碼或通信技術(shù)中完成自主學(xué)習(xí)功能，甚至也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的自主控制，修檢，調(diào)試，識(shí)別等功能。由于數(shù)控行業(yè)中的數(shù)字模型并沒(méi)有全部覆蓋到，所以傳統(tǒng)技術(shù)有時(shí)很難完成預(yù)期目標(biāo)，而智能控制技術(shù)則會(huì)很輕松的處理數(shù)控領(lǐng)域中控制對(duì)象和任務(wù)這一問(wèn)題。在數(shù)控領(lǐng)域中存在很多信息相對(duì)而言有著含糊的控制任務(wù)，應(yīng)用智能控制技術(shù)中的相關(guān)含糊控制理論會(huì)使其獲得明顯成效。利用該控制理論可以使系統(tǒng)的加工技術(shù)得到優(yōu)化，也可以幫助數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障的檢修和診斷，以提高數(shù)控機(jī)床工作的安全平穩(wěn)性。智能控制技術(shù)也可以對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中的查補(bǔ)運(yùn)算和問(wèn)題診斷有重要幫助，其主要依靠的技術(shù)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)擁有較強(qiáng)的適應(yīng)性對(duì)于調(diào)試把控?cái)?shù)控系統(tǒng)內(nèi)的收放環(huán)建構(gòu)有重要意義。查補(bǔ)運(yùn)算則是為數(shù)控領(lǐng)域中系統(tǒng)的中心，它可以通過(guò)機(jī)床生產(chǎn)出的產(chǎn)品加工形態(tài)，頻率等信息在加工的起始點(diǎn)到終止點(diǎn)中任意位置進(jìn)行查補(bǔ)，這可以使數(shù)據(jù)獲得更為密集處理。

（二）機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)器人有著非線性的物理動(dòng)力學(xué)等多個(gè)特征，在含有的傳輸感性信息中，需要不同變量的控制參數(shù)來(lái)完成各種智能化的把控目標(biāo)。這些特點(diǎn)的機(jī)器人領(lǐng)域需要智能控制技術(shù)的全面幫助才能夠使各技能特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。例如，利用智能控制技術(shù)可以幫助行走中的機(jī)器人進(jìn)行感官視覺(jué)傳輸感性信息回饋，使機(jī)器人的自我障礙把控，運(yùn)動(dòng)路線規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)定位軌跡自己機(jī)器人的動(dòng)作形態(tài)變化等功能得以實(shí)現(xiàn)。所以智能控制技術(shù)可以使機(jī)器人完成自主學(xué)習(xí)能力，自主調(diào)試能力和自主適應(yīng)能力。再如，智能控制技術(shù)在應(yīng)用于機(jī)器人工作中，機(jī)器人的碼垛作業(yè)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的工具，機(jī)器人本體以及正規(guī)箱的傳輸設(shè)備對(duì)正規(guī)箱的形態(tài)處理。因此碼垛作業(yè)是由以上三個(gè)方面進(jìn)行合作完成。這三項(xiàng)的節(jié)奏必須保持一致性，共同協(xié)調(diào)完成，以防止出現(xiàn)工序待機(jī)狀態(tài)的發(fā)生，這也是保障碼垛工作順利完成重要前提，在達(dá)到規(guī)定的碼垛頻率時(shí)，通過(guò)分揀系統(tǒng)挑出的箱體依照種類(lèi)的不同進(jìn)行合理的劃分，通常設(shè)定三個(gè)通道，每一個(gè)通道則為一個(gè)箱體種類(lèi)。在通道終端需要設(shè)定機(jī)器人的抓取動(dòng)作和接收完成動(dòng)作后的信號(hào)。順利完成工作機(jī)器人將進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，若夾取箱體時(shí)出現(xiàn)了真空度降低，機(jī)器人將減速前行，很有可能這是的箱體已經(jīng)從夾取工具中將要遺落，當(dāng)真空值達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，機(jī)器人將停止前行以免箱體在運(yùn)動(dòng)中被掉落。并當(dāng)即發(fā)出警報(bào)，當(dāng)人工檢測(cè)調(diào)整后，真空度恢復(fù)到正常值后機(jī)器人自動(dòng)回到預(yù)設(shè)軌道，等待工作命令的信號(hào)發(fā)出。

（三）交流伺服系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)電一體化中，有著一個(gè)關(guān)鍵的構(gòu)成部分，這便是交流伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是為了使信號(hào)信息得到處理后調(diào)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這個(gè)系統(tǒng)過(guò)程主要是為把控機(jī)電一體化的質(zhì)量和效果有重要的價(jià)值及影響。特別是在對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能上有著關(guān)鍵的作用。該系統(tǒng)是機(jī)電一體化中最繁瑣復(fù)雜的運(yùn)行技術(shù)。其把控的對(duì)象大多為非線性的，不明確性，因此該系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)使用智能控制技術(shù)的含糊控制運(yùn)算，可以有效的改進(jìn)該系統(tǒng)的反應(yīng)速率，有效的提升該系統(tǒng)敏捷性。在保障了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，也完成了系統(tǒng)在智能控制技術(shù)下的自主學(xué)習(xí)，自主調(diào)整和控制等功能。

四、結(jié)束語(yǔ)

智能控制具有高效率、高水平、高性能的優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)中使用最多的控制方法。在未來(lái)發(fā)展中，智能控制將取代傳統(tǒng)控制方式，它在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用將會(huì)更加完善，它的優(yōu)勢(shì)將會(huì)惠及更多的行業(yè)。

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