淺談智能控制在機電一體化系統中的應用

王棟

摘 要：隨著工業技術和科學技術的發展，智能控制在機電一體化系統中得到快速的發展和應用。本文主要以機電一體化及智能系統的視點為著眼點，進行分析和研究機電一體化體系中智能操控的使用。

關鍵詞：機電一體化;智能控制;工業4.0

概述

機電一體化技術是工業技術變革的產物，也是社會生產力進步的必然要求。20世紀90年代后期，光學、通信技術、人工智能技術、神經網絡技術等新技術的開發和應用，為機電一體化智能控制開拓了更加廣闊的空間，促進了機電一體化技術的深入發展和研究。

1機電一體化技術發展趨勢

“工業4.0”是德國最先提出的概念，美國叫“工業互聯網”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質內容是一致的，都指向一個核心，就是智能制造，是國家戰略發展的核心。工業4.0時代的產品和服務將借助于互聯網和其他網絡服務，通過軟件、電子及環境的結合，生產出全新的產品和服務。

1.1網絡化

將軟件應用到機械中是科技發展的重大突破，網絡技術的興起和發展給科學技術、工業生產、人們日常生活等方面帶來了巨大的變革。全球經濟和生產通過網絡連成一片，企業間的競爭將更加激烈，機電一體化產品一旦研發成功，只有功能獨到、質量可靠，很快就會全球暢銷。隨著網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和件數技術的成熟，遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

1.2智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向，所謂“智能化”是對機械行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能，運算學、計算機科學、模糊數學、心理學等眾多思想和方法，模擬人類智慧，是它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，已達到更高的控制目標。智能化制造是工業4.0的基礎，隨著著社會產品需求的個性化趨勢，用戶至上是核心思維，用戶對資源配置、產品設計的影響力不斷上升，今后的終端客戶可以更加直接地參與產品工程及設計，產品甚至可以完全按照個人意愿進行生產，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造。

2智能控制基本概念

2.1智能控制其本質指的是在沒有人進行干預的狀況下，可自主自立地驅動相關智能機械做到對目標進行 有效操控的一項技能。智能操控的理論有很多，如：主動操控論、信息論、人工智能及運籌學等。 它是借助計算機進行人類智能模擬，比以往傳統控制更加復雜多樣的操控任務和目的，有效解決了傳統操控不能完成的復雜體系的操控。

2.2智能控制主要有7種類型：①專家操控體系。②進化核算與遺傳算法。③人工神經網絡操控體系。④組合智能操控辦法。⑤分級遞階操控體系。⑥復合或集成操控。⑦學習操控體系。機電一體化系統中往往會應用很多技能，其中最常用的便是神經網絡、專家體 系及遺傳算法等相關技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。

2.3智能控制基本特征主要包括7個方面：①具有組織性特點，核心主要是由高層來進行有效控制。②智能操控具有變構造特色。③智能控制 器具備非線性的特點。④智能操控系統可達到多樣性方針的高性能要求。⑤智能操控系統具備總體自尋優的特點。⑥智能操控系統屬于一種新興的研討課題。⑦智能操控系統歸屬于一種邊緣交叉的學科。

3智能控制在機電一體化系統中的應用

3.1 智能控制在機械制造系統中應用廣泛，主要包含智能學習、 智能監控與檢查、智能診斷機械故障及智能傳感器等。利用計算機輔助和智能操控技能進行有機融合的技術便是目前最領先的機械制造技能，往智能控制方向發展，借助神經網絡體系的核算方式來動態模擬制造機械的詳細過程，對所搜集到的數據經過傳感器融合技能來進行預處理，然后操控修正模式中的有關參數數據分析，使用科學的計算機技能來代替或模仿人們的機械制造行為，從而實現最終意圖和目標。

3.2 智能控制在機電一體化系統數控領域中的應用，機電一體化系統的數控技能要求越來越高，不僅要實現模仿、診斷等功能，還要延伸和拓展新的智能功能，從而促使其數控技能具備智能監控、建立智能數據庫及智能編程等目的，如：借助專家系統能綜合解決數控領域里的很多問題、難以確定及結構不明確的算法等。

3.3 智能控制在機電一體化系統機器人領域中的應用，機器人在動力系統中存在很多自身的特點，如：時變性、強耦合及非線性等，而多變性及多任務性是機器人在控制參數的系統容易體現的特征。在機電一體化系統機器人領域中使用智能操控技能主要體現在四個方面：①在視覺處理及多傳感器信息融合方面能實現智能操控。②可智能控制機器人的手臂動作及相關姿態。③經過專家操控體系可科學定位、建模、 計劃及監測機器人所處的運動環境，從而實現相關的控制及研究。④可以智能控制跟蹤機器人的行走軌跡、走路等。

3.4 智能控制在機電一體化系統建筑工程中的應用，主要在兩方面：①智能操控建筑物內的空調，如：智能控制有關空調的風閥，不僅能有效保證建筑內空氣質量，還能減少不必要的浪費。② 可通過計算機聯網和通信實現智能操控所有照明系統，如：智能操控照明體系的節能、照明時刻及照明邏輯等。

3.5 智能控制在煤礦機電一體化系統中的應用，因煤礦行業為井下作業，一般工作環境惡劣、危險系數高應用智能控制技術代替人工作業，提升作業安全性。

4結束語

智能控制技術應用性非常強，高效能、高質量、可替代人工作業等優點，使其在各個領域的機電一體化系統中應用廣泛，需要深入開發和研究，爭取早日實現“中國制造2025”。

參考文獻：

[1]王光榮.淺談機電一體化系統中智能控制的應用[J].黑龍江科技信息，2016;

[2]繆學勤.工業4.0推動機電一體化走向智能技術系統[J].自動化儀表，2016。