智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

劉文君

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

智能控制應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)控制對(duì)象的操作模式，在提升機(jī)電一體化系統(tǒng)性能方面占據(jù)著非常重要的地位。

1 智能控制

1.1 概述

智能控制主要是在無人操作的情況下，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)生產(chǎn)、控制等一系列生產(chǎn)作業(yè)，且智能控制屬于機(jī)械化控制技術(shù)的范疇。同時(shí)，智能控制主要由自動(dòng)控制、人工智能以及運(yùn)籌學(xué)等方面組成，其中自動(dòng)控制主要是指動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)所形成的一種動(dòng)態(tài)回饋系統(tǒng)[1]；人工智能具有學(xué)習(xí)、信息記錄、信息處理、語(yǔ)言表達(dá)等功能，可以加強(qiáng)其控制效果；運(yùn)籌學(xué)主要是通過量化處理的方式，并且具有線性規(guī)劃、科學(xué)配置、網(wǎng)格規(guī)格等管理功能，可對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效解決，減少生產(chǎn)問題的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)良好的控制性能。

1.2 特點(diǎn)

一是智能控制在操作運(yùn)行時(shí)主要是將人工智能作為前提，可以對(duì)各項(xiàng)信息理論進(jìn)行全面把控。二是智能控制的適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)，可以根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境以及生產(chǎn)需求做出適當(dāng)調(diào)控，以此保證機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。三是通常利用動(dòng)態(tài)軌跡方式、物理動(dòng)力學(xué)方式等，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行模擬，可從模型中分析其中可能存在的問題，并且加以解決。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.3.1 優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)品 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)均對(duì)模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行了利用，并且其功能也相對(duì)較為多元化，可以對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的生產(chǎn)。

1.3.2 提升生產(chǎn)效率 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，可以簡(jiǎn)化其生產(chǎn)流程，以此縮減時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。通過利用智能控制，可以減少人力的操作，既可降低危險(xiǎn)，又能優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)，確保機(jī)電一體化系統(tǒng)生產(chǎn)的可靠性。

1.3.3 降低成本 根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制、檢測(cè)以及故障診斷，提升其運(yùn)行生產(chǎn)效率，減少故障的產(chǎn)生，以此降低成本，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 智能控制的具體應(yīng)用

2.1 機(jī)械制造

機(jī)械制造在機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行生產(chǎn)中起到了關(guān)鍵性作用，將智能控制應(yīng)用到機(jī)械制造，主要是保證機(jī)電一體化系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。具體應(yīng)用如下：一是智能控制應(yīng)用時(shí)主要是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，對(duì)人腦進(jìn)行模擬，可有效完成機(jī)械化生產(chǎn)的模式，實(shí)現(xiàn)良好的生產(chǎn)效率。二是主要對(duì)智能控制中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行有效的應(yīng)用，并且對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)過程實(shí)施動(dòng)態(tài)模擬。在模擬后通過傳感器融合技術(shù)，將所獲取的各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并針對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)的需求，對(duì)部分信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，以此保證機(jī)械制造生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，智能控制在應(yīng)用時(shí)可以對(duì)機(jī)械制造機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，以此減少機(jī)械制造生產(chǎn)問題的產(chǎn)生。

2.2 數(shù)控

一是主要利用模糊控制理論實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的加工和優(yōu)化，主要是因?yàn)閿?shù)控對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)來說，可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)期間進(jìn)行監(jiān)控實(shí)現(xiàn)故障診斷功能，以減少故障的產(chǎn)生，確保數(shù)控生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性（見圖1）。二是智能控制中人工智能技術(shù)，可以在機(jī)電一體化系統(tǒng)中插補(bǔ)運(yùn)算以及故障診斷功能。通過利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中開閉環(huán)的結(jié)構(gòu)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)數(shù)控生產(chǎn)加工過程進(jìn)行嚴(yán)格控制[2]。同時(shí)，智能控制在數(shù)控領(lǐng)域機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)可以針對(duì)生產(chǎn)過程的狀態(tài)，做好密集化數(shù)據(jù)處理，及時(shí)解決其中存在的異常，提升數(shù)控領(lǐng)域生產(chǎn)的效率。

圖1 智能控制在數(shù)控領(lǐng)域機(jī)電一體化系統(tǒng)中示意圖

2.3 機(jī)床

機(jī)床是機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行中一項(xiàng)重要的組成部分，在運(yùn)行生產(chǎn)時(shí)為了提升其準(zhǔn)確性，確保加工精準(zhǔn)度，將智能控制應(yīng)用到其中，可以根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)期間的實(shí)際情況以及生產(chǎn)參數(shù)等，對(duì)生產(chǎn)情況做出適宜的調(diào)整，避免在生產(chǎn)中產(chǎn)生較大的偏差，以此確保有效性。另外，智能控制在機(jī)床應(yīng)用時(shí)可以有效緩解機(jī)電設(shè)備振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品所造成的影響，并且對(duì)機(jī)床實(shí)施一定的保護(hù)，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，機(jī)床在生產(chǎn)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)異常或者故障，可以立即停止生產(chǎn)，并且做出相應(yīng)的維護(hù)，不僅不會(huì)造成嚴(yán)重的影響，且對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行了維護(hù)，延長(zhǎng)了其使用壽命。

2.4 交流伺服機(jī)

交流伺服機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要起到服務(wù)和控制的作用，也是整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行中一項(xiàng)較為復(fù)雜的環(huán)節(jié)。服務(wù)和控制時(shí)會(huì)涉及較大、較多的參數(shù)數(shù)據(jù)量，這些參數(shù)數(shù)據(jù)量在動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響下會(huì)導(dǎo)致機(jī)電一體化系統(tǒng)產(chǎn)生的不確定性。同時(shí)，在交流伺服機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)受到電控以及非線性因素的影響，進(jìn)而降低機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，容易引發(fā)系統(tǒng)故障產(chǎn)生。通過利用智能控制，可以對(duì)交流伺服機(jī)運(yùn)行流程進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，并且根據(jù)交流伺服機(jī)運(yùn)行的規(guī)律以及特點(diǎn)，對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制和服務(wù)，確保機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。另外，智能控制在交流伺服機(jī)應(yīng)用時(shí)可以對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，穩(wěn)定動(dòng)態(tài)參數(shù)，并且將數(shù)據(jù)庫(kù)建模作為輔助，提升交流伺服機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的異常。智能控制的應(yīng)用可以根據(jù)交流伺服機(jī)的運(yùn)行情況，對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，確保交流伺服機(jī)的運(yùn)行性能，為機(jī)電一體化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行生產(chǎn)提供基礎(chǔ)性的保證。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行較為復(fù)雜，難免會(huì)受到不良因素的影響，引發(fā)各項(xiàng)生產(chǎn)問題。可以將智能控制應(yīng)用到其中，通過自身的各項(xiàng)技術(shù)形式，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障診斷，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，提升其生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。