智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

鄧秋香

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410129）

機電一體化系統(tǒng)在實際的運行中需要機械傳動系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的支持，并且內(nèi)部的程序控制單元需要根據(jù)機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的實際運行內(nèi)容進(jìn)行程序?qū)用娴膬?yōu)化處理，促使機電一體化系統(tǒng)的運行過程可具備一定的自動化特性。這種自動化特性不僅表現(xiàn)在動作執(zhí)行方式的自動化選擇方面，也在于機電一體化系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)品的特點或者生產(chǎn)環(huán)境的實際情況，對各項生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行智能化的選擇，并且具有較高的容錯能力，進(jìn)而可得到較好的產(chǎn)品加工質(zhì)量。從智能控制系統(tǒng)的發(fā)展角度分析，現(xiàn)階段，智能控制系統(tǒng)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用具有模型化的特點，雖然處理的問題可能無法用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行量化，但由于產(chǎn)品的加工過程和具體的加工環(huán)節(jié)相對固定，最終的加工目標(biāo)也有一致性，促使智能控制技術(shù)可在模糊性算法的引導(dǎo)下，實現(xiàn)固定的、可重復(fù)的生產(chǎn)動作。

1 智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的重要意義分析

1.1 可為機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化升級提供技術(shù)支持

機電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)時間相對較早，工程技術(shù)中的機電一體化系統(tǒng)的使用過程在早期依舊需要大量的人工參與，雖然技術(shù)人員的技術(shù)能力相對較高，可確保系統(tǒng)在運行階段不會出現(xiàn)明顯的問題，但由于系統(tǒng)運行對人力資源有一定的依賴性，促使人力資源成為了制約系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也導(dǎo)致機電一體化系統(tǒng)在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出了一定的滯后性。在智能控制技術(shù)的參與下，工作人員可在系統(tǒng)控制程序?qū)用鎸C電一體化系統(tǒng)的底層邏輯進(jìn)行優(yōu)化，使用模糊運算邏輯、遺傳算法以及神經(jīng)算法等算法強化系統(tǒng)程序的功能，并可極大地提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，這就為機電一體化系統(tǒng)的升級提供了有效的技術(shù)條件。在信息技術(shù)高度發(fā)展的時代，高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)以及計算機技術(shù)也為智能化技術(shù)與機電一體化系統(tǒng)的深度融合提供了契機，促使智能化控制技術(shù)可在工程技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)適應(yīng)性的改變，也成為了可徹底改變工業(yè)生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)技術(shù)，為機電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了有力支持。

1.2 可為降低人力資源的消耗水平提供有效途徑

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，單純勞動工作人員的應(yīng)用比例有所縮減，這一方面與工業(yè)設(shè)計對人才的需求增加相關(guān)，另一方面也在于智能控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在智能控制技術(shù)的應(yīng)用過程中，工業(yè)生產(chǎn)單位可根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的一般要求，將智能控制技術(shù)與機電一體化系統(tǒng)結(jié)合起來，將系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)交付于智能化的運行系統(tǒng)，這樣即可減少此層級的人力資源的應(yīng)用水平。在此基礎(chǔ)上，工業(yè)生產(chǎn)單位在創(chuàng)新產(chǎn)品以及優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)線時，也可將智能化控制技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)線運行的全流程中，進(jìn)而可有效提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并將產(chǎn)品的生產(chǎn)安全與系統(tǒng)的運行過程結(jié)合起來，使用智能控制技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合控制，促使機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用過程更具系統(tǒng)性。另外，在使用了智能控制技術(shù)之后，雖然對相關(guān)技術(shù)部門的要求提高了，但也減少了大部分工作人員的勞動量，這樣即可將此部分勞動成本轉(zhuǎn)移至企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)過程中，不僅可減少企業(yè)實際的運營成本，也更有利于工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，對整個工業(yè)生產(chǎn)市場也有較好的刺激作用。

2 智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用方法分析

2.1 PID控制器的局部智能控制應(yīng)用分析

智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍具有差異性，一般可分為局部控制與全局控制，其中，局部控制往往針對工業(yè)生產(chǎn)的某一工藝環(huán)節(jié)，在機電一體化系統(tǒng)的支持下，主要應(yīng)用的控制單元為PID控制器。在實際的加工生產(chǎn)過程中，局部智能控制具有更高的靈活性，工作人員在應(yīng)用PID控制器時，首先，工作人員應(yīng)明確PID控制器的控制對象，包括控制對象的參數(shù)特點以及加工要求等；其次，在此基礎(chǔ)上，工作人員需要明確控制器的控制作用對機電一體化系統(tǒng)的實際影響以及相應(yīng)的系統(tǒng)應(yīng)用條件，換言之，智能PID控制器在實際的加工生產(chǎn)中能否發(fā)揮作用與機電一體化系統(tǒng)本身的運行性能和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相關(guān)，為此，在決定使用局部智能控制技術(shù)之前，工作人員應(yīng)做好機電一體化系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作，包括系統(tǒng)級別的結(jié)構(gòu)調(diào)整等；再者，由于PID控制過程需要接受明確的激勵信號，無論是被控制對象還是期間的比例關(guān)系，均需要結(jié)合具體的控制系統(tǒng)進(jìn)行確定，為此，工作人員在應(yīng)用智能PID控制技術(shù)時，應(yīng)以產(chǎn)品的生產(chǎn)要求為基準(zhǔn)，將機電一體化的系統(tǒng)優(yōu)化工作與局部智能控制工作結(jié)合起來，突出技術(shù)應(yīng)用的聯(lián)動效應(yīng)，提高局部智能控制技術(shù)的應(yīng)用實效性。

2.2 強化反饋機制在全過程智能控制中的作用

反饋機制會直接影響智能控制技術(shù)的實際應(yīng)用質(zhì)量，并且由于機電一體化系統(tǒng)本身的功能特性，促使反饋機制也能在一定程度上確保系統(tǒng)運行的安全性，可為技術(shù)應(yīng)用范圍的擴展和深化提供有效支持。在應(yīng)用全過程類型的智能化控制技術(shù)時，工作人員應(yīng)在機電一體化系統(tǒng)中加入有效的反饋機制，這種反饋機制需要具備智能化的分析特性，包括可根據(jù)機電一體化系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)修正以及可在接收系統(tǒng)反饋信號后對機械傳動單元的運行動作進(jìn)行調(diào)整等。為此，首先，工作人員應(yīng)使用合理的參數(shù)算法，一般而言，模糊數(shù)學(xué)或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法較為常見，但此種算法對系統(tǒng)計算能力的要求相對較高，也具有比較明顯的動態(tài)特性。此間，工作人員一定要注意選擇參數(shù)合適的傳感器，提高傳感的反饋效果，為算法運行中數(shù)學(xué)模型的建立及時提供數(shù)據(jù)支持；其次，為了確保全過程智能化控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮有效作用，工作人員應(yīng)在使用此類智能控制技術(shù)之前對產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝、生產(chǎn)過程中的故障進(jìn)行合理的分析和調(diào)整，避免機電一體化系統(tǒng)的運行過程與智能化技術(shù)的應(yīng)用目的之間出現(xiàn)沖突，影響智能化控制技術(shù)的預(yù)測性能和反饋效果。

2.3 故障診斷與電力系統(tǒng)的控制相結(jié)合

在機電一體化系統(tǒng)的運行過程中，電力系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，將會直接影響系統(tǒng)的整體運行效能，增加產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)進(jìn)度。現(xiàn)階段，智能化控制技術(shù)已經(jīng)可針對機電一體化系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)進(jìn)行針對性的故障分析和診斷，并且可依據(jù)系統(tǒng)中電力機組的運行要求，對電力系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖詣踊{(diào)整，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)加工需求。在應(yīng)用智能化的故障診斷技術(shù)時，首先，工作人員需要明確電力系統(tǒng)中發(fā)電機組、變壓器組以及電動機組的運行要求，如果機電一體化系統(tǒng)中并未涉及此類電力機組，則工作人員需要根據(jù)機電一體化系統(tǒng)中電力系統(tǒng)的實際運行要求，選擇重點電力控制單元，部署故障診斷機制，促使智能化的故障診斷技術(shù)可與系統(tǒng)進(jìn)行有效融合；其次，工作人員在應(yīng)用智能化的故障診斷技術(shù)時，也應(yīng)有成本控制意識，不能為了提高系統(tǒng)運行效率或者故障診斷效率盲目提高系統(tǒng)運行參數(shù)，以免超出故障診斷的范圍，降低智能化故障診斷技術(shù)的應(yīng)用有效性。

3 結(jié)語

總之，在應(yīng)用智能化控制技術(shù)時，工作人員一定要明確機電一體化系統(tǒng)的實際運行要求，并且要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和進(jìn)度要求。一般而言，智能化控制技術(shù)的初期應(yīng)用成本相對較高，但從長期的技術(shù)應(yīng)用角度分析，在應(yīng)用了智能化的控制技術(shù)之后，產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和安全性均與所提升，也減少了產(chǎn)品生產(chǎn)中華人力資源的使用水平，從而可有效降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為機電一體化系統(tǒng)運行效能的提升以及相應(yīng)的產(chǎn)品研發(fā)升級提供了有力支持。