淺談智能控制技術(shù)與機電控制系統(tǒng)的應(yīng)用融合

張詩悅

（吉林商務(wù)旅游學(xué)校，吉林吉林，132000）

0 引言

智能控制是利用計算機技術(shù)實現(xiàn)知識和數(shù)據(jù)處理，并將相關(guān)信息應(yīng)用于控制器設(shè)計的一種方式，這種控制方式能夠借助以往的數(shù)據(jù)對控制結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，不斷提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度，在當(dāng)今的研究領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，機電控制系統(tǒng)雖然能夠滿足大部分的生產(chǎn)需求，但是隨著生產(chǎn)向無人化、智能化領(lǐng)域的靠攏，工業(yè)生產(chǎn)過程中需要更加穩(wěn)定和精確的加工方式，依靠傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)無法達到加工目的，所以必須對傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)進一步改進。通過智能控制算法提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是提升機電控制設(shè)備運行效果的有效方法，智能控制算法在無人化、智能化領(lǐng)域的優(yōu)勢可以與機電控制系統(tǒng)互補，實現(xiàn)更加可靠的生產(chǎn)加工。

1 智能控制技術(shù)的原理及特點

1.1 智能控制技術(shù)的原理

智能控制技術(shù)是一種融合人工智能、計算機技術(shù)以及控制理論的新興控制方式，其工作過程中，以傳統(tǒng)控制系統(tǒng)為框架，將人工智能算法作為一種優(yōu)化手段，使控制系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)達到更加理想的狀態(tài)，其中常見的智能算法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、自適應(yīng)控制等。同時能夠根據(jù)控制目標(biāo)，自動優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù)，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和控制，當(dāng)然實現(xiàn)這些優(yōu)化控制的過程中離不開計算機技術(shù)的處理能力。

1.2 智能控制技術(shù)的特點

傳統(tǒng)的控制技術(shù)更多的涉及控制系統(tǒng)工作的底層，也就是利用特定的機械設(shè)備實現(xiàn)對重復(fù)性工作的替代，并且在執(zhí)行過程中往往只針對單一操作對象，如果要想實現(xiàn)對其他對象的操作，需要重新設(shè)計這一控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，比如我們以前常見的工業(yè)流水線等。相比于傳統(tǒng)的控制方式，智能控制算法有如下一些特點。

1)智能控制技術(shù)使用到系統(tǒng)高層控制單元中，并不屬于簡單的機械工作內(nèi)容；2)智能控制設(shè)備擁有非常良好的非線性特征，具備非常全面的功能；3)智能控制設(shè)備能夠按照不通過系統(tǒng)需求變化結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于整個系統(tǒng)運行情況；4)智能控制設(shè)備擁有自我尋優(yōu)的特征，對于微小的系統(tǒng)震蕩能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，也就是具有一定的魯棒性；5)智能控制技術(shù)擁有強大的組織控制與學(xué)習(xí)功能，充分滿足不同領(lǐng)域多樣化與多功能化的需求；6)智能控制技術(shù)作為一個全新的控制領(lǐng)域，擁有非常廣闊的發(fā)展空間與巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 智能控制技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過上述的分析可以發(fā)現(xiàn)，機電控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的自動化控制方式，其執(zhí)行過程中往往需要人力的參與，并且針對的對象單一，工作過程中往往只是簡單的重復(fù)性工作。而智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對多種對象的控制，具有較強的非線性適應(yīng)能力和魯棒性，對于降低人工成本、提高工作效率有著重要的意義。兩者的融合應(yīng)用，能夠使得傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)工作效率、穩(wěn)定性和精確度得到進一步提升。

圖1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 智能信號燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 智能控制技術(shù)在提升機電控制系統(tǒng)效率方面的應(yīng)用

智能控制系統(tǒng)作用于系統(tǒng)的頂層，也就是在控制器的設(shè)計環(huán)節(jié)。而要想實現(xiàn)控制操作仍然需要執(zhí)行機構(gòu)的參與，也就是傳統(tǒng)機電控制系統(tǒng)更多涉及的環(huán)節(jié)。當(dāng)兩者相互融合之后，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)能夠變得更加智能化。通過計算機技術(shù)能夠?qū)⒅悄芸刂萍夹g(shù)的相關(guān)算法運行實現(xiàn)，幫助控制器改進輸出控制參數(shù)，而控制反饋回路中的監(jiān)測參數(shù)的返回，能夠?qū)ο到y(tǒng)的控制器進行再次調(diào)節(jié)，最終使得系統(tǒng)能夠滿足輸出目標(biāo)。在這個過程中，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，但是控制目標(biāo)可以在適當(dāng)范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，仍然能夠利用智能算法實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。

比如在交通信號控制方面，以往的交通信號都是有固定的時間進行控制的，這種控制方法對于交通的高峰期不太實用，容易造成人流的擁擠。而現(xiàn)在為了能夠提升交通狀況，將交通信號燈轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芸刂葡到y(tǒng)，通過攝像頭的監(jiān)測感知人流量的大小，并將解析的交通狀況傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)人流量的大小智能調(diào)節(jié)信號燈的持續(xù)時間，極大的緩解了高峰期的交通擁擠現(xiàn)象。這種控制方式在傳統(tǒng)的控制器中引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖像處理算法，使得控制器的決策信息能夠根據(jù)實時監(jiān)測信息進行調(diào)整，讓交通控制變得更加高效、智能。

2.2 智能控制技術(shù)在降低機電控制系統(tǒng)成本方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)能夠在很大程度上提升企業(yè)的工作效率，一方面，這些機械設(shè)備可以實現(xiàn)24小時的連續(xù)工作，并且簡單重復(fù)性工作交給機械設(shè)備減少了一部分人力的需求；另一方面，利用機電控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對加工產(chǎn)品質(zhì)量的控制，只要設(shè)備和材料不出現(xiàn)質(zhì)量問題，那么產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到有效的保證。但是當(dāng)智能控制技術(shù)參與到機電控制系統(tǒng)之后，整個工作流程對于人力的需求更少。經(jīng)過智能算法的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，當(dāng)控制系統(tǒng)工作時間越久，其自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力越強，智能控制設(shè)備工作的精確度就會越高。

比如現(xiàn)在物流系統(tǒng)中，利用智能控制系統(tǒng)進行快遞分揀工作。通過攝像頭和圖像識別算法能夠識別快遞單號所屬的省份，然后將識別信息傳送給執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)將快遞自動歸類。這種分類方式不僅工作效率極高，而且?guī)缀醪恍枰肆Φ膮⑴c，在成本控制方面能夠起到巨大的作用。

2.3 智能控制技術(shù)在提高機電控制系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的應(yīng)用

無論是機械設(shè)備還是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，當(dāng)其長時間工作之后或者因為工作環(huán)境的惡劣，都會出現(xiàn)各種各樣的故障問題，這些故障在一開始只是一種微小的隱患，往往不會受到太多的關(guān)注，但是如果任由其發(fā)展，將會造成設(shè)備的嚴(yán)重故障問題，最終使得機械設(shè)備無法正常工作，給整個工作過程帶來極大的損失。但是智能控制技術(shù)能夠利用智能監(jiān)控算法實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，通過傳感器檢測回路收集的數(shù)據(jù)信息，分析設(shè)備相關(guān)部件的運行狀況，當(dāng)出現(xiàn)故障征兆之后能夠及時報警，避免大的故障問題出現(xiàn)。同時在系統(tǒng)出現(xiàn)了緊急故障之后，智能控制技術(shù)能夠準(zhǔn)確識別故障類型和故障位置，利用硬件或者軟件冗余實現(xiàn)故障重構(gòu)，確保系統(tǒng)能夠在短時間內(nèi)繼續(xù)平穩(wěn)運行，能夠有效提升系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

例如，農(nóng)用拖拉機需要具備高效、節(jié)能的控制能力，壓路機則需要提高工作質(zhì)量和工作效率，由此可見，不同的機械設(shè)備需要不同的智能控制，要針對不同的工作需求給予不同的控制操作。在機電控制中使用智能控制技術(shù)可以在很大程度上減輕人們的體力勞動和腦力勞動，盡可能的應(yīng)對周圍環(huán)境變化所帶來的不良影響。智能控制系統(tǒng)能夠?qū)C電控制環(huán)境可能會發(fā)生的問題進行預(yù)判斷，運用智能傳感器技術(shù)將工作過程中可能會出現(xiàn)的各種情況信息匯總，并對每一種情況進行數(shù)據(jù)分析，進而調(diào)整或者改進工作模式，提高機電控制系統(tǒng)對周圍環(huán)境的適應(yīng)能力。

3 結(jié)束語

智能控制技術(shù)在現(xiàn)在高科技領(lǐng)域中占據(jù)重要的地位，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等智能算法，實現(xiàn)對機電控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的調(diào)整，實現(xiàn)智能化和無人化的操作流程，根據(jù)所需目標(biāo)自動調(diào)整控制參數(shù)。同時，這些智能算法還能夠很好的對自動控制設(shè)備實現(xiàn)故障診斷，實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以此提升機電控制設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性。