智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用

楊 宏

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北·武漢 430205）

0 引言

在科技興起的時(shí)代，各行各業(yè)對(duì)技術(shù)的依賴性也越來越大，對(duì)電子技術(shù)要求也越來越高。科技是第一生產(chǎn)力，以技術(shù)為手段，可以提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)階段，機(jī)電一體化系統(tǒng)逐漸成熟，并朝著更高臺(tái)階發(fā)展。較比傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)，機(jī)電一體化系統(tǒng)融入了信息技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)，在現(xiàn)代社會(huì)里發(fā)揮著愈來愈重要的作用。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制是機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展亟須解決的一個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制，可以提高機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行效率。智能控制是現(xiàn)代社會(huì)的一大亮點(diǎn)，將智能化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中，可以提高機(jī)電一體化智能化運(yùn)作水平，使機(jī)械生產(chǎn)更便捷、更高效，進(jìn)而為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 智能控制的概述

所謂智能控制就是借助智能技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)控制，這種控制屬于機(jī)械化控制技術(shù)范疇。早在二十世紀(jì)初，控制理論就開始出現(xiàn)，并在二十世紀(jì)五十年代發(fā)展成熟，尤其是后來的人工智能、自動(dòng)控制等學(xué)科的出現(xiàn)，智能控制更加成熟，應(yīng)用也更加廣泛。智能控制是基于傳統(tǒng)控制理論中存在的問題和缺陷而進(jìn)行的優(yōu)化和升級(jí)。智能控制涉及到自動(dòng)控制、人工智能、信息論、機(jī)械理論和統(tǒng)籌學(xué)能。智能控制彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制理論的許多不足，可以實(shí)現(xiàn)更高難度、更復(fù)雜系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)[1-2]。智能技術(shù)是核心，該技術(shù)具有信息記錄、信息處理、信息表達(dá)等功能，可以很好地控制生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，智能控制的適應(yīng)性較強(qiáng)，可以適應(yīng)各種環(huán)境下的機(jī)械作業(yè)，保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。還有就是智能控制通過利用動(dòng)態(tài)軌跡方式、物理動(dòng)力學(xué)方式等來模擬機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行過程，從而分析機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能存在的分析，方便管理者加以管理和控制[3]。另外，智能控制具有很強(qiáng)的包容型，不排斥傳統(tǒng)控制理論，在具體應(yīng)用中，不僅可以利用傳統(tǒng)控制理論來解決實(shí)際問題，還可以借助智能控制來處理一些復(fù)雜、難度大的問題。

2 智能化控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用意義分析

機(jī)電一體化系統(tǒng)就是綜合機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、信息、傳感、信號(hào)變換等技術(shù)的一門綜合性科學(xué)。機(jī)電一體化是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。在機(jī)械生產(chǎn)中，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)最為看重的兩個(gè)指標(biāo)，而要想提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，就必須應(yīng)用改善生產(chǎn)工藝，加大先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用[4-5]。智能控制中包含了多個(gè)學(xué)科，較比傳統(tǒng)的控制技術(shù)，智能控制在使用中可以解決傳統(tǒng)控制技術(shù)中所需要的較多的人力資源問題，節(jié)省成本，同時(shí)，通過智能系統(tǒng)，可以對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效評(píng)估，并主動(dòng)去規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。智能控制代表著先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有著顯著的應(yīng)用價(jià)值。首先，智能控制的應(yīng)用，可以優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)功能，使其功能更加多元化，使生產(chǎn)更為精準(zhǔn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量；其次，智能化控制的應(yīng)用，可以簡化機(jī)械生產(chǎn)流程，縮短時(shí)間，提升生產(chǎn)效率，而且在智能控制下，可以降低人為失誤，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行智能控制，降低設(shè)備故障的發(fā)生，保證生產(chǎn)的連續(xù)性[6]。

3 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用分析

智能控制是一門綜合性的學(xué)科，在現(xiàn)代社會(huì)中有著廣泛的領(lǐng)域。智能控制的主要構(gòu)成為遺傳算法、專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、集成智能控制、小波理論等，其中遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。機(jī)電一體化是機(jī)械生產(chǎn)的一大趨勢，伴隨著機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)工藝的日益精細(xì)化發(fā)展，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制要求也越來越高，這種要求也決定了我們必須完善機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制。

3.1 智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械制造是十分重要的一環(huán)，提高機(jī)械制造水平，可以高效完成機(jī)械生產(chǎn)任務(wù)，保證機(jī)電一體化系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)。在機(jī)械制造中，應(yīng)用智能控制，可以提高機(jī)械制造智能化水平。在智能控制下，機(jī)械制造整個(gè)環(huán)節(jié)出于可控環(huán)境下，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，可以對(duì)人腦進(jìn)行模擬，由智能系統(tǒng)來發(fā)布機(jī)械生產(chǎn)指令、完成生產(chǎn)操作，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，通過智能控制中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，將機(jī)械生產(chǎn)細(xì)節(jié)直觀地展示出來，并通過傳感融合技術(shù)，將相關(guān)信息傳送到控制中心，由控制中心來處理相關(guān)數(shù)據(jù)，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，進(jìn)而保證機(jī)械制造生產(chǎn)的穩(wěn)定性、可靠性[7]。另外，在機(jī)械制造中，需要借助各種機(jī)械設(shè)備，應(yīng)用智能控制，可以對(duì)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷，進(jìn)而保證設(shè)備安全、高效運(yùn)行。

3.2 智能控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床并沒有融入智能化理念，以至于數(shù)據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種問題，實(shí)踐工作難以達(dá)到理想的效果。現(xiàn)行社會(huì)形勢下，智能化理念已經(jīng)得到普及，在數(shù)控系統(tǒng)中加入智能控制系統(tǒng)，可以促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。在數(shù)據(jù)機(jī)床中，智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用大致可以從以下幾個(gè)點(diǎn)來體現(xiàn)。一是智能熱屏障。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的熱量過多、過高，就會(huì)影響到數(shù)控機(jī)床運(yùn)作，引發(fā)設(shè)備故障，引進(jìn)智能控制技術(shù)，通過智能熱屏障控制技術(shù)，可以很好地調(diào)節(jié)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中的熱量，降低差值。二是智能語音系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，需要注意的事項(xiàng)非常多，稍有不注意，就會(huì)引發(fā)問題。應(yīng)用智能控制，可以進(jìn)行智能提醒，同時(shí)還可以對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能化控制，提高運(yùn)行效率。三是智能安全屏障。數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，零件的碰撞會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成不利，尤其是數(shù)控機(jī)床中的零件，一旦零件脫落，就容易出現(xiàn)故障，引發(fā)安全事故，應(yīng)用智能控制，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，構(gòu)建智能安全屏障，保證數(shù)據(jù)機(jī)床安全運(yùn)行[8]。四是智能振動(dòng)控制。數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，如果振動(dòng)幅度較大，就會(huì)影響到產(chǎn)品加工的精準(zhǔn)性，而應(yīng)用智能控制，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，降低其振動(dòng)頻率和幅度，從而提高數(shù)控機(jī)床加工水平。

3.3 智能控制在交流伺服機(jī)中的應(yīng)用

交流伺服機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，起到了服務(wù)和控制作用。交流伺服機(jī)具有轉(zhuǎn)化技能，在實(shí)際運(yùn)作過程中會(huì)涉及到大量的數(shù)據(jù)，如果不能準(zhǔn)確處理這些數(shù)據(jù)，就會(huì)影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常運(yùn)行；同時(shí)，交流伺服機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)受到電控以及非線性因素的影響，使得機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，容易引發(fā)系統(tǒng)故障。應(yīng)用智能控制，可以很好地避免上述問題的發(fā)生，保證交流伺服機(jī)的高效運(yùn)行。一方面，通過智能控制技術(shù)，可以對(duì)交流伺服機(jī)運(yùn)行程序進(jìn)行進(jìn)一步的簡化，并且機(jī)電一體化運(yùn)行需要，對(duì)交流伺服機(jī)的性能進(jìn)行確定，確保交流伺服機(jī)能夠滿足機(jī)械生產(chǎn)需要，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量；另一方面，通過智能控制，可以對(duì)交流伺服機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并進(jìn)行智能分析和處理，穩(wěn)定動(dòng)態(tài)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)庫建模作為輔助，確保交流伺服機(jī)處于一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)，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[9]。

4 結(jié)語

綜上，現(xiàn)行社會(huì)形勢下，智能控制已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，比如機(jī)械制造、數(shù)控機(jī)床、交流伺服機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域等，以智能控制為手段，可以大大提高機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行效率，提高機(jī)械生產(chǎn)水平。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越明顯，對(duì)智能控制需求也越來越大，我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入智能控制研究，積極推廣智能控制，以智能控制帶動(dòng)機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展。