智能控制技術在機電控制系統中的應用

張 欽

（淮安生物工程高等職業學校，江蘇 淮安 223001）

現代科技更新與發展速度的顯著提升、多種現代化技術的交叉應用，都將工業化發展推向了智能、高效、優質、精準發展方向。作為先進技術之一，智能控制技術在機電控制系統中發揮著至關重要的作用。二者使用優勢的交叉式體現，能為工業生產精準性、投入成本的科學控制、生產效率與質量的大步跨越提供有效服務，同時也能為工業生產技術轉型提供持久催化劑。在日益提升的生產要求下，融合發揮智能控制與機電控制系統優勢成了大勢所趨，這不僅是下階段發展的核心方向，同時也是提升工業生產效率和質量的關鍵性技術支撐。而深化探究智能控制技術在機電控制系統中的具體應用，則能為技術創新與升級提供有效輔佐。

1 智能控制技術及機電控制系統簡述

1.1 智能控制技術

智能控制技術是利用計算機、傳感器、執行器等現代化技術手段，通過對系統數據進行全面性感知、分析和決策，實現對系統的自主控制和智能化運行目的。智能控制技術核心是智能化決策和控制算法，主要利用傳感器獲取系統動態信息，將系統狀態數據輸入到控制系統中，并進行立體化分析和全面性處理?？刂葡到y則根據預設目標和約束條件，利用智能算法進行快速決策，并生成相應控制指令，然后通過執行器對系統進行調節和控制。

智能控制技術優勢表現在對系統進行智能化控制，相比傳統控制技術，其更具靈活性和適應性特點，能在模糊控制、神經網絡控制、遺傳算法優化等方法支撐下，根據不同環境和工況，自動調整控制策略，以提高系統穩定性，確保系統長期處于穩定狀態。另外，智能控制技術還可以通過不斷學習與演化，對系統進行科學優化，以此提高控制系統的性能和適應性。

1.2 機電控制系統

機電控制系統是一種將機械和電氣元件相結合的系統，多用于控制和調節機械設備的運動和功能。它能通過傳感器感知設備的運行狀態，掌握與分析周圍環境信息，然后利用控制器對設備進行科學控制和精準調節，從而實現設備的自動化操作和智能化控制。機電一體化發展趨勢要求機械系統智能化與自動化的協同發展，這就需要將可控原件功能進行充分發揮。機電控制系統優勢在于能夠實現對設備的自動化、智能化控制，能為生產效率和質量的不斷發展提供不間斷的支撐，并減少對人工操作的依賴性，通過對錯誤率的精準控制，提升工業生產質量。

2 機電控制系統與智能控制技術融合優勢

2.1 提升生產精度與效率

智能控制技術在機電控制系統中的應用，可以通過學習和優化算法，實現對機電控制系統的精確控制。智能控制技術能根據系統預設規則和控制要求，在科學性算法支撐下，自動調節設備運行狀態和各項生產參數，在實現自動控制和智能決策同時，減輕人工操作負擔，降低操作失誤率，并持續提高生產效率和生產精度。另外，智能控制技術還可以根據實時數據反饋，利用自學進行自適應力的優化調整，并以提高系統響應速度和控制精度為基礎，嚴格控制工業生產中的誤差和偏差，以此實現生產精準度的有效提升。

2.2 實現生產效益最大化

將智能控制技術應于機電控制系統中，能通過故障診斷和預測功能，及時發現設備故障，并采取措施進行修復或預警。另外，智能控制技術還能實時監測設備運行狀態，通過運行數據分析，判斷設備及系統健康指標，預測可能存在的故障風險，并及時采取有效的預防措施，快速修復系統漏洞，以此提高設備運行安全性、可靠性和穩定性，減少停機時間與維修成本，從而實現生產效益的最大化。最重要的是智能控制技術能通過能耗數據分析，借助優化算法輔助，實現機電控制系統的節能優化處理，最大程度降低能源消耗的同時，提高設備能效和經濟性，為生產效益的最優化、最大化發展提供了有效輔佐。

2.3 促進生產方式變革

在現階段的發展中，工業化生產對精度要求顯著提升，亟需進行生產模式的優化創新，而智能控制技術與機電控制系統的充分融合，則能為現代化工業生產方式變革提供催化劑。智能控制系統能將計算機、智能技術等多種現代化技術優勢，進行交互式體現，促使生產工藝更具精確性，而自動化生產線又能實現高速化的連續性生產。除此之外，智能控制技術還可以根據客戶的個性化生產需求，快速調整生產線配置和生產流程，實現生產與控制參數的快速轉換和靈活生產。智能控制技術在機電控制系統中的應用，又為多品種、小批量、快速響應等生產方式的穩定發展奠定了扎實基礎，同時也為生產方式變革提供了有效助推。

3 智能控制技術發展現狀與趨勢

3.1 智能技術發展現狀分析

現階段，我國已經初步構建了智能控制技術應用框架，而技術的進一步發展，還需要扎實的理論基礎支撐。在瞬息萬變的發展環境下，任何細小發展機會的準確把握，都需要科學、嚴格的理論做向導，并在實踐經驗推動下，將智能控制技術全面應用于各個生產領域中。但在現階段的智能控制技術發展中，理論根基尚不穩定，且數學模型的構建也相對復雜，所以只有大膽嘗試與不斷探索，才能逐步明確控制目標，并循序漸進地完成數學模型簡化處理。

3.2 智能技術未來發展展望

隨著物聯網和邊緣計算技術的持續發展，智能控制系統將更多地向邊緣設備和傳感器靠近，通過與人工智能和大數據技術的充分融合，實現分布式的智能控制、更加深入的數據分析與智能決策。利用更深層次的規律挖掘，實現多項技術的內在聯合，并提供更加準確的控制計劃，以提高系統的實時性和響應性，降低對中央控制服務器的依賴，也是下階段智能控制技術發展的主要方向。另外，在持續變化的發展要求下，高效、快捷的生產方式，要求不斷簡化、優化處理智能控制系統設計，使其更具操作便捷性，這儼然已經成了智能控制系統未來發展的核心方向。

4 智能控制技術在機電控制系統中的應用

4.1 工程機械

截然不同的工程機械運行方式，導致控制目標也存在較大差異性，而生產效率與操作準確性的顯著提升，則需要根據控制目標，進行匹配操作模式的科學設定。將智能控制技術應用于工程機械領域中，通過傳感器與智能算法，實時感知工程機械的周圍環境，并自動調整操作參數，快速匹配最具科學性的操作模式，從而利用準確性智能操作，實現工程機械效率的提升。另外，智能控制技術在智能導航和路徑規劃方面也發揮著重要作用，其能在嚴謹、科學的數學模型支撐下，使工程機械自主選擇最佳路徑，并通過運行風險系數運算，自動、智能避開障礙物。通過感知設備和地圖數據，工程機械可以實時更新地圖信息，并根據最新信息進行路徑規劃和導航。較強的環境適應力與控制力，又為工程機械工作效率提升提供了強勁助推。

4.2 數控領域

數控機床最明顯的特點就是要擁有極高的精準度，而傳統技術并不能支撐數控機床完成高質量的精準化操作任務，但是利用智能控制技術，則能達到理想效果。多個中央處理器與極簡指令芯片，能在數控系統自適應控制中發揮重要作用，智能控制技術通過數據采集、傳感器部署、數據預處理、特征提取、數據分析與建模，實時監測加工過程中的動態參數，并根據實際加工需求，在眾多方案中選擇最佳加工路徑。而機器學習、人工智能等技術，則能利用數據分析結果，建立支持向量機、神經網絡等，監督數學模型，然后進行聚類和異常檢測，以此科學調整切削力、切削溫度、刀具進給速度、切削等參數，這有助于快速實現工藝參數優化處理和機床精度提升。

4.3 建筑工程

智能控制技術在建筑工程中的應用較為頻繁，其能促進建筑行業的持續發展，并有效提升建筑工程優勢與使用價值。將智能控制系統應用于建筑管理系統中，能實現對各項設備與系統的集成管理，在照明、供暖、通風、空調等系統管理中，智能控制技術可以利用傳感器與控制器，對建筑工程內部環境進行實時監測與有效控制，以提高能源使用效率和舒適度（建筑工程智能控制技術概述參見圖1）。另外，系統管理人員還可以通過智能控制技術，對建筑功能內部設備的能量損耗進行科學記錄與分析，然后利用智能控制技術，優化調整建筑物內部溫度、光線控制參數，通過科學性參數設定，優化能源使用率。另外，智能控制技術還可以用于建筑的自動化控制，實現樓宇的智能化管理，智能門禁系統、智能電梯調度系統和智能停車管理系統的優化升級，則能為建筑工程安全性、便利性提升提供有效輔佐。

圖1 建筑工程智能控制技術概述圖

4.4 機器人行業

各種新型技術不斷涌現，也使機器人有了更廣闊的發展空間，機器人非線性、強耦合等特點，促使其實現了普及化應用。作為現階段工業發展的核心方向，機器人技術為工業生產高質量、精準性、高效性提升提供了強勁助推。將智能控制技術應用于機器人行業中，能有效提升其感知與識別能力。通過集成圖像處理、語音識別和傳感器技術，使機器人能夠智能地感知和理解環境，并利用全面性數據分析，有效識別目標和障礙物，利用相應調整控制策略，實現自身靈活性的顯著提升。視覺處理與多傳感器的應用，又能將機器人的視覺處理效果推向更高發展階段。另外，智能控制技術還可以用于實現機器人的協作控制和協同操作，使機器人能夠智能分配任務和資源，實現多機器人間的協同工作，提高機器人工作效率和靈活性，快速適應復雜的生產線、倉儲物流和服務環境。

4.5 交流伺服

智能控制技術應用范圍的顯著提升，使其應用優勢越發突出，將智能控制技術應用于交流伺服系統中意義深遠。首先，智能控制技術可以實現精確性運動控制，能通過智能算法和傳感器反饋作用的綜合運用，實時監測和控制伺服電機位置、速度和加速度等參數，這有助于伺服系統更加精準地響應外部指令，從而保障系統服務品質。智能控制技術還可以利用自適應控制算法，使伺服系統根據實時輸入信號，自動調整控制參數，以實現系統自身性能的持續性完善，使交流伺服系統功能逐步強大。在網絡連接與云平臺技術支撐下，智能控制技術能對伺服系統運行狀態進行遠程控制，在提高系統靈活性和便利性的基礎上，強化伺服系統穩定性。

4.6 機電制造

作為機電控制系統的核心構成，機電制造質量提升重要性不言而喻。將智能控制技術應用于機電制造中，通過智能化與自動化控制，減輕生產過程對人工的依賴。自動化裝配技術還能通過編程控制和傳感器反饋，實現自動化、智能化、高效化的零部件拾取、位置校準、裝配和質量檢測，在有效減輕體力勞動同時，實現裝配效率和產品質量提升。另外，智能控制技術還能自動識別工作環境，通過數據分析，預判潛在生產風險，智能化的預處理操作，能以傳感器為橋梁，將所有核心數據與信息傳遞出去。立體化的生產環節數據分析，還能為工作模式的科學調整提供依據，以此實現錯誤率的有效控制、機電制造精準度的顯著提升。

5 總結

市場經濟的優化發展，為科學技術創新奠定了堅實發展基礎。在工業發展中，機電控制系統占據著較大技術份額，而多種現代化技術優勢的深入挖掘與強化凸顯，更是為機電控制系統的良好發展提供了有效催化。作為科技發展的必然產物，智能控制技術儼然成了工業生產中不可或缺的重要部分，“新事物”使用優勢的充分發揮，需要工作人員從工程機械、數控領域、建筑工程、機器人行業、交流伺服等多個機電控制系統入手，探究更適用、更高效的控制方法，以此實現生產力、生產質量的顯著提升。