機電一體化中的智能控制策略探討

李思江

摘要：智能技術的產生與應用標志著機電一體化控制技術的發展提升了一個新的臺階，隨著機電一體化系統控制要求的不斷提高，被控對象、環境、控制目標、控制任務等要求也日漸復雜，因此，智能控制在機電一體化中的重要性日益增加。本文對機電一體化中的智能控制策略進行了簡單的闡述。

關鍵詞：機電一體化；智能控制；傳統控制

1.智能控制理論和系統概要

早在20世紀初～20世紀50年代，控制理論就開始形成了，最典型的是一反饋和傳遞函數作為數學基礎的古典控制理論。20世紀50年代～20世紀60年代，現代控制理論開始形成并且逐漸趨于成熟，不斷發展。20世紀60年代至今，控制理論的發展綜合了多個學科的成果，如人工智能、信息論、自動控制、運籌學等與控制理論密切相關的學科。如今，智能控制理論是控制理論發展的最高階段，智能控制不但解決了很多傳統控制理論無法解決的問題以及其本身存在的缺陷，而且還采用分布式和開放式結構解決了很多復雜系統的控制問題，其中，機電一體化系統的控制難題的解決就是一個很好的例子。

如今，隨著電子技術的發展，機電一體化技術也逐漸成熟，并且在各種行業的生產過程中

對機電一體化控制技術的要求也越來越高，對機電一體化的控制效果也需要完善。智能控制技術的出現和不斷發展，不但解決了生產過程中的由于非線性、時變性、變結構、多層次、多因素等不確定性給生產過程帶來的難題，而且也對生產過程中不利于設計、過于復雜的生產對象實現了有效控制。隨著社會生產的不斷進步與發展，智能控制方法在機電一體化系統中德應用越來越廣泛，例如智能機器人的發明、數控機床的智能化等。

2.智能控制在機電一體化中的應用

2.1 智能控制在機電一體化系統中的應用優勢

與傳統的控制技術相比，智能控制技術具有明顯的優勢，并且智能控制技術正在逐漸取代傳統的控制技術。智能控制技術可以在沒有外界因素干擾的情況下自主地驅動智能機器來實現控制目標的自動控制。這樣不但提高了操作的效率，而且也減輕了工作人員的操作負擔，這些都是傳統操作技術無法做到的。另一方面，智能控制技術具有自學習、自適應、自組織等以智能控制為核心的智能控制系統可自我實現的智能行為。智能技術可以解決工程上的很多無法用數學方法精確描述的、隨機的、模糊的、復雜的、柔性的控制問題。智能控制不但可以用于生產中、工程中，還有工程機械中也經常用到智能控制，所以，智能控制的深度和廣度有無限的發展空間。

2.2 交流伺服系統中的智能控制

伺服驅動裝置在機電一體化系統中發揮著重要的作用，主要體現在控制質量和系統動態性能方面。但是和大多數工程系統中存在的問題一樣，交流伺服系統也有著相當復雜的非線性和時變性等不確定因素，智能控制系統能夠以非線性的控制方式將人工智能引入智能控制器，這樣不但保證了交流伺服系統能夠很好的適應系統參數的時變情況，而且還建立了精確的數學模型，提高了機電一體化系統的穩定性。

2.3 數控領域中的智能控制

與智能控制在其他領域的應用不同的是，智能控制在數控領域的應用有相當高的性能要求，主要體現在延伸、擴展和模擬知識處理方面，例如加工運動推理、感知加工環境的能力、網絡通信制造能力等，智能控制系統必須要能夠進行自適應控制、自組織控制，這樣才能解決信息模糊、不確定性等控制問題。

2.4 機械制造中的智能控制

智能控制在機械制造中的應用體現在與經典的機械理論和計算機輔助技術相結合，并且在機電一體化系統的制造過程中形成新型的機械制造工藝。以前，在機械制造生產過程中，較為先進的制造系統沒有辦法依靠精準和完備的數據來處理生產過程中遇到的問題，并且很多問題都是無法預測狀況的，這給機械的生產帶來了一定的困難。可是有了智能控制技術后，智能控制系統可以利用神經網絡和數學建模的方法，建立制造過程的動態模型，通過神經網絡的學習可以同時對需要處理的信息進行在線的模式識別技術，也可以及時處理殘缺不全的信息。

2.5 工業過程中的智能控制

智能控制在工業過程中的應用主要包括全局級和局限級兩個方面。但是無論是全局級還是局限局，都要求智能控制能夠處理生產過程中出現的操作異常、控制過程中的故障診斷等問題。而局限局智能控制在在線自適應調整、參數整定方面具有明顯的優勢，并且在解決非線性一類的復雜問題上有著顯著的成效。局限局智能控制主要是神經網絡控制器和專家控制器的智能控制器上投入研究力度，通過將智能應用到工業過程的某一單元來設計控制器。

2.6 電力電子學研究領域中的智能控制

一般情況下，電機電器設備在規劃設計、投入生產、實際運行及控制過程等方面都是相當復雜的，這些電機電器主要包括變壓器、電動機、發電機等。將智能控制技術引入電力系統的生產過程中，在電機電器設備的優化設計、故障控制和診斷等方面都是很有成效的。

3.對智能控制的研究展望

雖然智能控制在機電一體化系統中德應用比較晚，可是隨著對智能控制領域的不斷研究和探討，智能控制技術在理論和實踐中都取得了顯著的成效。但是智能控制技術仍然需要提高：一方面可以加強智能控制技術的理論研究力度，研究智能控制的理論，尋求更新、更豐富合理的理論依據，為智能技術的發展打好基礎；另一方面可以拓寬智能技術的應用范圍，，提高實際應用技能。目前，智能技術已經被廣泛應用于各個領域，但是機電一體化系統的發展和大幅度使用對智能技術的要求不斷提高，智能技術必須提高其實際應用性能，更好地為經濟發展做出貢獻。

4.結語

機電一體化系統應用智能技術改變了傳統的機械自動化運行模式，這種高性能、高水平、高效率的控制方式不僅促進了機電一體化的發展和進步，而且從側面提高了人們的生活水平。但是實現機電一體化的高度智能化還有很長的距離，需要堅持不懈的探索和研究。

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