智能控制在機電一體化系統中的應用探究

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，機電一體化技術在我國工業發展中的作用越來越突出。然而，伴隨著科學技術的不斷發展，機電一體化技術領域又有了很大的突破。“智能控制”逐漸替代了傳統的技術，成為未來機電一體化發展的趨勢。它能夠改善一體化技術中的許多缺點，從而保證一體化控制系統處于良好的運行狀態，因此智能控制在機電一體化系統中的應用有著很好的發展前景。本文擬對智能控制的基本概念以及基本類型進行論述，重點闡述其再機電一體化系統中的應用。

關鍵詞：智能控制；機電一體化；應用分析

當前，社會競爭日益激烈，企業要想獲得更大的發展潛力，就必須在應用科技上下足功夫。傳統的機電一體化系統由于成本過高、生產效率低下同時生產出來的產品質量不佳等，給企業的運營發展帶來很大的問題。智能控制在許多領域已經成為應用趨勢，因此在機電一體化系統中應用智能控制有利于解決傳統模式中暴露出來的缺陷，確保機電一體化順利運行。

一、機電一體化系統分析概述

當前，機電一體化系統在生產生活中有著非常廣闊的應用市場，它是機械理論和計算機相互結合的運用，將電工電子技術、信號多變技術、機械技術以及傳感技術等多種技術相互融合，用來對工業生產進行管理控制。在這些技術中，最為核心的是計算機技術、機械技術、控制技術以及傳感檢測。

機電一體化技術的歷史可以追溯到上個世紀的60年代，人們首次將機械電子學應用到機械加工生產中來，用來完善機械生產過程中的各種性能。到了80年代，計算機應用開始逐漸的發展起來，并逐漸的走向成熟，機電一體化系統在80年代也得到了巨大的發展。并且，這個時候微型計算機以及超大規模集成電路也出現了，這就大大拓展了機電一體化系統發展的空間。20世紀90年代，伴隨著光學和通信領域發展的不斷飛躍，機電一體化系統中又將光學和通信引入進去。再后來，光纖、人工智能誕生并逐步應用于各個領域，機電一體化系統的發展空間被大大的拓寬了。正是人工智能的出現，使得機電一體化系統的操作變得簡單起來，生產效率也大大的提升。

二、智能控制的含義及其分類

（一）智能控制的含義

智能控制的含義就是利用不同的智能控制技術對操作進行控制，它是一個混合和集成的控制系統，是對社會控制理論的一個發展，給機電一體化系統的不斷發展提供了一個新的動力。所謂的智能控制就是指自動控制，在沒有人力參與的情況下，啟動自控系統后，生產進行自動的監督和控制。

（二）智能控制系統的類別

智能控制在諸多領域都實現了應用，其應用類別主要分為以下幾個方面：

分級控制。在分級控制中，實現的條件有兩個，一是自適應的控制，另外一個是自組織的控制。一般情況下，分級智能控制包含三個層面：組織、協調以及執行，這三個層面相互作用，共同實現對機器的控制。

2、專家控制。這種專家控制系統是智能控制中最為主要的一種，應用的領域主要集中在工業設計以及機器故障診斷方面，其基本的含義就是將專家系統與工程控制論融合起來。它能夠最大限度的提供豐富的知識，非常有利于實際的問題的處理，進而也就使得處理的結果更加的符合預想。

3、神經網絡。換句話說，人工網絡系統是在人工神經網絡基礎上實現的智能控制。一般情況下，神經網絡具有兩個功能，第一是智能控制，第二就是仿真，模仿真人實現對系統的控制。目前，這種系統正越來越受到重視，研究的熱度也不斷的升溫。

4、學習控制。對于人類來講，展現智慧的最佳方式就是學習能力。要深入的理解學習控制系統，要分為兩部分，首先要對內部的結構進行識別與調整，其次利用信號的傳輸來對復雜的數據進行處理，確保系統的正常運行。另外，學習控制系統可會實現自動的識別判斷。

三、智能控制在機電一體化系統中的應用

在機電一體化系統中應用智能控制，能夠克服傳統模式的缺點，大大提升工作效率，提高產品的質量。其應用主要集中在以下幾個方面：

（一）智能控制在數控領域的應用

當前，數控系統不僅要具備高精度以及高速度的特性，還必須具有模擬、延伸以及擴展的高級行為，主要包括一定的決策能力、對加工環境進行感知、進行智能編程、自主學習以及自我修復等。在這其中，一些功能利用數學模型，使用經典的控制理論就可以完全實現。但還是有許多環節無法實現。這個時候，應用智能控制就能很好的實現其功能了。要優化加工過程，可以使用模糊控制，另外，模糊推理能夠有效的對數控機床潛在故障的診斷。人工神經網絡也可以應用到數控領域，比如可以實現對潛在故障的診斷以及插補運算等；要調節數控系統位置環軟件的增益，可以使用自適應神經元來完成。應用專家系統，可以實現專門領域內結構不確定、或者一些具有推理性的問題。它能夠將多個專家的意見進行綜合，然后根據相關的推理規則，針對現場出現故障情況，從而獲取維修故障機床的指導意見。

（二）智能控制在機械制造中的應用

當前，隨著科技的不斷創新，機械制造技術也獲得了飛速的發展，新一代機械制造技術正在向智能化方向發展，其主要目的是使用計算機來模擬人的活動，解放部分人的腦力勞動。在當前比較先進的制造系統中，無法預測的情況時常發生，這些無法預測的情況需要相應的數據來進行解決，但傳統的機械制造技術存在一定程度的缺陷。智能控制引入機械制造領域，可以有效的解決這個難題。制造過程的動態監測可以使用神經網絡或者模糊數學方法來完成；對信息進行預處理可以使用傳感器融合技術來進行。

（三）智能控制在機器人領域的應用

機器人是最具智能性的，它在動力學方面具有時變以及非線性的特點，在控制參數上也是多變量的，所以當前智能控制在機器人領域已經有了很廣泛的應用。例如，可以利用智能控制進行機器人行走過程中的自主壁障以及行走路徑的定位、規劃等。使用人工神經網絡和專家控制系統能夠對機器人進行定位、監測等。神經網絡在機器人上的應用也比較廣，特別適合對自由度機械臂進行控制。運用人工神經網可以對由傳感器輸入的信息進行加工融合。另外，使用免疫算法能夠對機器人行走的路徑進行規劃。

（四）智能控制在交流伺服中的應用

在機電一體化產品中，伺服驅動裝置是非常重要的一部分，電信號到機械動作的轉換就是依靠伺服驅動裝置來實現的。伴隨著電子技術的不斷發展，交流調速系統的功能也在不斷的提升，這就使得伺服系統實現了從直流向交流的轉化。交流伺候服系統比較的復雜，具有參數時變以及非線性等多種因素，因此，要想實現對系統更高指標的要求，就必須轉換方式，應用智能控制來實現。智能技術可以與常規的PID相結合，然后形成新的智能PID。這種新的智能PID可以對裝置的性能進行更好的控制，它不需要通過精確的數學模型來實現對裝置的控制，因而如果參數發生變化，也能夠及時的跟進，具有較強的適應性。

結語

隨著科技的不斷發展，智能控制在多種領域已經實現了很廣泛的應用。在機電一體化系統中，傳統模式所顯露出來的缺點已經不能夠使企業獲得更大的市場競爭力，所以應用智能控制能不但能夠節省更多的時間，而且還可以大大的提升整個系統運行的效率，提升產品的質量，進而提高企業的競爭力。本文先對機電一體化進行了簡要闡述，然后論述了智能控制的含義和分類，最后重點分析了智能控制在機電一體化系統中的應用。期待本文的研究能夠有助于智能控制的在更多領域應用的推廣。

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