智能控制與機(jī)電一體化的融合分析

華宏彬

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)日趨走向交叉化、數(shù)字化與整體化，而機(jī)電一體化與智能控制系統(tǒng)的發(fā)展也逐漸成為一項(xiàng)極其重要的內(nèi)容，而未來能否將兩者有機(jī)的融合在一起也是決定我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。文章就是在此大背景下，通過智能控制的基本解析，詳述智能控制與機(jī)電一體化融合的重要意義，簡要分析其重要性，為相關(guān)行業(yè)提出意見。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)電一體化；融合分析

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，進(jìn)行智能化的控制與機(jī)電一體化的相互協(xié)調(diào)發(fā)展，使兩者之間進(jìn)行不斷地有機(jī)融合。機(jī)電一體化把計(jì)算機(jī)的信息處理與微電子的相關(guān)控制進(jìn)行融合，并伴隨機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在生產(chǎn)中對其的要求也在逐漸提升。智能控制系統(tǒng)就是在此環(huán)境中日益發(fā)展和完善起來的，而其在機(jī)電一體化領(lǐng)域的應(yīng)用上也越來越受人們的重視，逐漸成為一個(gè)新的研究課題。

1 機(jī)電一體化在智能控制上的簡要概述

1.1 機(jī)電一體化在控制方面的相關(guān)要點(diǎn)

機(jī)電一體化的智能控制是指控制目標(biāo)在無人為干擾的情況下，自主進(jìn)行控制智能機(jī)器的自動(dòng)控制技術(shù)。歷經(jīng)了現(xiàn)代的理論與經(jīng)典理論相互結(jié)合，形成控制體系，使得機(jī)電一體化在智能的控制上已經(jīng)走過了100多年的發(fā)展歷程。隨著微電子技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域的滲透蔓延，機(jī)電一體化是逐步形成的一個(gè)新概念，是綜合微電子、信息與精密技術(shù)的一種新形勢下的產(chǎn)物。

1.2 機(jī)電一體化進(jìn)行智能控制的種類

1.2.1 機(jī)電一體化中的學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)是對自身內(nèi)部的認(rèn)知與識(shí)別，在清晰后進(jìn)行調(diào)整，采用數(shù)據(jù)與信號(hào)相互循環(huán)的模式。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果在運(yùn)行過程中獲得對環(huán)境及其控制過程的相關(guān)信息，同時(shí)累積經(jīng)驗(yàn)，并作出相應(yīng)的評價(jià)后進(jìn)行分類與決策并不斷進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)作。

1.2.2 機(jī)電一體化中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量類似神經(jīng)元的處理單元通過并聯(lián)互聯(lián)而成，或者是指經(jīng)過由類似于生物的神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)細(xì)胞與人工神經(jīng)元相互組成的經(jīng)絡(luò)。其主要的結(jié)構(gòu)形式運(yùn)用了人工神經(jīng)元與神經(jīng)細(xì)胞的相互間的模式，模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能。

1.2.3 機(jī)電一體化中的分級(jí)控制系統(tǒng)。分級(jí)控制系統(tǒng)是指由美國的普渡大學(xué)提出的控制系統(tǒng)理論。其理論主要是在組織控制與相互適應(yīng)控制的基礎(chǔ)上所提出的。主要組成主為三個(gè)控制級(jí)，由低到高分別為執(zhí)行級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)與組織級(jí)。

1.2.4 機(jī)電一體化中的專家級(jí)的控制系統(tǒng)。專家級(jí)的控制系統(tǒng)是指利用人的經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)技能、知識(shí)統(tǒng)一進(jìn)行整合后，再進(jìn)入到計(jì)算機(jī)里的一種形式。在此過程中，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫擁有專家級(jí)別的知識(shí)與豐富的經(jīng)驗(yàn)，并具有靈活適應(yīng)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)并實(shí)際解決高水平難題的特點(diǎn)。

2 智能控制系統(tǒng)與機(jī)電一體化相互融合的重要意義

2.1 效能方面的優(yōu)化

目前我國大部分在數(shù)控系統(tǒng)中模塊化的方式與設(shè)計(jì)思路，其裁剪性相對較好，而且涉及面較為廣泛，發(fā)揮的作用也越來越大。若能采用整體控制系統(tǒng)，則可以借助一些操作過程，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的調(diào)整最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，既節(jié)省人力，同時(shí)能大大提高效率。

2.2 產(chǎn)品智能效果的實(shí)現(xiàn)

隨著人們的生活水平不斷提高，人們的需求量也在不斷的增高，從過去冰冷的機(jī)器產(chǎn)品，到現(xiàn)如今具有智能效果的產(chǎn)品。在機(jī)電一體化技術(shù)和智能控制相互融合發(fā)展的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的主要指令可以由自動(dòng)控制的系統(tǒng)程序來完成，可以根據(jù)需要加工的產(chǎn)品尺寸與要求、精準(zhǔn)的來編寫實(shí)際的程序，使產(chǎn)品在加工完成后，具備一定的實(shí)際效果，從而滿足產(chǎn)品智能化的需求。

2.3 有效的提高機(jī)床精度

當(dāng)今社會(huì)，企業(yè)競爭日趨激烈，企業(yè)生存壓力日趨增大，而企業(yè)的核心在于對產(chǎn)品的性能的認(rèn)識(shí)，然而產(chǎn)品性能的關(guān)鍵點(diǎn)在于操作精度。且從實(shí)際的生產(chǎn)上看，操作的精準(zhǔn)度關(guān)系著產(chǎn)品成品合格率的高低，是衡量數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化技術(shù)的重要指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)，新型的智能控制系統(tǒng)不僅融合了CPU的控制系統(tǒng)、芯片與交流數(shù)字控制系統(tǒng)等技術(shù)，使得機(jī)床的精準(zhǔn)度都有了顯著的提高。

2.4 有效的提高工作效率

效率決定效益，當(dāng)下，企業(yè)的發(fā)展更加注重生產(chǎn)的效率，而智能控制的不斷發(fā)展，不僅可以強(qiáng)化生產(chǎn)流程，還可以縮短時(shí)間，有效的提高工作效率。在數(shù)控機(jī)床中對于多軸與多控制的相關(guān)需求，通常可以通過智能控制來實(shí)現(xiàn)，這樣不僅可以減少人員操作，還在加工的程序上得到了改進(jìn)和優(yōu)化。

3 智能控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化中的實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 智能控制系統(tǒng)在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

在機(jī)電一體化的智能系統(tǒng)中，進(jìn)行機(jī)械的制造是其重要的組成部分，而將計(jì)算機(jī)的輔助功能與控制技術(shù)相互結(jié)合，是現(xiàn)如今最為領(lǐng)先的機(jī)械制造技術(shù)，且著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造向著智能化的方向發(fā)展。其最終目的就是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行一部分的腦力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬人們制造機(jī)械的目的。同時(shí)，智能控制系統(tǒng)在通過模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算法，對機(jī)械制造的現(xiàn)狀進(jìn)行模擬，通過融合技術(shù)來徹底實(shí)現(xiàn)對信息的處理，進(jìn)而修改控制系統(tǒng)中的參數(shù)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的學(xué)習(xí)能力與處理問題的功能，對一些模糊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用模糊系統(tǒng)所特有的集合與關(guān)系，將模糊的信息統(tǒng)一集中到控制與決策機(jī)構(gòu)中，并選取相適應(yīng)的控制系統(tǒng)。在機(jī)械制造過程中，智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍主要包括：智能檢測與實(shí)際監(jiān)控、機(jī)械故障的智能診斷、智能傳感器等。

3.2 智能控制系統(tǒng)在交流系統(tǒng)中的應(yīng)用

驅(qū)動(dòng)裝置是機(jī)電一體化過程中重要的組成部分，對于控制系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)與質(zhì)量起著重要的作用。從實(shí)際情況來看，交流系統(tǒng)異常復(fù)雜，其數(shù)據(jù)可隨時(shí)變化，伴有一些負(fù)載的干擾。交流本身與被控對象之間存在非線性的不確定因素，所以從這方面來看，憑借現(xiàn)有的理論知識(shí)構(gòu)建起相關(guān)的模型是存在困難的。如果可以將智能控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用到交流系統(tǒng)中，便可使指標(biāo)的性能得到極大的提高。

3.3 數(shù)控領(lǐng)域中控制技術(shù)的應(yīng)用

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用與發(fā)展過程中對數(shù)控技術(shù)提出了許多要求，不再局限于具備模擬、延伸與擴(kuò)展等功能，還需要具備其他的智能功能，使數(shù)控技術(shù)可以達(dá)到智能監(jiān)控并自行建立數(shù)據(jù)庫、編程等目標(biāo)，例如，在數(shù)控領(lǐng)域中一些不確定算法與結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的問題可以通過專門的系統(tǒng)進(jìn)行處理，利用處理規(guī)則對數(shù)控現(xiàn)場的故障信息進(jìn)行處理，從而獲得維修機(jī)械的指導(dǎo)性的建議。此外，數(shù)控機(jī)械的加工過程中通過模糊系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化，調(diào)節(jié)模糊參數(shù)，從而準(zhǔn)確的找出數(shù)控機(jī)械的故障點(diǎn)，并給出相應(yīng)的解決方案。

4 結(jié)束語

機(jī)電一體化與智能控制系統(tǒng)都將是未來的發(fā)展新趨勢。智能控制系統(tǒng)的發(fā)展前景與機(jī)電一體化的發(fā)展前景必然存在相應(yīng)的區(qū)別，但重要的是它們之間所存在的緊密聯(lián)系，因而，不斷強(qiáng)化智能控制與機(jī)電一體化技術(shù)的融合，也將成為未來主導(dǎo)性的研究方向。在科技信息水平快速發(fā)展的當(dāng)下，運(yùn)用合適的方式讓智能控制技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行更全面深入的融合，將成為決定我國科技水平發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

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