機電一體化系統中智能控制的應用

譚宏

摘要：隨著信息技術以及微電子技術的進步，大規模集成電路已經不能滿足人們的需求，超大規模集成電路自然應運而生。隨著超大規模集成電路的廣泛應用，機電一體化技術也實現了質的飛躍，在工業生產中表現出更加卓越的性能。在電氣工程高速發展的當今社會，機電一體化技術能夠從多方面滿足工程的效率需求和可靠性需求，首先機電一體化技術能夠減少工人操作的失誤，實現高精度生產，同時通過既定的設計能夠保證系統運行的安全性。故進一步提高機電一體化中智能控制系統的應用范圍和應用水平，對促進智能化生產具有極其重要的意義。

關鍵詞：機電一體化；智能控制；應用

1.智能控制與傳統控制的區別

1.1 傳統的控制是通過不同的定理、定律來獲得所需的知識，而智能控制則通過對專家經驗的學習從中獲取所需的知識。因為智能控制系統可以較好的運用相關被控對象和人的控制策略和被控環境的知識，所以智能控制系統具有模擬或模仿人的智能。

1.2 傳統控制是把運動學方程、傳遞函數、動力學方程等數學模型作為描述系統的方法。相較而言，智能控制系統把對數學模型的描述、對符號和環境的識別以及數據庫和推力器的設計等方面設為重點。

1.3 傳統控制只是把線性的、單一的任務做為它的控制對象，與之相比，智能控制通常是將多層次的、有不確定性的模型、時變性、非線性等復雜任務作為主要控制對象，解決了傳統控制無法解決的問題。

1.4 傳統控制理論體系將反饋控制理論作為核心，而智能控制綜合了很多有關調控方式理論知識的學科，把人工智能、運籌學、自動控制理論、信息論的交叉部分作為它的基礎。

1.5 智能控制在傳統控制理論的基礎上進行了延伸，發展出更高效的控制技術。智能控制運用分布式及開放式結構綜合、系統地進行信息處理，想要的是系統做到統籌全局的整體優化，并不只是簡單的追求系統在某些方面的高度自治。

2 機電一體化系統中智能控制的作用

2.1 增加安全性

通過智能控制系統控制機電一體化系統僅需要操作員輸入指定命令即可，其余的一切操作則可通過智能控制系統根據環境的變化進行自行調整，實現系統的正常運行，最大限度地保證機電一體化系統的安全性。通過智能控制系統能夠保證機械設備在人類無法到達的空間正常工作，比如月球探測器的控制。

2.2 提高工作效率

由操作員對機械設備進行控制，如遇到外部環境的變化，則需要操作員對環境變化進行分析與計算，從而確定命令的改變，同時由于人類自身條件限制，使得操作精度具有一定的局限性，故在操作中還需要多次調整才能將機器調節至最佳工作狀態。而通過智能控制系統進行操作的話則僅需一瞬間就能夠將機器調節至最佳工作狀態，首先在感受外界環境變化上通過傳感器和控制芯片的作用即可在瞬間完成，同時由于超大規模集成電路具有超強的計算性能，使得極短時間即可確定操作指令，并不需要調整過程即能使機械設備直接符合控制命令的要求，故能夠大幅度提高工作效率。

2.3 兩者相互完善

目前機械工業的發展方向就是與智能控制相結合，與傳統的自動化控制相比較，通過微電子技術實現機械工業的自動化控制能夠更加完善機電一體化系統。通過智能控制系統在機電一體化系統中的應用能夠使機電一體化系統無需分析中間模型，從而根據變化直接形成命令信號，最終在運算器和控制器的作用下實現機電一體化系統快速、高效的完成工作。

3 機電一體化系統中智能控制的應用

3.1 應用在機械制造中

將智能控制技術和計算機輔助技術相結合可以實現最先進的機械制造技術，這樣可以確保機械制造技術向著智能機械制造技術的進一步發展。將智能控制技術應用在機械制作中，最終可以利用計算機來替代人類的很多腦力活動，實現其發展的最終目標，通過這樣的智能控制技術可以有效對人類的機械制造技術活動進行模擬。另外，使用智能控制技術可以有效對機械制造現狀進行動態的模擬，并可以對信息通過傳感器融合技術進行預處理，實現對控制模式中的各項參數數據的有效控制，并對其進合理的預處理修改。當前，智能控制技術主要應用在智能傳感器和機械故障的智能診斷等方面。

3.2 在交流伺服系統中的應用

伺服驅動裝置是機電一體化重要組成部分，對控制質量、系統動態性能和功能有很大的作用。交流伺服系統非常復雜，跟著負載的擾動其參數可以隨時變動，再加上許多的不確定因素，建立精準的數學模型是一項很難得任務。所以，要在交流伺服系統中運用智能控制，爭取獲得更高的性能指標。

3.3 數控領域智能控制的應用

就數控領域而言，不僅需要保障智能控制具有較高的性能，還需要對處理功能進行延伸和模擬。如加工運動推理、決策加工環境的感知能力等等。把經典控制論使用于控制之中，要是遇到的信息不清楚，或者建模環節無法進行，那么把智能控制思想引入其中，對比經典控制理論，大大擴展了智能控制的范圍并提升控制效果，實現優化控制加工的過程。

3.4 智能控制在機器人領域中的應用

隨著目前科學技術的發展，越來越多的人致力于研究機器人這項未來發展技術。各類高校、企業等等都可能舉辦過大大小小的機器人大賽，參賽人員對機器人設置程序編輯，使其能夠和人類一樣完成指定的工作，甚至在同一時間內可以完成比人類多好多的工作。當然機器人可以算是一個智能化的人類，它可以具有很強的計算能力、語言能力、執行能力、辨識能力等，這一切都離不開人類對智能控制技術的充分理解和運用，他們就是將機電一體化與智能控制技術相結合，利用智能控制技術將機器人的視覺系統與傳感器相連接。這一技術使得機器人在運行移動中能夠根據傳感器的感應自動繞過障礙物；在進行作業的時候能夠根據自己的規劃路線進行工作等等一系列功能。機器人的發明在很大程度上解決了工作勞動力較大、效率低、精確度低的問題。

4.智能控制在機電一體化中的效果

機電一體化是推動工業現代化的重要技術?！爸悄芑弊鳛楫敶萍嫉内厔菟?，因此智能控制在機電一體化中的作用不可估量，智能控制應用于機電一體化中有以下幾點作用：優化效能：多數數控系統運用的是模塊化設計的思路和方式，有著較為廣闊的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系統，對于相同的群控系統完全可以借助各種操作流程，進而保證系統的調整能夠符合相關標準和要求；提高精度：精度對于數控機床而言是衡量機電一體化制造技術的重要指標，直接影響著產品加工成品率的高低。與舊的設備相比，智能數控系統融合了高速CPU芯片、多CPU控制系統、RISC芯片與交流數字伺服系統，促使機床的精度得以大大的提高；程序控制：操作程序是系統運行的主要指令，根據加工產品的尺寸、精度來編制操作程序才能使產品加工后達到智能效果；改進加工：智能控制方式的運用可以縮短加工時間、優化操作流程。實現了復合加工的效果，數控機床通過智能控制滿足了多軸、多控制加工的需要，可以有效地減少人工操作次數，加工程序得到了優化和改進。

5 結語

綜上所述，目前，機電一體化已經覆蓋了多個領域，促進了機電一體化技術不斷進步。但在實際的生活中，很多機電一體化應用中的農業與工業對象具有多層次、不確定性、非線性等特征，給機電一體化的發展帶來了很大的難題。智能控制系統的出現及應用，為機電一體化的長遠發展創造了良好的外部環境，為此，智能控制在機電一體化方面的應用越來越受到人們的重視。

參考文獻

[1]李春雨.機電一體化技術的應用與發展[J].工程技術研究，2016（7）：64-65.

[2]任炯.機電一體化在智能制造中的應用[J].南方農機，2017，48（2）：109

（作者單位：朝陽市自來水有限責任公司）