智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張士榮

摘要：隨著機械技術(shù)，電子技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能更加的多樣，從整體上看實現(xiàn)對機電一體化系統(tǒng)的有效控制難度正在逐步的提升，因此在機電一體化系統(tǒng)之中引入智能控制技術(shù)就非常的重要。深入的研究智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)之中的應(yīng)用對于推動機電一體化系統(tǒng)的有效控制具有非常重要的意義，其實質(zhì)上也是機電一體化系統(tǒng)的一個重要發(fā)展方向即控制系統(tǒng)智能化。

關(guān)鍵詞：智能控制;機電一體化;數(shù)控

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0015-01

隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化和智能化水平的提升，以及人對商品服務(wù)能力要求的提升，對機電一體化系統(tǒng)的控制提出了更高的要求。傳統(tǒng)的機電一體化設(shè)備的控制系統(tǒng)對線性、結(jié)構(gòu)固定、時不變的的應(yīng)用過程有著較好的控制效果，但是隨著技術(shù)的發(fā)展當(dāng)前機電一體化設(shè)備廣泛的應(yīng)用到了非線性，時變，結(jié)構(gòu)多變以及存在更多的其他因素的環(huán)境之中，傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)無法實現(xiàn)對機電系統(tǒng)的有效準(zhǔn)確控制。智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，為解決機電一體化設(shè)備在應(yīng)用過程之中遭遇的控制問題提供了全新的方法。越來越多的機電設(shè)備之中融進(jìn)了智能控制的技術(shù)，從智能機器人到智能機床充分的體現(xiàn)了智能控制技術(shù)為機電一體化設(shè)備帶來的全新的活力。

1 智能控制的特點及主要方法

控制理論是一門誕生于上個世界50年代的理論，從其發(fā)展歷程看其主要經(jīng)過了三個階段的發(fā)展，一是從上世紀(jì)50年代誕生到逐步的走向成熟，這一階段所形成的控制理論被稱之為古典控制理論，其核心為反饋和傳遞函數(shù);第二階段是上世紀(jì)50年代到60年代，這一時期相關(guān)的研究人員將狀態(tài)空間分析引入了控制理論之中進(jìn)而形成了現(xiàn)代控制理論;第三階段是自上世界60年代至今將人工智能、信息論、運籌學(xué)等多各學(xué)科的知識融入到控制理論體系之中進(jìn)而形成的智能控制理論。智能控制理論是在古典控制理論和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，推動其發(fā)展的主要原因是古典控制理論和現(xiàn)代控制理論在使用的過程之中存在較多的局限性，無法很好的解決多樣性的復(fù)雜多目標(biāo)控制任務(wù)。智能控制能夠?qū)崿F(xiàn)對任務(wù)模型不確定，非線性，多任務(wù)的系統(tǒng)的控制，這極大的滿足了人們實現(xiàn)對復(fù)雜機電系統(tǒng)控制的需要。

2 智能控制技術(shù)在機電一體化設(shè)備之中的應(yīng)用

2.1 在數(shù)控系統(tǒng)之中的應(yīng)用

當(dāng)前階段在工業(yè)生產(chǎn)之中對數(shù)控系統(tǒng)的要求不僅僅是其能夠以較高的速度、較高的可靠性完成對零部件的加工，更重要的是具備對知識的處理能力，例如自主決策，自主對需要加工的產(chǎn)品進(jìn)行加工路徑的規(guī)劃，自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)以提升自身的能力以及更加強大的人機交互能力和通信能力。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)之中具備的許多功能模塊已經(jīng)無法采用傳統(tǒng)的控制理論進(jìn)行有效的控制，其需多模塊在運行的過程之中許多的過程不能夠建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型即其在運動的過程之中存在許多模糊的無法準(zhǔn)確確定的信息，在這樣的情況下采用智能控制理論就能夠很輕松的解決相關(guān)的問題。面對數(shù)控系統(tǒng)之中的各個模塊可以采用智能控制之中的模糊控制理論就能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)的有效控制。在數(shù)控系統(tǒng)之中應(yīng)用較為廣泛的另一種智能控制技術(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，這一技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)之中的主要應(yīng)用是實現(xiàn)插補計算和利用自身所具備的自適應(yīng)能力實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)零件加工過程之中相關(guān)位置的增益調(diào)節(jié)。數(shù)控系統(tǒng)之中插補計算是指根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)零部件的毛坯件上各個關(guān)鍵點位置的信息和零件最終形狀關(guān)鍵點的位置信息在對應(yīng)的終點和起點之間插入一系列的點，實際上可以將數(shù)控系統(tǒng)的插補計算看做是點的密化處理。

2.2 智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

機器人在運動的過程之中對其運動姿態(tài)的控制涉及到了復(fù)雜的非線性，時變問題，且對其運動姿態(tài)的控制涉及到了多個任務(wù)。智能控制技術(shù)在其中的應(yīng)用有效的解決了機械人運動姿態(tài)控制之中的一系列問題。此外智能控制技術(shù)在機器人的自主學(xué)習(xí)，信息處理，環(huán)境適應(yīng)等多個方面的控制也有著廣泛的應(yīng)用。從機器人發(fā)展的角度講智能控制技術(shù)的發(fā)展使人們對機器人的許多構(gòu)想成為了現(xiàn)實，但是也必須認(rèn)識到正是機器人在發(fā)展的過程之中出現(xiàn)的一系列控制問題推動了智能控制理論的發(fā)展，從這一個角度講，這兩門學(xué)科是一種互相成就和互相推動彼此發(fā)展的學(xué)科。

2.3 智能控制在機械制造之中的應(yīng)用

隨著智能制造口號的提出，機電一體化設(shè)備在制造領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用，各種各樣的機電一體化設(shè)備針正在逐步的取代人工進(jìn)入到機械制造的行業(yè)之中。隨著軟件技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，經(jīng)典的機械設(shè)計理論和機械加工工藝同計算機輔助設(shè)計技術(shù)融合為一個整體，在智能控制的控制下構(gòu)成了新一代的機械制造技術(shù)。這一代機械制造技術(shù)也被稱為智能制造系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的特點是將用計算機系統(tǒng)取代人類進(jìn)行相關(guān)的機械設(shè)計工作，部分的取代人腦在機械設(shè)計以及制造的過程之中發(fā)揮的作用。在這一系統(tǒng)之中智能控制系統(tǒng)將借助模糊數(shù)學(xué)理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行建模進(jìn)而最大限度的制造出最符合當(dāng)前社會需要的產(chǎn)品。

2.4 智能控制技術(shù)在交流伺服系統(tǒng)之中的應(yīng)用

在機電一體化設(shè)備之中交流伺服系統(tǒng)是核心的構(gòu)成部分之一，其發(fā)揮的作用是將電信號轉(zhuǎn)化為定量的機械運動，其對整個機電系統(tǒng)的動態(tài)特性和功能有著非常重要的影響。隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展，在工作之中應(yīng)用的交流伺服系統(tǒng)越來越復(fù)雜，其在工作的過程之中時常受到多種因素的影響，且這些因素對伺服系統(tǒng)的影響無法準(zhǔn)確的采用線性函數(shù)進(jìn)行描述，導(dǎo)致了其在運行的過程之中無法有效的控制其各項參數(shù)。將智能控制系統(tǒng)之中的相關(guān)理念引入能夠有效的解決機電系統(tǒng)之中的交流伺服系統(tǒng)在使用的過程之中存在的問題。

3 結(jié)語

智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)之中的應(yīng)用有效的解決了當(dāng)前階段機電一體化系統(tǒng)在復(fù)雜系統(tǒng)之中應(yīng)用時存在的問題，一定程度上擴展了機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，推動了機電一體化系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。智能控制技術(shù)是當(dāng)前多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，其在一定的程度上代表了未來社會發(fā)展的趨勢，這一技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)之中的應(yīng)用實質(zhì)上說明了機電一體化系統(tǒng)將逐步的發(fā)展成為智能化系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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