智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

魏素俊

(鄭州商業(yè)技師學院，河南 鄭州 450012)

0 引言

機電一體化是由多個組件共同構成，譬如說執(zhí)行機構、動力和驅動機構、機械本體以及傳感器測試等等，系統(tǒng)在運行過程中借助信息技術能夠控制對應的元件，使它們完成規(guī)定的操作。隨著我國的信息化技術能力的增強，為了更好地滿足企業(yè)生產(chǎn)制造的需求，需要將智能控制技術應用在機電一體化系統(tǒng)中，從而更好地發(fā)揮出智能控制的價值，避免受到人為因素的影響，智能控制為企業(yè)的生產(chǎn)制造提供了全新的解決思路，有效提升了機電一體化的性能。

1 智能控制概述

智能控制指的是機器在運行過程中無須人工干預便能夠實現(xiàn)預期控制目標的技術，從某種程度上來說，智能控制也是現(xiàn)代控制理論生產(chǎn)制造中的有效拓展。綜合來說，現(xiàn)階段智能控制的關鍵內容體現(xiàn)在高層控制，對實際的運行過程進行有效地組織和規(guī)劃，并作出正確的決策，這樣才能夠解決工作中出現(xiàn)的問題[1]。因此，智能控制也體現(xiàn)出了交叉學科的特質，其中包含系統(tǒng)工程、運籌學以及信息論等，這也是現(xiàn)階段自動控制領域最頂尖的研究成果，面對復雜的工作環(huán)境，能夠有效地處理信息問題。這套控制系統(tǒng)和企業(yè)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，整體架構更加開放，并且可以在無需人工干預的前提下主動獲取相應的內容，因此具備優(yōu)異的信息處理能力，在很多企業(yè)中被廣泛地應用。此外，智能控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的人工控制相比，在安全性上還具有一定的優(yōu)勢，技術人員通過程序設定，可以讓機器在運行過程中完成復雜的指令，這對于工業(yè)信息化的發(fā)展是具有促進作用的。目前，智能控制技術在應用過程中主要是由神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)、分機控制器以及專家系統(tǒng)等共同組成。其中神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，這套系統(tǒng)借鑒了人工神經(jīng)網(wǎng)絡，在應用過程中呈現(xiàn)出了全新的特性，譬如說可以展開并行結算、可變結構，還具有良好的容錯性，尤其適用于企業(yè)中那些復雜的指令集控制。專家系統(tǒng)也是智能控制系統(tǒng)的重要組成內容，借助專家的知識經(jīng)驗能夠準確地描述現(xiàn)象問題，并且該系統(tǒng)有著極為豐富的支撐結構，對于機械故障的維修和檢驗有著良好的應用效果[2]。分級控制在工作中主要負責組織協(xié)調，使得不同元件之間能夠密切配合，在應用過程中需要符合以下幾個條件，分別是自適應和自組織控制，只有符合該條件，系統(tǒng)才能夠穩(wěn)定流暢地運行。機電一體化系統(tǒng)在當前階段也被人們稱之為機械電子學，該系統(tǒng)主要應用了多種技術，譬如說微電子技術、傳感器技術以及接口技術，技術人員將這些技術有機地結合在一起，從而打造出完整的機電一體化系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)在社會生活中也有著非常廣泛地應用，這套系統(tǒng)主要是由以下幾種要素共同組成，如感知要素、結構要素、智能要素以及運動要素等。

2 智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

2.1 機械制造領域

機械制造對于我國的社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生著深遠的影響，作為機電一體化系統(tǒng)中的重要內容，機械制造的水平從某種程度上也反映著我國目前工業(yè)生產(chǎn)的質量和水平。當前階段，對于工業(yè)領域來說，最頂尖的機械制造技術就是智能控制技術和計算機輔助技術的結合，該技術在企業(yè)的生產(chǎn)制造中有著大量的應用，能夠顯著降低工人的工作負擔[3]。此外，智能控制技術還能夠對人類的肢體活動進行模仿，從而使得生產(chǎn)企業(yè)的機械制造變得更加智能。智能控制技術可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡引擎以及系統(tǒng)的算法來模擬制造的過程，在生產(chǎn)過程中借助傳感器及時獲取有用的信息，并且能夠對系統(tǒng)內部的參數(shù)展開修改，從而實現(xiàn)更加精細化地控制。智能控制技術在應用過程中可以實現(xiàn)全過程的監(jiān)控，技術人員按照企業(yè)的生產(chǎn)流程編寫對應的生產(chǎn)程序，在這過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會被監(jiān)控系統(tǒng)捕捉到，并將這些信息傳送到控制中心，最后是由控制中心來完成最終信息的處理和分析，結合實際的情況，對生產(chǎn)過程中的參數(shù)展開調整，并作出科學合理的決策。此外，智能控制系統(tǒng)在故障檢測和診斷過程中也發(fā)揮著重要的價值，借助各種精密的傳感器和監(jiān)控檢測技術，企業(yè)在展開機械生產(chǎn)時，能夠及時地發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，并且這些安全隱患被傳感器捕捉后也會發(fā)出警報，并結合具體的故障類型采取針對性的處理措施，避免企業(yè)出現(xiàn)重大的安全事故，確保企業(yè)的生產(chǎn)活動能夠安全高效地開展。

2.2 數(shù)控領域

機床是企業(yè)展開工業(yè)生產(chǎn)的關鍵設備，數(shù)控機床是能夠展開自動控制的機床，技術人員按照工業(yè)生產(chǎn)要求編寫對應的生產(chǎn)程序，借助這些程序和代碼，機床在工作過程中能夠執(zhí)行對應的命令。對于數(shù)控機床來說，智能化和信息化也是其未來的發(fā)展方向。特別是當前社會階段，人們對于產(chǎn)品的加工精度要求越來越嚴格，智能控制能夠很好地滿足這個需求，因此，在數(shù)控領域有著非常廣泛地應用。生產(chǎn)企業(yè)借助智能控制技術，能夠對機床的生產(chǎn)工藝進行針對性地優(yōu)化，并調整內部的相關參數(shù)，從而快速地判斷出數(shù)控機床存在的問題。因此，智能控制適用于企業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)，能夠顯著提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，并提升產(chǎn)品加工的質量，使得工業(yè)產(chǎn)品有著更高的精確度，加工設備的適應性和靈活性也會更高。

2.3 機器人領域

機器人制造是我國工業(yè)體系的重要組成內容，也是體現(xiàn)我國工業(yè)水平的標志，目前機器人主要分為兩大類，一類是工業(yè)機器人，另一類則是移動機器人。從工作內容的復雜性來說，移動機器人生產(chǎn)制造難度更高，和工業(yè)機器人的工作環(huán)境存在明顯的差異，移動機器人需要在復雜的環(huán)境中進行工作，并且在工作過程中，技術人員需要規(guī)劃行走路徑以及躲避障礙物，對其展開精準地控制，移動機器人才能夠高效地開展工作[4]。智能控制技術在機器人制造過程中有著大量的應用，借助智能控制技術能夠精準地控制機器人的感知，并使它們做出正確的信息判斷，在這過程中技術人員可以融入大數(shù)據(jù)處理技術和云計算技術，使得機器人能夠展開經(jīng)驗總結以及自我學習。目前，智能機器人主要在以下領域應用了智能控制技術。借助各種先進的傳感器收集有用的信息，在信息搜集過程中，需要及時排除干擾性因素，并將這些有價值的信息傳遞給處理器，經(jīng)過中央處理器的分析和判斷，可以將機器人的動作意圖以及執(zhí)行命令結合起來，并將其轉變成可執(zhí)行的命令，該指令的發(fā)出需要借助智能控制技術方可實現(xiàn)，從這個角度來說，智能控制技術有效地促進了機器人領域的創(chuàng)新發(fā)展。

2.4 智能控制在建筑工程領域的應用

隨著我國改革開放的深入以及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會大眾對于生活的品質提出了更高的要求，在這種環(huán)境下，智能化建筑逐漸引起了人們的重視和關注，這也使得智能控制技術在建筑領域有著更加廣泛地應用[5]。對于當前社會階段，智能控制技術主要應用在以下幾個方面，空調系統(tǒng)以及照明通信系統(tǒng)。對于照明通信系統(tǒng)來說，智能控制技術使得小區(qū)和主體聯(lián)系變得更加緊密，二者之間能夠實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡通信，并且可以實時監(jiān)控線路的運行情況，一旦檢測到異常信息，便會發(fā)出預警并做出精準的維修反應，增強照明系統(tǒng)的安全系數(shù)。此外，智能控制技術還能夠對小區(qū)的照明時間以及照明區(qū)域進行精確化地控制，有效降低了能源浪費，使人們的生活變得更加便捷。此外，智能控制技術在空調系統(tǒng)中也有著廣泛的應用，借助智能調節(jié)器，能夠精準地模擬出不同季節(jié)的環(huán)境溫度，并智能地調節(jié)空調中的溫度，使得屋內保持良好的空氣質量，這也和我國的低碳環(huán)保的發(fā)展理念相契合。如今，智能控制技術在建筑領域的應用范圍和場景不斷拓展，使得人們的生活方式也發(fā)生了改變。

3 結語

智能控制技術在機電一體化中有著十分廣泛的應用，借助該技術能夠顯著提升企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)效率，并減少能源的排放，因此有著重大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。當前階段智能控制技術主要應用在機械制造領域和數(shù)字制造領域等，借助該技術使得工業(yè)生產(chǎn)變得更加安全和高效，對我國的現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展發(fā)揮著重要的推動作用。