智能控制在機電一體化系統中的運用

盧永霞，陳 冬，石利云

（河北化工醫藥職業技術學院，河北 石家莊 050026）

在社會經濟穩健發展的大背景下，社會對于現代工業生產提出了全新的要求及標準。機電一體化系統被廣泛應用于實踐領域，不僅能大幅度提升工業生產效率，而且能對生產安全性提供強有力的支持[1]。鑒于此，文章針對“智能控制在機電一體化系統中的應用”進行分析研究具有重要的價值意義。

1 智能控制的概述

1.1 概念

智能控制，指無人干預情況下自主驅動智能化機器滿足控制要求的自動化控制技術手段，其應用往往被視為現代控制理論深度及廣度拓展的集中體現。由此可見，智能控制技術以高層控制為核心內容，著重強調組織、決策及規劃具體環境及實際過程，以達到求解問題的目標[2]。與人為控制相比，智能控制具有學科交叉性的鮮明特點，涉及系統工程、信息論及運籌學等理論知識，換而言之，智能控制是自動化控制技術領域最高研究成果的典型代表，能徹底解決復雜環境下信息處理的問題。此外，智能控制系統與傳統控制系統相比呈現更為開放的特征，基本實現自動化獲取所需內容的目標。

1.2 特點

由于智能控制技術自身具備相對優越的信息處理性能，促使其被廣泛應用于各個行業及各個領域，并且相較于人工控制，智能控制技術具有安全性強及可靠性高等鮮明特點，主張利用預設程序操作危險程度高的指令，對于推動現代化工業發展具有不可比擬的積極作用。同時，以智能控制技術為支撐的應用拓展范圍漸漸擴大，例如，分級控制、專家系統及神經網絡等[3]。其中，神經系統指以人工神經網絡為基礎建立具備高度容錯、可變結構、分布存儲及并行計算等特征，適用于控制任何復雜主體對象的技術手段；專家系統指利用專家知識描述困難問題，再提供豐富知識支持的過程，適用于診斷及維修機械故障。

2 機電一體化系統運用智能控制的必要性分析

2.1 節約成本投入

機電一體化（又稱機械電子工程）指將微電子技術與機械工程相融合的技術手段，往往被視為現代化工業生產的夯實基礎及前提條件，不止能增強工業生產的總體精度，更能節約工業生產的能源消耗，尤其是具體實踐期間呈現出危險性強及作業強度高等鮮明特點。機電一體化系統運用智能控制技術能結合用戶具體需求編寫后續程序，基本實現同時控制多臺加工機床的目標，極大程度上節約了人力、物力、財力等成本投入。智能控制技術的操作流程相對便捷，往往被視為提高企業生產效率的有利舉措，真正意義上做到了保證生產效率及保證生產質量。

2.2 規避人為失誤

機電一體化系統運用智能控制技術能規避人為操作失誤對生產質量及生產進度所產生的消極影響，甚至系統可結合具體接受指令，自行調整及控制總體運行程度，以保證產品質量為前提條件，消除影響機電一體化系統運轉安全性及可靠性的風險因素，為生產企業謀求更多的經濟效益及社會效益[4]。將智能控制技術與機電一體化系統相結合，基本實現統一安排部署總體生產過程的目標，促使各個生產要素間聯系更為密切，并且智能控制技術能優化產品參數的設定方式，滿足不同參數產品的生產要求。機電一體化系統中智能控制技術具備多重運用價值，促使機電一體化系統再次升級，甚至引發全新的技術潮流。

3 機電一體化系統運用智能控制的要點分析

3.1 機械制造

機械制造是機電一體化系統的主要組成部分，以人工操作為傳統工作模式，并且深受人工操作模式的影響，其制造水平相對滯后，無法保證總體制造效率及制造成果。受現代化科學技術水平進步的影響，智能化技術肩負起自身引起企業生產變革的工作職責，促使智能化控制技術帶領機電一體化系統逐漸取代人工操作，極大程度上拓展其技術應用范圍，例如故障診斷及監控檢查等[5]。同時，主張植入工作人員的思維及經驗，利用仿真模擬手段完成各種高難度的操作任務，不止能大幅度提高機械制造的生產效率，更能保證其生產進度及生產質量，進一步推動機械制造行業的長遠發展。

從長遠角度來看，計算機技術與機械加工行業間高度融合，即以智能化控制技術為參考依據，充分發揮計算機技術的作用，能形成全新一代的機電一體化系統（又稱為智能化制造系統），能利用神經網絡及模糊數學等理論知識，統一建立產品生產過程的模型，真正意義上做到模擬產品生產流程及生產環境，消除影響產品生產質量的風險因素，最大限度地提升產品生產精度及生產質量。同時，機電一體化系統運用智能控制技術的具體操作期間，能憑借傳感器融合技術手段，模擬或仿真機械制造的總體動態過程，全面搜集或反饋相關數據信息，便于技術人員以此為參考依據調整操作流程，為優化機械制造模式提供強有力的支持。

3.2 數字控制

通常情況下，數字控制指運用數字化信息技術控制機械加工及機械運動過程的技術手段，尤其是現代化工業生產期間，不僅明確要求企業快速、高效、安全地完成零部件加工的工作任務，更需要具備相應的知識處理能力，方可立足于企業具體情況、滿足動態化調整產品動態加工路徑的要求。可見，機械制造企業必須具備良好的通信能力及人機交互能力，實現自主學習提升的目標。數據控制系統中運用智能控制技術的流程相對簡單，能彌補傳統控制模式的不足，徹底解決傳統控制模式現存的問題，僅依靠模糊控制理論，基本實現控制數控系統中各個模塊的目標。

神經網絡控制技術是數據控制系統中智能化控制技術的典型代表，主要通過補差計算等方法實現智能化控制的目標，具有極其關鍵的作用。與其他控制技術相比，神經網絡控制技術的自我適應能力相對強大，基本實現增益調節零部件加工位置的目標。其中，補差計算指數控系統加工期間，立足于零部件當前狀態，結合毛坯件的核心關鍵點位置，不得忽略毛坯件最終形態下關鍵點位置的具體信息，盡量于終點與起點間插入一系列點，滿足精細化加工的要求，進一步提高零部件加工的精確度，為機械生產企業贏得更多的經濟效益及社會效益，大大增強其核心競爭力。

3.3 機器人

機器人作為智能化機械裝備之一，具有執行能力強、辨識能力強及計算能力強等鮮明特點，往往呈現出耦合性、時變性及非線性等多元化特征，普遍集中于動力系統之中，被視為機電一體化系統中智能控制技術的集中體現及結晶產物。具體說來，機器人領域中運用智能控制系統能徹底解決其運動姿態的一系列問題，充分發揮精密計算的作用，幫助機器人掌握及規劃科學合理的行動路線，甚至附帶一定的自主學習能力，真正意義上做到智能化處理復雜信息。由此可見，具體設計期間，將機器人視覺系統與智能控制技術相結合，能充分發揮自帶傳感器的作用，幫助機器人感覺周圍事物、躲避更多障礙物，大大提高其動作協調性。

4 結語

本文分析了機電一體化系統運用智能控制技術具有的極其重要的地位及作用，不僅能提高企業生產效率，而且能保證生產質量及生產安全，最大限度地節約能源消耗量，為企業贏得更多的經濟價值。機電一體化系統運用智能控制技術，以建筑工程、機器人、數字控制及機械制造為集中體現，所涉及的技術結構相對復雜豐富。因此，相關企業必須結合技術發展前景及具體生產生活需求，深化智能控制技術的研究范圍，將機電一體化系統與智能控制技術相結合，真正意義上做到充分發揮其價值效能，為推動人類社會長遠發展提供強有力的支持。