智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬斌和

（新疆科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 五家渠 831300）

引言

機(jī)電一體化系統(tǒng)指的是借助電子計(jì)算機(jī)所具備的控制功能、信息處理技術(shù)等對(duì)驅(qū)動(dòng)部分、傳感測(cè)試部分以及機(jī)械本體等運(yùn)行進(jìn)行有效開展的現(xiàn)代化機(jī)械系統(tǒng)，在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的應(yīng)用價(jià)值，能夠滿足生產(chǎn)、生活中多方面的需求，機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)逐漸成為機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

一、智能控制技術(shù)概念、作用及相關(guān)概述

（一）概念

智能控制指的是利用計(jì)算機(jī)程序?qū)?fù)雜的操作進(jìn)行實(shí)際模擬，實(shí)現(xiàn)機(jī)械控制與機(jī)械的自動(dòng)化生產(chǎn)[1]。智能控制技術(shù)在在機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，一方面能夠代替人類實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作、解決復(fù)雜問題，使人類生產(chǎn)活動(dòng)更加便捷、安全。另一方面，能夠凸顯出智能控制技術(shù)操作精確度高的優(yōu)勢(shì)。比如智能控制技術(shù)可以在機(jī)械設(shè)備精密層級(jí)進(jìn)行操作，完成相關(guān)工作。

（二）智能控制技術(shù)的作用

與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比較，智能控制是在傳統(tǒng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。比如智能控制系統(tǒng)利用開放式和分布式結(jié)構(gòu)綜合處理信息，不僅可以達(dá)到系統(tǒng)多方面自行控制的目的，而且能夠凸現(xiàn)出該系統(tǒng)統(tǒng)籌兼顧的設(shè)計(jì)理念，一定程度反映出智能控制是對(duì)傳統(tǒng)控制的拓展和延伸。另外，智能控制能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制中單一的線性控制存在的缺陷，對(duì)多個(gè)層次存在的不確定問題進(jìn)行有效控制。

二、智能控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性分析

（一）使機(jī)電一體化系統(tǒng)性能更加完善

以傳統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)相比較，智能控制系統(tǒng)在微電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用是未來這些領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)性能的不斷完善。比如，機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用智能控制可以將中間模型分析環(huán)節(jié)省去，直接根據(jù)外部環(huán)境的變化趨勢(shì)對(duì)控制對(duì)象發(fā)出直接控制的命令，達(dá)到高效、準(zhǔn)確以及便捷地完成相關(guān)控制作業(yè)的效果。

（二）提高機(jī)電一體化運(yùn)行效率

機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制技術(shù)，在操作人員發(fā)出相關(guān)指令之后，機(jī)械設(shè)能夠按照其指令自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，按照相關(guān)流程完成具體的操作，該過程能夠避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中人為因素所導(dǎo)致的操作失誤而引發(fā)的一些不必要的損失出現(xiàn)，降低機(jī)電一體化運(yùn)行效率[2]。另外，智能控制系統(tǒng)只需要人參與指令發(fā)出環(huán)節(jié)，其他環(huán)節(jié)主要由系統(tǒng)按照相關(guān)指令完成操作，該過程中智能控制系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備中的結(jié)構(gòu)運(yùn)行過程進(jìn)行合理調(diào)控，在確保工作任務(wù)高效完成的同時(shí)，保障電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

三、智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

（一）數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用智能控制

由于傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床設(shè)備缺乏科學(xué)的智能化設(shè)計(jì)理念，所加工生產(chǎn)的產(chǎn)品在精確度方面具有一定的局限性。而機(jī)床加工中運(yùn)用智能控制技術(shù)，該技術(shù)通過RISC 芯片、CPU 控制系統(tǒng)等智能化控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)床加工過程進(jìn)行精確控制，確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品更加精確[3]。另外，智能控制系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)床制造的整個(gè)過程進(jìn)行準(zhǔn)確分析；利用監(jiān)控、診斷對(duì)加工過程中可能隱藏的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)和修復(fù)，降低機(jī)床生產(chǎn)過程可能存在的誤差。與此同時(shí)，智能化系統(tǒng)還可以準(zhǔn)確評(píng)估機(jī)床所使用的軸承、導(dǎo)軌等設(shè)備的磨損情況以及所剩余的壽命，為設(shè)備按時(shí)替換、和更新提供參考依據(jù)。

同時(shí)，智能機(jī)床在實(shí)際應(yīng)用中具體體現(xiàn)在一下方面：首先，智能熱屏障。由于機(jī)床各部件在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，且受室內(nèi)溫度變化的影響，使機(jī)床生產(chǎn)過程中發(fā)生定位誤差。而智能熱屏障能夠降低定位誤差，將誤差值控制在有效范圍內(nèi)。其次，智能安全屏障。主要是利用智能化設(shè)計(jì)防止機(jī)床各部件在運(yùn)行過程中相互碰撞。再次，語音信息系統(tǒng)。當(dāng)操作人員對(duì)機(jī)床進(jìn)行手動(dòng)操作或者調(diào)整過程中，運(yùn)用智能系統(tǒng)中語音信息提示功能引導(dǎo)操作人員正確、規(guī)范操作。最后，主動(dòng)振動(dòng)控制。由于加工過程中切削環(huán)節(jié)震動(dòng)過大會(huì)影響加工的精確度，而借助智能化主動(dòng)振動(dòng)控制能夠有效的控制振動(dòng)的頻率，將其控制在最低范圍。

（二）交流伺服系統(tǒng)中應(yīng)用智能系統(tǒng)

交流伺服系統(tǒng)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中可或缺的一部分。該系統(tǒng)作為一種借助電信號(hào)對(duì)操作進(jìn)行轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用過程中受參數(shù)實(shí)變、負(fù)載擾動(dòng)等因素的影響，導(dǎo)致所建立的模型無法達(dá)到系統(tǒng)高性能的標(biāo)準(zhǔn)[4]。而在該系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)，在不需要數(shù)學(xué)模型、控制器參數(shù)等條件支撐的情況下，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取交流伺服系統(tǒng)統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)指標(biāo)，以達(dá)到系統(tǒng)高性能標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（三）設(shè)備裝置中應(yīng)用智能控制

隨著科技的不斷更新，各行業(yè)對(duì)設(shè)備裝置提出更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，將智能控制應(yīng)用于設(shè)備裝置中，可以推動(dòng)設(shè)備裝置的元件朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，以滿足不同廠家對(duì)元件的需求。比如家庭家居設(shè)備裝置中的智能元件通過傳輸接口、藍(lán)牙信號(hào)接收等媒介，將自身的信息傳遞給相應(yīng)的控制器，通過接收控制器所發(fā)出的指令完成相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。

（四）機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用智能控制

隨著科技的快速發(fā)展，智能機(jī)器人已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。由于機(jī)器人在動(dòng)力系統(tǒng)方面具有強(qiáng)耦合性、有時(shí)變性等特點(diǎn)[5]。而將智能控制應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，能夠?qū)C(jī)器人行走、動(dòng)作姿態(tài)等進(jìn)行有效的智能控制。

四、結(jié)束語

隨著各行業(yè)的不斷轉(zhuǎn)型，企業(yè)所運(yùn)用的設(shè)備裝置也朝著智能化的方向發(fā)展。比如企業(yè)在數(shù)據(jù)管理方面，結(jié)合實(shí)際需求配備相關(guān)的智能化軟硬件設(shè)施，搭建起商務(wù)智能系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)化管理，在確保提升企業(yè)數(shù)據(jù)管理效率的同時(shí)，能夠降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)的各項(xiàng)成本。