智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應用探討

鄧秋香

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410129）

機電一體化系統(tǒng)在實際的運行中需要機械傳動系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的支持，并且內部的程序控制單元需要根據機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的實際運行內容進行程序層面的優(yōu)化處理，促使機電一體化系統(tǒng)的運行過程可具備一定的自動化特性。這種自動化特性不僅表現在動作執(zhí)行方式的自動化選擇方面，也在于機電一體化系統(tǒng)可根據產品的特點或者生產環(huán)境的實際情況，對各項生產參數進行智能化的選擇，并且具有較高的容錯能力，進而可得到較好的產品加工質量。從智能控制系統(tǒng)的發(fā)展角度分析，現階段，智能控制系統(tǒng)在機電一體化系統(tǒng)中的應用具有模型化的特點，雖然處理的問題可能無法用數學模型進行量化，但由于產品的加工過程和具體的加工環(huán)節(jié)相對固定，最終的加工目標也有一致性，促使智能控制技術可在模糊性算法的引導下，實現固定的、可重復的生產動作。

1 智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中應用的重要意義分析

1.1 可為機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化升級提供技術支持

機電一體化系統(tǒng)的出現時間相對較早，工程技術中的機電一體化系統(tǒng)的使用過程在早期依舊需要大量的人工參與，雖然技術人員的技術能力相對較高，可確保系統(tǒng)在運行階段不會出現明顯的問題，但由于系統(tǒng)運行對人力資源有一定的依賴性，促使人力資源成為了制約系統(tǒng)發(fā)展的關鍵因素，也導致機電一體化系統(tǒng)在現代化的工業(yè)生產中表現出了一定的滯后性。在智能控制技術的參與下，工作人員可在系統(tǒng)控制程序層面對機電一體化系統(tǒng)的底層邏輯進行優(yōu)化，使用模糊運算邏輯、遺傳算法以及神經算法等算法強化系統(tǒng)程序的功能，并可極大地提升系統(tǒng)的數據處理能力，這就為機電一體化系統(tǒng)的升級提供了有效的技術條件。在信息技術高度發(fā)展的時代，高速的網絡傳輸技術以及計算機技術也為智能化技術與機電一體化系統(tǒng)的深度融合提供了契機，促使智能化控制技術可在工程技術領域出現適應性的改變，也成為了可徹底改變工業(yè)生產方式的基礎技術，為機電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了有力支持。

1.2 可為降低人力資源的消耗水平提供有效途徑

在現代化的工業(yè)生產過程中，單純勞動工作人員的應用比例有所縮減，這一方面與工業(yè)設計對人才的需求增加相關，另一方面也在于智能控制技術的廣泛應用。在智能控制技術的應用過程中，工業(yè)生產單位可根據產品生產的一般要求，將智能控制技術與機電一體化系統(tǒng)結合起來，將系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)交付于智能化的運行系統(tǒng)，這樣即可減少此層級的人力資源的應用水平。在此基礎上，工業(yè)生產單位在創(chuàng)新產品以及優(yōu)化產品生產線時，也可將智能化控制技術應用到生產線運行的全流程中，進而可有效提高產品的生產效率，并將產品的生產安全與系統(tǒng)的運行過程結合起來，使用智能控制技術進行聯合控制，促使機電一體化系統(tǒng)的應用過程更具系統(tǒng)性。另外，在使用了智能控制技術之后，雖然對相關技術部門的要求提高了，但也減少了大部分工作人員的勞動量，這樣即可將此部分勞動成本轉移至企業(yè)產品的研發(fā)過程中，不僅可減少企業(yè)實際的運營成本，也更有利于工業(yè)生產企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，對整個工業(yè)生產市場也有較好的刺激作用。

2 智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的具體應用方法分析

2.1 PID控制器的局部智能控制應用分析

智能控制技術的應用范圍具有差異性，一般可分為局部控制與全局控制，其中，局部控制往往針對工業(yè)生產的某一工藝環(huán)節(jié)，在機電一體化系統(tǒng)的支持下，主要應用的控制單元為PID控制器。在實際的加工生產過程中，局部智能控制具有更高的靈活性，工作人員在應用PID控制器時，首先，工作人員應明確PID控制器的控制對象，包括控制對象的參數特點以及加工要求等；其次，在此基礎上，工作人員需要明確控制器的控制作用對機電一體化系統(tǒng)的實際影響以及相應的系統(tǒng)應用條件，換言之，智能PID控制器在實際的加工生產中能否發(fā)揮作用與機電一體化系統(tǒng)本身的運行性能和結構基礎相關，為此，在決定使用局部智能控制技術之前，工作人員應做好機電一體化系統(tǒng)的準備工作，包括系統(tǒng)級別的結構調整等；再者，由于PID控制過程需要接受明確的激勵信號，無論是被控制對象還是期間的比例關系，均需要結合具體的控制系統(tǒng)進行確定，為此，工作人員在應用智能PID控制技術時，應以產品的生產要求為基準，將機電一體化的系統(tǒng)優(yōu)化工作與局部智能控制工作結合起來，突出技術應用的聯動效應，提高局部智能控制技術的應用實效性。

2.2 強化反饋機制在全過程智能控制中的作用

反饋機制會直接影響智能控制技術的實際應用質量，并且由于機電一體化系統(tǒng)本身的功能特性，促使反饋機制也能在一定程度上確保系統(tǒng)運行的安全性，可為技術應用范圍的擴展和深化提供有效支持。在應用全過程類型的智能化控制技術時，工作人員應在機電一體化系統(tǒng)中加入有效的反饋機制，這種反饋機制需要具備智能化的分析特性，包括可根據機電一體化系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進行參數修正以及可在接收系統(tǒng)反饋信號后對機械傳動單元的運行動作進行調整等。為此，首先，工作人員應使用合理的參數算法，一般而言，模糊數學或者神經網絡算法較為常見，但此種算法對系統(tǒng)計算能力的要求相對較高，也具有比較明顯的動態(tài)特性。此間，工作人員一定要注意選擇參數合適的傳感器，提高傳感的反饋效果，為算法運行中數學模型的建立及時提供數據支持；其次，為了確保全過程智能化控制技術在機電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮有效作用，工作人員應在使用此類智能控制技術之前對產品生產的工藝、生產過程中的故障進行合理的分析和調整，避免機電一體化系統(tǒng)的運行過程與智能化技術的應用目的之間出現沖突，影響智能化控制技術的預測性能和反饋效果。

2.3 故障診斷與電力系統(tǒng)的控制相結合

在機電一體化系統(tǒng)的運行過程中，電力系統(tǒng)如果出現問題，將會直接影響系統(tǒng)的整體運行效能，增加產品的生產成本和生產進度。現階段，智能化控制技術已經可針對機電一體化系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)進行針對性的故障分析和診斷，并且可依據系統(tǒng)中電力機組的運行要求，對電力系統(tǒng)的運行參數進行適當的自動化調整，以適應不同產品的生產加工需求。在應用智能化的故障診斷技術時，首先，工作人員需要明確電力系統(tǒng)中發(fā)電機組、變壓器組以及電動機組的運行要求，如果機電一體化系統(tǒng)中并未涉及此類電力機組，則工作人員需要根據機電一體化系統(tǒng)中電力系統(tǒng)的實際運行要求，選擇重點電力控制單元，部署故障診斷機制，促使智能化的故障診斷技術可與系統(tǒng)進行有效融合；其次，工作人員在應用智能化的故障診斷技術時，也應有成本控制意識，不能為了提高系統(tǒng)運行效率或者故障診斷效率盲目提高系統(tǒng)運行參數，以免超出故障診斷的范圍，降低智能化故障診斷技術的應用有效性。

3 結語

總之，在應用智能化控制技術時，工作人員一定要明確機電一體化系統(tǒng)的實際運行要求，并且要考慮產品生產的效率和進度要求。一般而言，智能化控制技術的初期應用成本相對較高，但從長期的技術應用角度分析，在應用了智能化的控制技術之后，產品生產的效率和安全性均與所提升，也減少了產品生產中華人力資源的使用水平，從而可有效降低產品的生產成本，為機電一體化系統(tǒng)運行效能的提升以及相應的產品研發(fā)升級提供了有力支持。