機電一體化系統中智能控制技術研究

陳英

（長沙民政職業技術學院，湖南長沙，410004）

0 引言

在工業生產過程中，機電一體化系統對提高產業效率方面起到關鍵性作用，隨著工業產品附加值的不斷增加，對工業產品精度的要求越來越高，導致工業生產流程更加的復雜化。傳統的工業控制技術已經不能滿足高附加值工業產品的需求，在這種情況下，智能控制技術應運而生，在機電一體化系統中融入智能控制技術，能夠提升企業的生產效率，提高工藝水平，制作出的產品更加精細，通過程序的設定，機械設備可以進行自動生產，減少人為的干擾，提高企業綜合效率。

1 智能控制與傳統控制的區別

智能控制主要是利用計算機來對人類智能進行模擬，在無人干預的條件下，對智能機器進行驅動，完成比較復雜的控制任務，智能控制的工作重心在于高層控制，完成多樣性的目標。智能控制是對傳統控制理論的進一步延伸，在傳統控制基礎上發展出的更高效的控制技術。智能控制系統會通過分布式及開放式的結構，系統綜合的對信息進行處理，達到系統某些方面高度自治的要求，使系統能夠做到全局優化。智能控制技術綜合了許多與調控方式相關的知識學科，以自動控制理論、人工智能理論等為基礎進行控制技術研究。傳統的控制只能解決單一的線性控制問題，而智能控制技術可以將多層次、不確定模型、非線性等復雜的任務作為控制對象，將環境及符號的識別以及數據庫的設計方面作為重點，更好的運用相關被控對象的控制策略進行對人的智能的模仿。

2 智能控制技術在機電一體化系統中的作用

2.1 使流程控制更加簡便

通過智能控制技術，可以對需要加工產品的具體要求進行程序編寫，在智能化的控制下，對產品的生產流程進行簡化，提高單位時間內的生產效率。有了智能控制技術，可以同時對多臺機床進行加工控制，節省了大量人力操作，對提高企業生產效率有很大促進作用。

2.2 提高生產工藝水平

隨著機電一體化技術的不斷成熟，對工業產品的精細程度要求更高，隨著智能控制技術的引進，可以對機床進行更好的控制，生產出高工藝水平的產品，而產品的精度恰好能夠衡量機電一體化的技術水平。

2.3 使工業生產過程更加緊密

傳統的工業控制手段不具備智能控制技術，會大大降低生產效率，而通過智能控制技術，可以對產品的生產過程進行統一安排部署，使生產過程更加緊密。智能控制可以非常方便的對產品參數進行設定，便于在同一機床上生產出不同參數的產品。

3 機電控制系統與自動化控制系統一體化設計

3.1 接口的標準化

一般情況下，不同生產廠商的機械設備連接接口都會存在不同，為了使不同設備之間能夠進行有效對接，需要對接口模塊進行優化管理，使機械設備能夠在任何控制系統下操作，接口的標準化能夠實現供應商之間的交流。

3.2 應用的智能化

通過智能化的應用可以使機電一體化的數據分析更加準確，有效提升系統工作效率，應用模塊的智能化是機電控制系統的主要發展趨勢。

3.3 市場拓展網絡化

目前，各類信息大多要通過網絡進行傳播，較以前相比，信息傳播的速度有所提高。機電一體化控制系統需要進一步完善，實現市場拓展的網絡化，運用先進的互聯網技術來進行系統推廣，對行業的穩定發展有著重要意義。

4 機電一體化系統中智能控制技術的應用

4.1 有關機床中控制技術的應用

在人們生活質量不斷提高的基礎上，對機電一體化領域智能技術的要求在不斷提高。智能控制不僅可以使控制領域的內容更加豐富，而且可以促進機電一體化系統的發展。在數控機床中融入智能控制技術，運用一些RICS 芯片和CPU控制系統，可以使數控機床的精度達到相關的規范標準。設計人員可以運用模塊化的設計方式將數控系統劃分為幾個模塊，從而預防誤差的產生，提高數控系統的功能，滿足機電一體化的生產要求。

4.2 機器人領域中智能控制技術的應用

隨著社會經濟的快速發展，更多的人致力于研究機器人，許多高校以及企業都在舉辦機器人大賽，通過對機器人進行程序編輯，來完成相關指令的工作。機器人屬于智能化的人類，具有很強的計算能力、辨識能力以及執行能力，這一切與人們的智能控制是密不可分的，是機電一體化與智能控制技術相結合的產物。在設計過程中，可以利用智能控制技術與機器人的視覺系統及傳感器相連接，機器人可以通過自身傳感器的感應來繞過障礙物，根據程序設定的規劃來進行工作。在行走方面可以對機器人的行走路徑進行智能控制，實時了解機器人的行走情況，為機器人下達行走指令。另外可以通過智能控制技術對機器人的動作艾泰進行控制，保證動作的協調性與穩定性，通過智能化機器人的研究在一定程度上解決了人工勞動力大、效率低等問題。

4.3 機械制造領域中智能控制技術的應用

機械制造領域是機電一體化系統中的重要環節，會涉及到智能監控與檢查、智能診斷故障、智能傳感器等技術。在傳統的機械制造領域中，人們主要是運用腦力來進行機械制造，隨著科學技術的不斷創新，人們已經開始借助智能控制技術來進行機械生產，通過科學技術來替代腦力勞動，將工作人員的思維融入計算機網絡程序中，通過機器來模仿機械制造相關的工作方式，推動機械制造向數字化方向發展。

5 智能控制技術在機電一體化系統中的運用優勢

在機電一體化系統中，智能控制技術能夠體現諸多優勢，首先，通過智能化控制技術的運用能夠完善系統各方面性能，與傳統的自動化控制系統來講，智能控制系統可以作為微電子工業以及機械工業未來的主要發展方向，通過智能控制技術的應用可以幫助機電一體化系統省去中間模型分析的環節，結合外部環境的變化趨勢來對控制指令進行調控，最終在外部環境與控制器的共同作用下實現控制作業的完成，提高機電系統工作的準確度。其次，在提高工作效率方面智能控制技術也能體現不可磨滅的作用，通過智能控制技術，系統能夠快速的進入到工作狀態，避免由于人工操作的不利因素而造成失誤或損失，影響工作效率。最后，智能控制技術的運用能夠增加機電一體化系統的安全可靠性，只要進行指令輸入，系統便可以根據指令按照流程進行工作，可以對設備中的結構進行調控，實現對于運作系統的有效智能控制，最大限度的保證機電一體化系統的安全可靠性。

6 我國控制系統的發展趨勢

我國相關行業的自動化控制系統一般會采用DCS、FCS、PLC 三種控制系統，PLC 可編程控制系統最為常見。PLC 控制系統組成圖如圖1 所示。

圖1 PLC 控制系統組成圖

PLC 控制系統屬于一種制動控制裝置，在微電子技術控制背景下，PLC 控制系統在單臺、多臺設備方面都起到非常重要的作用，目前來看，PLC 控制系統主要從以下幾個方面得到進展。首先，通過提高軟件開發水平來完善系統的整體性能，PLC+網絡+IPC+CRT 模式將會成為未來發展的主要趨勢。其次，互操作性需要進一步發展，根據國家的要求標準，在程序設計過程中允許第三方軟硬件的技術融合，進一步增強PLC 的功能，所以控制系統的使用范圍會越來越大，占領工業自動控制的主戰場，通過新型的PLC 控制系統來提高工業計算的精確度，解決自動化控制系統遇到的難題。最后要不斷加強網絡通訊，網絡通訊是連接控制技術與應用系統的橋梁，在科技不斷進步的背景下，人們對開放性網絡的需求也會越來越激烈，所以需要加強控制系統中的網絡通訊，快速實現系統多項功能。

7 結束語

隨著信息技術的不斷提升，在工業生產中機電一體化系統的應用逐漸廣泛，而智能控制技術能夠滿足機電一體化系統的高要求標準，提高系統運行的穩定性，通過智能技術的應用可以減少人工操作的失誤，可以在智能的操作下驅動程序來完成相應指令。智能控制技術是傳統控制技術發展改革的必然趨勢，通過計算機技術與網絡通訊技術的結合來促進機電一體化系統穩定運行。在未來的發展過程中，智能控制技術的應用領域會越來越廣泛，改變人們的生產方式與生活質量。