探究智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

李麗艷

（云浮市技工學(xué)校，廣東 云浮 527343）

1 對(duì)智能控制系統(tǒng)進(jìn)行分類

所謂智能控制系統(tǒng)主要是一種多項(xiàng)控制技術(shù)，智能控制的正常運(yùn)行需要仰仗于各類智能控制的子系統(tǒng)，進(jìn)而構(gòu)建出集成、混合的控制系統(tǒng)，只有這樣，眾多的智能技術(shù)才能夠在智能系統(tǒng)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。當(dāng)下，各個(gè)行業(yè)所采取的控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)類別：（1）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，類似于人類大腦的功能，人類的學(xué)習(xí)能力是智慧的主要表現(xiàn)形式，而學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)主要通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)知、辨別以及調(diào)整以后，利用對(duì)數(shù)據(jù)的處理及對(duì)信號(hào)的循環(huán)輸入以保障其良好的運(yùn)行效果，該系統(tǒng)還能結(jié)合一些基本信息自動(dòng)地進(jìn)行控制。（2）分級(jí)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取分級(jí)遞進(jìn)的智能模式，主要利用自組織控制、自適應(yīng)控制等條件。再改控制系統(tǒng)中主要表現(xiàn)了三個(gè)級(jí)別，即：協(xié)調(diào)級(jí)別、組織級(jí)別以及執(zhí)行級(jí)別，而對(duì)于每個(gè)級(jí)別來說，他們都具備該級(jí)別獨(dú)有的作用。（3）專家控制系統(tǒng)，這種智能系統(tǒng)主要是將技能、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等因素進(jìn)行有機(jī)的融合，并將這些因素整合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的程序指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。在該系統(tǒng)中，包括了眾多的理論內(nèi)容，這些理論內(nèi)容都為智能系統(tǒng)在對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行處理時(shí)提供了一定的幫助，讓處理后得出的結(jié)果具備較高的性能。（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仍舊是運(yùn)用最多的系統(tǒng)，該種智能系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要借鑒了人工神經(jīng)元、人工細(xì)胞的相關(guān)技術(shù)，智能控制和模仿真人是該系統(tǒng)的主要功能。

2 將智能控制運(yùn)用到有關(guān)機(jī)床

機(jī)電一體化是當(dāng)今工業(yè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，智能化則是當(dāng)今科技的主要發(fā)展趨勢(shì)，在機(jī)電一體化當(dāng)中發(fā)揮著巨大的作用，智能控制的主要表現(xiàn)形式之一就是數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，衡量機(jī)電一體化技術(shù)的重要指標(biāo)便是精度。在陳舊的數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，由于沒有對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行過多的融合，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品加工不理想以及機(jī)床的精度不達(dá)標(biāo)，智能數(shù)控系統(tǒng)中運(yùn)用了許多RISC芯片以及多CPU控制系統(tǒng)，這些芯片以及系統(tǒng)將大幅度提高機(jī)床的精度。

在數(shù)控系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)的過程中，大多數(shù)運(yùn)用到的設(shè)計(jì)方法是模塊化設(shè)計(jì)，其具有較為良好的裁剪性能，而且功能所設(shè)計(jì)的方面非常之廣，針對(duì)各類不同的機(jī)電一體化生產(chǎn)基本上都能夠達(dá)到要求，而在群孔系統(tǒng)的效果控制中，對(duì)于相同或者類似的群孔系統(tǒng)可以對(duì)各種操作流程進(jìn)行參照，進(jìn)而保證系統(tǒng)調(diào)整符合相關(guān)要求。

系統(tǒng)的操作程序是正常運(yùn)行的重要指令，根據(jù)所需要加工產(chǎn)品的精度和尺寸對(duì)操作程序進(jìn)行編程，才能夠讓產(chǎn)品加工以后達(dá)到預(yù)期的智能效果，從前，產(chǎn)品加工都是在普通車場(chǎng)進(jìn)行，操作流程則需要依靠人工進(jìn)行控制，所以要求操作工人具有較高的技術(shù)水平，而在當(dāng)今的數(shù)控車床中，我們只需要依據(jù)相關(guān)的程序，對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)試之后就可以進(jìn)行加工工作，這恰恰是智能化的重要表現(xiàn)。

3 在設(shè)備裝置中的智能元件

將智能控制運(yùn)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中，不僅可以促進(jìn)系統(tǒng)控制形式的調(diào)整以及轉(zhuǎn)變，更加可以保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，機(jī)電一體化的典型設(shè)備就是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床在元件的控制上更加能夠反映出其發(fā)揮的具體作用。

數(shù)控機(jī)床中最基本的裝置就是平面顯示器，它的主要作用是顯示相關(guān)的程序指令，進(jìn)而讓機(jī)床的操作人員對(duì)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)更加深入的了解，在機(jī)床改造技術(shù)更新?lián)Q代的同時(shí)，智能元件的種類也在不斷翻新變化，近些年來出現(xiàn)的FPD平板顯示技術(shù)具有能耗低、重量輕、顯示大等諸多優(yōu)勢(shì)，完全可以應(yīng)對(duì)最基本的智能操作。

而硬件模塊則是保障數(shù)控機(jī)床達(dá)到指標(biāo)的主要裝置，生產(chǎn)商采用相關(guān)的智能技術(shù)，加之融合相關(guān)的智能元件創(chuàng)造出了良好的模塊結(jié)構(gòu)，譬如存儲(chǔ)器、CPU、PLC、位置私服等，在具體的操作過程中進(jìn)行了對(duì)模塊形式的刪減，建立了不同性能的模塊。

在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，利用動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，完全可以將各種不同的現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行融合，這其中包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬技術(shù)等。有的時(shí)候甚至可以將一些經(jīng)常用的控制裝置改造成具有嚴(yán)密制造過程的控制體系，進(jìn)而推進(jìn)智能化進(jìn)程。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)今智能控制中應(yīng)用最廣的一項(xiàng)技術(shù)，它可以通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的形式利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編制、輸入、調(diào)節(jié)程序、執(zhí)行命令等工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無人操作的智能化控制。而網(wǎng)絡(luò)裝置主要包括的是數(shù)據(jù)線以及計(jì)算機(jī)，只要具備這兩樣裝置，就可以完全將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地顯示在機(jī)床面板上。

4 智能控制的主要特點(diǎn)

智能控制是多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，從最初的“二元論”到后來的“三元論”發(fā)展至今，已經(jīng)成為“四元論”，智能控制已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，我們有理由認(rèn)為，智能控制理論的根基是自動(dòng)控制理論、信息論、運(yùn)籌學(xué)以及人工智能的交叉。其具有相對(duì)完善的理論基礎(chǔ)。

相比于傳統(tǒng)理論，我們可以認(rèn)為智能控制對(duì)對(duì)于傳統(tǒng)理論的延伸和發(fā)展，也可以說傳統(tǒng)理論是智能控制所包括的一部分，是智能控制的最初形式。智能控制具有分級(jí)、開放、分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具備很強(qiáng)的信息處理能力。智能控制追求的是對(duì)系統(tǒng)的全面優(yōu)化。而智能控制的主要任務(wù)和所針對(duì)的對(duì)象具有不確定性，傳統(tǒng)的控制方法在通常情況下僅僅適用于單一任務(wù)和精確的數(shù)學(xué)模型。而只能控制系統(tǒng)的重點(diǎn)在于對(duì)數(shù)學(xué)模型符號(hào)、環(huán)境以及描述的識(shí)別，在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)上，它與傳統(tǒng)控制常用到的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、函數(shù)等數(shù)學(xué)描述方法有著本質(zhì)上的差別。只能控制具有混合控制的基本特點(diǎn)，該系統(tǒng)能以數(shù)學(xué)廣義模型來表述混合的控制過程，采用定性決策以及定量控制結(jié)合的控制方式。

智能控制系統(tǒng)對(duì)于傳統(tǒng)控制理論并不加以排斥，智能控制當(dāng)中往往包含常規(guī)控制，而智能控制同樣經(jīng)常利用常規(guī)控制的基本方法來對(duì)低端的控制問題加以解決，并對(duì)常規(guī)的控制方法力圖擴(kuò)充，而且智能控制系統(tǒng)具備非常強(qiáng)的學(xué)習(xí)功能、組織功能以及適應(yīng)功能，能夠克服環(huán)境所具有的不確定性以及復(fù)雜性，最終實(shí)現(xiàn)有效控制。

結(jié)語

現(xiàn)如今，智能控制已經(jīng)成為機(jī)電一體化系統(tǒng)中被應(yīng)用最多的控制方法，智能控制以其獨(dú)有的高水平、高效率、高性能的控制優(yōu)勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)的控制方法造成了猛烈的沖擊，并大有取代之勢(shì)，文章中提到的數(shù)控機(jī)床僅僅是機(jī)電一體化技術(shù)中的一個(gè)典型代表，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)生活中，智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用還有諸多方面，人們發(fā)現(xiàn)，智能控制的控制效能具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)越性也越來越多地得到了人們的認(rèn)可。

[1]龐曉靜.復(fù)合智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2008，17（5）：34-36.

[2]汪偉珍.人工智能技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代控制技術(shù)，2009，17（3）：47-49.