智能控制與機電一體化的融合分析

華宏彬

摘 要：伴隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，機電一體化技術日趨走向交叉化、數(shù)字化與整體化，而機電一體化與智能控制系統(tǒng)的發(fā)展也逐漸成為一項極其重要的內(nèi)容，而未來能否將兩者有機的融合在一起也是決定我國科學技術發(fā)展的重要因素之一。文章就是在此大背景下，通過智能控制的基本解析，詳述智能控制與機電一體化融合的重要意義，簡要分析其重要性，為相關行業(yè)提出意見。

關鍵詞：智能控制；機電一體化；融合分析

隨著社會的不斷進步與發(fā)展，進行智能化的控制與機電一體化的相互協(xié)調(diào)發(fā)展，使兩者之間進行不斷地有機融合。機電一體化把計算機的信息處理與微電子的相關控制進行融合，并伴隨機電一體化技術的廣泛應用，在生產(chǎn)中對其的要求也在逐漸提升。智能控制系統(tǒng)就是在此環(huán)境中日益發(fā)展和完善起來的，而其在機電一體化領域的應用上也越來越受人們的重視，逐漸成為一個新的研究課題。

1 機電一體化在智能控制上的簡要概述

1.1 機電一體化在控制方面的相關要點

機電一體化的智能控制是指控制目標在無人為干擾的情況下，自主進行控制智能機器的自動控制技術。歷經(jīng)了現(xiàn)代的理論與經(jīng)典理論相互結(jié)合，形成控制體系，使得機電一體化在智能的控制上已經(jīng)走過了100多年的發(fā)展歷程。隨著微電子技術向工業(yè)領域的滲透蔓延，機電一體化是逐步形成的一個新概念，是綜合微電子、信息與精密技術的一種新形勢下的產(chǎn)物。

1.2 機電一體化進行智能控制的種類

1.2.1 機電一體化中的學習控制系統(tǒng)。學習控制系統(tǒng)是對自身內(nèi)部的認知與識別，在清晰后進行調(diào)整，采用數(shù)據(jù)與信號相互循環(huán)的模式。學習控制系統(tǒng)的實際運行效果在運行過程中獲得對環(huán)境及其控制過程的相關信息，同時累積經(jīng)驗，并作出相應的評價后進行分類與決策并不斷進行自動控制系統(tǒng)的運作。

1.2.2 機電一體化中的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡由大量類似神經(jīng)元的處理單元通過并聯(lián)互聯(lián)而成，或者是指經(jīng)過由類似于生物的神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)細胞與人工神經(jīng)元相互組成的經(jīng)絡。其主要的結(jié)構形式運用了人工神經(jīng)元與神經(jīng)細胞的相互間的模式，模擬神經(jīng)網(wǎng)絡的主要功能。

1.2.3 機電一體化中的分級控制系統(tǒng)。分級控制系統(tǒng)是指由美國的普渡大學提出的控制系統(tǒng)理論。其理論主要是在組織控制與相互適應控制的基礎上所提出的。主要組成主為三個控制級，由低到高分別為執(zhí)行級、協(xié)調(diào)級與組織級。

1.2.4 機電一體化中的專家級的控制系統(tǒng)。專家級的控制系統(tǒng)是指利用人的經(jīng)驗與專業(yè)技能、知識統(tǒng)一進行整合后，再進入到計算機里的一種形式。在此過程中，計算機的數(shù)據(jù)庫擁有專家級別的知識與豐富的經(jīng)驗，并具有靈活適應知識與經(jīng)驗并實際解決高水平難題的特點。

2 智能控制系統(tǒng)與機電一體化相互融合的重要意義

2.1 效能方面的優(yōu)化

目前我國大部分在數(shù)控系統(tǒng)中模塊化的方式與設計思路，其裁剪性相對較好，而且涉及面較為廣泛，發(fā)揮的作用也越來越大。若能采用整體控制系統(tǒng)，則可以借助一些操作過程，實現(xiàn)全系統(tǒng)的調(diào)整最終達到標準要求，既節(jié)省人力，同時能大大提高效率。

2.2 產(chǎn)品智能效果的實現(xiàn)

隨著人們的生活水平不斷提高，人們的需求量也在不斷的增高，從過去冰冷的機器產(chǎn)品，到現(xiàn)如今具有智能效果的產(chǎn)品。在機電一體化技術和智能控制相互融合發(fā)展的基礎上，系統(tǒng)的主要指令可以由自動控制的系統(tǒng)程序來完成，可以根據(jù)需要加工的產(chǎn)品尺寸與要求、精準的來編寫實際的程序，使產(chǎn)品在加工完成后，具備一定的實際效果，從而滿足產(chǎn)品智能化的需求。

2.3 有效的提高機床精度

當今社會，企業(yè)競爭日趨激烈，企業(yè)生存壓力日趨增大，而企業(yè)的核心在于對產(chǎn)品的性能的認識，然而產(chǎn)品性能的關鍵點在于操作精度。且從實際的生產(chǎn)上看，操作的精準度關系著產(chǎn)品成品合格率的高低，是衡量數(shù)控機床機電一體化技術的重要指標。相比于傳統(tǒng)，新型的智能控制系統(tǒng)不僅融合了CPU的控制系統(tǒng)、芯片與交流數(shù)字控制系統(tǒng)等技術，使得機床的精準度都有了顯著的提高。

2.4 有效的提高工作效率

效率決定效益，當下，企業(yè)的發(fā)展更加注重生產(chǎn)的效率，而智能控制的不斷發(fā)展，不僅可以強化生產(chǎn)流程，還可以縮短時間，有效的提高工作效率。在數(shù)控機床中對于多軸與多控制的相關需求，通?？梢酝ㄟ^智能控制來實現(xiàn)，這樣不僅可以減少人員操作，還在加工的程序上得到了改進和優(yōu)化。

3 智能控制系統(tǒng)在機電一體化中的實際應用效果

3.1 智能控制系統(tǒng)在機械制造中的實際應用

在機電一體化的智能系統(tǒng)中，進行機械的制造是其重要的組成部分，而將計算機的輔助功能與控制技術相互結(jié)合，是現(xiàn)如今最為領先的機械制造技術，且著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，機械制造向著智能化的方向發(fā)展。其最終目的就是通過計算機技術進行一部分的腦力勞動，實現(xiàn)模擬人們制造機械的目的。同時，智能控制系統(tǒng)在通過模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡的計算法，對機械制造的現(xiàn)狀進行模擬，通過融合技術來徹底實現(xiàn)對信息的處理，進而修改控制系統(tǒng)中的參數(shù)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術中的學習能力與處理問題的功能，對一些模糊的數(shù)據(jù)進行處理，利用模糊系統(tǒng)所特有的集合與關系，將模糊的信息統(tǒng)一集中到控制與決策機構中，并選取相適應的控制系統(tǒng)。在機械制造過程中，智能控制系統(tǒng)的應用范圍主要包括：智能檢測與實際監(jiān)控、機械故障的智能診斷、智能傳感器等。

3.2 智能控制系統(tǒng)在交流系統(tǒng)中的應用

驅(qū)動裝置是機電一體化過程中重要的組成部分，對于控制系統(tǒng)中的動態(tài)與質(zhì)量起著重要的作用。從實際情況來看，交流系統(tǒng)異常復雜，其數(shù)據(jù)可隨時變化，伴有一些負載的干擾。交流本身與被控對象之間存在非線性的不確定因素，所以從這方面來看，憑借現(xiàn)有的理論知識構建起相關的模型是存在困難的。如果可以將智能控制系統(tǒng)實際應用到交流系統(tǒng)中，便可使指標的性能得到極大的提高。

3.3 數(shù)控領域中控制技術的應用

隨著社會的不斷發(fā)展，機電一體化技術在實際的應用與發(fā)展過程中對數(shù)控技術提出了許多要求，不再局限于具備模擬、延伸與擴展等功能，還需要具備其他的智能功能，使數(shù)控技術可以達到智能監(jiān)控并自行建立數(shù)據(jù)庫、編程等目標，例如，在數(shù)控領域中一些不確定算法與結(jié)構所產(chǎn)生的問題可以通過專門的系統(tǒng)進行處理，利用處理規(guī)則對數(shù)控現(xiàn)場的故障信息進行處理，從而獲得維修機械的指導性的建議。此外，數(shù)控機械的加工過程中通過模糊系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，調(diào)節(jié)模糊參數(shù)，從而準確的找出數(shù)控機械的故障點，并給出相應的解決方案。

4 結(jié)束語

機電一體化與智能控制系統(tǒng)都將是未來的發(fā)展新趨勢。智能控制系統(tǒng)的發(fā)展前景與機電一體化的發(fā)展前景必然存在相應的區(qū)別，但重要的是它們之間所存在的緊密聯(lián)系，因而，不斷強化智能控制與機電一體化技術的融合，也將成為未來主導性的研究方向。在科技信息水平快速發(fā)展的當下，運用合適的方式讓智能控制技術與機電一體化技術進行更全面深入的融合，將成為決定我國科技水平發(fā)展的關鍵因素之一。

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