智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

劉敏

摘 要：為了保證智能類型的控制系統(tǒng)能在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中有良好的運(yùn)用，應(yīng)認(rèn)識到智能類型的控制系統(tǒng)以及機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)，從機(jī)械控制系統(tǒng)的實際需要出發(fā)，不斷進(jìn)行完善優(yōu)化。本文就智能類型的控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)電一體化；機(jī)械制造；

當(dāng)前機(jī)械設(shè)備的發(fā)展變革已經(jīng)不滿足于機(jī)械設(shè)效率以及性能方面的優(yōu)化，在機(jī)械設(shè)備的深入優(yōu)化當(dāng)中賦予了機(jī)械設(shè)備高度智能性。從而使機(jī)械設(shè)備具備了較高運(yùn)行效率優(yōu)勢的同時也能實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的自動化以及智能化，降低了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中對于人工勞動力的需要。

1機(jī)械設(shè)備當(dāng)中智能控制分析

1.1智能控制系統(tǒng)概述

在賦予機(jī)械設(shè)備智能化性能的時候需要多個學(xué)科之間良好的結(jié)合在一起，并在充分發(fā)揮每一個學(xué)科特點(diǎn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備在性能方面的優(yōu)化。在當(dāng)前的智能化類型機(jī)械系統(tǒng)的開發(fā)當(dāng)中，常會用到機(jī)械自動控制技術(shù)、高端人工智能處理技術(shù)、電子信息處理技術(shù)等多種技術(shù)，并且為了實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)其智能性的切實提升，還要將這些跨領(lǐng)域、種類眾多的技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起。智能機(jī)械控制系統(tǒng)在投入實際使用之后，這種技術(shù)克服了眾多過去機(jī)械系統(tǒng)當(dāng)中存在的缺陷，使新型機(jī)械系統(tǒng)能以較高效率以及質(zhì)量完成各種復(fù)雜系統(tǒng)操作內(nèi)容。

1.2智能控制系統(tǒng)相比于過去控制系統(tǒng)優(yōu)勢

首先，兩種控制系統(tǒng)在對比中突出的差距就是信息處理量方面的差距，智能類型的控制系統(tǒng)能迅速處理較大的數(shù)據(jù)量。并且對信息處理的深度也不相同，智能類型的處理系統(tǒng)能在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中更加深入的對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，保證對于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的控制精度。從機(jī)械控制系統(tǒng)的實際等級方面來看，智能類型的控制系統(tǒng)處在更高的等級上，智能類型的控制系統(tǒng)當(dāng)中也已經(jīng)包含了傳統(tǒng)類型的控制系統(tǒng)。

其次，傳統(tǒng)類型的控制系統(tǒng)在運(yùn)行中所涉及的知識技術(shù)較為單一，這一特點(diǎn)導(dǎo)致傳統(tǒng)類型的控制系統(tǒng)雖然能完成一些操作要求，但是卻不能保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的各項指令都得到準(zhǔn)確的執(zhí)行。而智能類型的控制系統(tǒng)從其技術(shù)組成結(jié)構(gòu)方面來看，這種控制系統(tǒng)往往是多學(xué)科、多種技術(shù)相互交叉結(jié)合的結(jié)果，因此這種處理技術(shù)也就在實際的控制具有更強(qiáng)的控制效果，能精準(zhǔn)、高效的完成各種操作指令。

最后，這兩種控制系統(tǒng)所能處理的任務(wù)也存在根本性的差別。傳統(tǒng)類型的控制系統(tǒng)只能處理單一并且數(shù)據(jù)之間存在線性聯(lián)系數(shù)據(jù)內(nèi)容。而智能類型的控制系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)任務(wù)進(jìn)行處理的時候，不僅能對簡單的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行精準(zhǔn)處理，同時還能對內(nèi)容復(fù)雜、數(shù)據(jù)之間存在非線性聯(lián)系的任務(wù)進(jìn)行處理。智能類型的控制系統(tǒng)的這一優(yōu)勢更加符合現(xiàn)代社會的要求，能有效的應(yīng)對各種機(jī)械設(shè)備加工方案精度高、復(fù)雜性強(qiáng)的需求。

2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1智能控制在機(jī)械制造過程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械制造需要向智能制造系統(tǒng)的方向發(fā)展，通過智能控制實現(xiàn)模擬專家智能活動，延伸或者取代部分的人腦勞動。在現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)械制造系統(tǒng)中，智能控制能夠?qū)崿F(xiàn)用一些不完整或者精確的數(shù)據(jù)預(yù)測一些情況，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)對機(jī)械制造的過程實行動態(tài)的環(huán)境建模，通過傳感器融合技術(shù)綜合和預(yù)處理信息。智能控制還能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別在線模式，對不完整的信息進(jìn)行處理；通過模糊關(guān)系和集合的魯棒性，運(yùn)用模糊信息控制動作。智能控制還可以用“Then-If”的逆向推理反饋，選擇比較令人滿意的控制參數(shù)和模式對控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行修改。

在機(jī)械制造領(lǐng)域，智能控制的應(yīng)用主要包括智能學(xué)習(xí)、機(jī)械故障的智能診斷、決策與預(yù)測、機(jī)械零部件的可靠性分析、機(jī)械零件的優(yōu)化設(shè)計、切削參數(shù)的優(yōu)化、制造系統(tǒng)監(jiān)控和智能檢測、加工過程控制和智能傳感器等方面。

2.2智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

伺服驅(qū)動裝置是一種轉(zhuǎn)換部件和裝置，它能夠使電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械動作，并且決定著控制的功能和質(zhì)量以及系統(tǒng)的動態(tài)性能，它是機(jī)電一體化的重要的組成部分。智能控制中電力電子技術(shù)的發(fā)展能夠提高交流調(diào)速系統(tǒng)性能，實現(xiàn)直流的伺服系統(tǒng)向交流的伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。將智能控制引入交流伺服系統(tǒng)，能夠幫助交流伺服系統(tǒng)應(yīng)對比如負(fù)載擾動、參數(shù)時變、被控對象和交流電動機(jī)嚴(yán)重的非線性特性以及較強(qiáng)的耦合性這樣一些不確定的因素，幫助交流伺服系統(tǒng)通過不確定的模型獲得較滿意的PID參數(shù)，滿足系統(tǒng)的高性能指標(biāo)要求。

常規(guī)的PID控制和智能控制技術(shù)相結(jié)合，能夠形成智能PID，方法就是通過非線性的控制方式將人工智能引入到控制器，使系統(tǒng)的控制性能更好，并且能夠不依賴控制器參數(shù)和精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自動地調(diào)整，使得系統(tǒng)的適應(yīng)性增強(qiáng)。如果只運(yùn)用智能控制中的模糊控制算法，那么也能夠提高交流伺服系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)速度以及抗干擾能力，只是在自學(xué)習(xí)、自組織能力和抖振問題方面還存在著一些欠缺。

2.3智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

在動力學(xué)方面，機(jī)器人是非線性、時變和強(qiáng)耦合的；在控制參數(shù)方面，是多變量的；在傳感器信息上，是多信息的；在控制任務(wù)的要求方面，是多任務(wù)的，因此，從這些方面的分析可以得出智能控制非常適合運(yùn)用于機(jī)器人領(lǐng)域。而且，目前在機(jī)器人領(lǐng)域也廣泛地使用到了智能控制技術(shù)，比如機(jī)器人地行走路徑規(guī)劃、機(jī)器人的定位和軌跡跟蹤、機(jī)器人的自主避障、機(jī)器人姿態(tài)控制等。在機(jī)器人領(lǐng)域，人們可以通過采用智能控制中的模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境建模和檢測、機(jī)器人定位、汽車柔性制造等。

為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的適應(yīng)能力和魯棒性，人們可以綜合運(yùn)用幾種智能控制技術(shù)，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制相結(jié)合、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制相結(jié)合、專家系統(tǒng)控制和模糊控制相結(jié)合等。

2.4智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，數(shù)控系統(tǒng)要求性能具有高可靠性、高精度和高速，還要具備擴(kuò)展、延伸和模擬智能行為的很強(qiáng)的知識處理功能，比如制造網(wǎng)絡(luò)通信的能力、自學(xué)習(xí)和自組織的能力、感知加工環(huán)境能力、自規(guī)劃能力等等。其中有的功能能夠建立清晰的數(shù)學(xué)模型，但是有的功能不能夠建立數(shù)學(xué)模型，所以為了實現(xiàn)這些功能，在數(shù)控領(lǐng)域必須運(yùn)用到智能控制。比如，運(yùn)用模糊控制，可以優(yōu)化控制加工過程；運(yùn)用模糊推理規(guī)劃，能夠診斷數(shù)控機(jī)床故障；運(yùn)用模糊集合理論，可以調(diào)節(jié)和整定數(shù)控系統(tǒng)中的一些參數(shù)。

結(jié)束語

智能類型的控制系統(tǒng)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域替換掉了傳統(tǒng)類型的控制系統(tǒng)，尤其是高精度數(shù)控領(lǐng)域、現(xiàn)代機(jī)器人制造領(lǐng)域以及人機(jī)交互領(lǐng)域中有了更為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)將智能類型的控制系統(tǒng)應(yīng)用到機(jī)電一體化方面之后就能進(jìn)一步發(fā)揮出他的作用，這項技術(shù)實現(xiàn)了過去機(jī)械設(shè)備自動化設(shè)備無法完成的操作。在對機(jī)電一體化類型控制系統(tǒng)實行深入優(yōu)化過程中，要能從多方面入手，推機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展。

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