機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用研究

徐立強(qiáng)

摘要：現(xiàn)在的社會已經(jīng)是智能時代，人們的生活充滿了智能控制的氣息。智能控制不僅影響了人們的生活，也為企業(yè)行業(yè)發(fā)展作出了極大的貢獻(xiàn)。興起的智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中也有著深遠(yuǎn)的影響，它能夠使機(jī)電一體化系統(tǒng)更加充實與完善。機(jī)電一體化系統(tǒng)屬于機(jī)械學(xué)，它包含了很多的機(jī)電技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域且發(fā)揮著不可替代的積極作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng);智能控制;應(yīng)用分析

1機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

1.1應(yīng)用在GPS農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)中

隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)的不斷完善，農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域也運用了智能控制技術(shù)，使農(nóng)業(yè)作業(yè)效率大大提升。要想農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作更加完美，絕對離不開GPS的應(yīng)用。使用GPS定位系統(tǒng)，同時利用信息技術(shù)，可以將各種氣候、各種地區(qū)的農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)作物的其他信息采集起來，制作數(shù)據(jù)表格來作為農(nóng)業(yè)方面的研究。將信息技術(shù)與GPS相結(jié)合，使GPS有著更加強(qiáng)大的功能，它可以將農(nóng)業(yè)機(jī)械的位置坐標(biāo)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的三維圖像等等以電子信息的形式展現(xiàn)出來。有時候大型農(nóng)業(yè)作業(yè)需要很多的農(nóng)業(yè)機(jī)械來集體運作，GPS定位將在這個過程當(dāng)中發(fā)揮極大的作用。

1.2應(yīng)用在機(jī)械制造中

機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)的一大主力，智能控制技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械制造是一個良好的發(fā)育環(huán)境。智能控制技術(shù)是將機(jī)械勞作由智能機(jī)電代替人工操作，這個改變不僅減少了部分的腦力勞動，還有效地提高了機(jī)電工作的效率，同時還減少了人工工作的成本。除了這些，智能控制技術(shù)還能夠較為準(zhǔn)確的捕捉信息的數(shù)據(jù)，并快速進(jìn)行分析統(tǒng)計后做出一份總結(jié)報告。工作人員可以根據(jù)這些報告數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬制造，強(qiáng)化了機(jī)械制造的質(zhì)量。

1.3應(yīng)用在智能機(jī)器人中

智能控制技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人身上的每一寸方位中，它的行走、語音交流、情感表達(dá)等都在展示著智能控制技術(shù)的偉大?？蒲腥藛T還在機(jī)器人體中模擬人的神經(jīng)脈絡(luò)進(jìn)行信息的交流與傳遞，這些神經(jīng)脈絡(luò)十分活躍，只有智能控制技術(shù)才能夠?qū)⑵淇刂破饋?。例如機(jī)器人的行走，在檢測到前方有障礙物的時候，神經(jīng)脈絡(luò)會將信息交給控制中心進(jìn)行處理，并執(zhí)行控制中心實施的命令，這就是智能控制技術(shù)的具體體現(xiàn)。

2機(jī)電一體化系統(tǒng)和智能控制的概述

2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的內(nèi)涵

機(jī)電一體化系統(tǒng)是對機(jī)械、微電子、信息、傳感器、電工等技術(shù)的有機(jī)融合，它的硬件構(gòu)成包括計算機(jī)設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、電子元件，它的軟件構(gòu)成包括通信技術(shù)、電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)可以實現(xiàn)對系統(tǒng)與設(shè)備的管理和控制，它主要應(yīng)用于機(jī)電一體化執(zhí)行系統(tǒng)與機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化系統(tǒng)由五大部分構(gòu)成，包括機(jī)械構(gòu)件、控制構(gòu)件、信息處理構(gòu)件、執(zhí)行構(gòu)件、電力供應(yīng)構(gòu)件。機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以有效提升生產(chǎn)效率和精度，降低能源消耗。

2.2智能控制的內(nèi)涵

智能控制通俗來講就是通過計算機(jī)實現(xiàn)對人類大腦的模擬，實現(xiàn)對目標(biāo)的智能控制。它的運行過程無須人為干預(yù)，通過自主驅(qū)動智能機(jī)器，實現(xiàn)對目標(biāo)的控制。智能控制系統(tǒng)具有組織性、多樣性、邊緣交叉性、變構(gòu)造性、新興性等特點，是由多種體系構(gòu)成，主要包括專家操控體系、學(xué)習(xí)操控體系、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系、復(fù)合或集成操控體系、分級遞階操控體系、進(jìn)化核算與遺傳算法等。在當(dāng)下經(jīng)濟(jì)技術(shù)快速發(fā)展的時代，智能控制的應(yīng)用越來越廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制可以比人類操控更精準(zhǔn)、更快速，精簡操作步驟，減少人力投入，同時也降低了對人類的危害。

3.機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的具體應(yīng)用

3.1機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用

智能控制是當(dāng)下機(jī)電一體化的發(fā)展方向。智能控制可以模擬人的腦力勞動、動作以及專家的一系列智能活動，為我們提供更好的服務(wù)。機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一，在機(jī)械制造中對智能控制的應(yīng)用，可有根據(jù)智能控制中的數(shù)據(jù)得出相關(guān)的結(jié)論，可以利用數(shù)學(xué)理念以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)控整個機(jī)械制造的過程，構(gòu)建動態(tài)、立體的環(huán)境建設(shè)模型。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用，實現(xiàn)了智能學(xué)習(xí)、智能診斷、智能監(jiān)控、智能傳感器等方面技術(shù)的融合，推動了機(jī)械制造的數(shù)字化進(jìn)程。

3.2機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)下高端技術(shù)之一。對機(jī)器人行為的控制，核心是要實現(xiàn)動力學(xué)控制，動力學(xué)理論具有非線性、實時變化性、高內(nèi)聚性的特點。比如對于雙足行走的機(jī)器人，我們可以將其看作動態(tài)二級倒立擺，體現(xiàn)了非線性的特點。在機(jī)器人的研發(fā)中還涉及繁雜的傳感器信息數(shù)據(jù)，而機(jī)器人的控制系統(tǒng)屬于多變量系統(tǒng)，具有較高的復(fù)雜性，要想機(jī)器人的平衡行動得到保障，就要同時執(zhí)行多個命令，比如平衡調(diào)整命令、躲避障礙命令、規(guī)劃動作命令等。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)由于自身限制無法實現(xiàn)對機(jī)器人的全方位控制，而機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的不足。

3.3機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在數(shù)控機(jī)床方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床是由人為操控的，這就使得機(jī)床的精準(zhǔn)度不高，很多產(chǎn)品的質(zhì)量都不合格。而機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)包含了高新的RISC芯片和許多CPU控制系統(tǒng)，這就大大提升了數(shù)控機(jī)床的精準(zhǔn)度。在數(shù)控機(jī)床的運行質(zhì)量方面，要做好策劃環(huán)節(jié)的模塊化工作。智能控制中的模塊化具有良好的剪裁功能，涉及許多方面，可以有效地保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量、規(guī)格達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平。在操控數(shù)控機(jī)床正常運轉(zhuǎn)方面，要著重完善操縱程序，利用操縱程序?qū)Ω鱾€工件實行嚴(yán)密的編程，滿足工件產(chǎn)品制作成果的智能化要求。過去的普通機(jī)床工件制作成果嚴(yán)重受人為因素影響，但現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，通過智能化的操縱程序，可以實現(xiàn)工件制造的智能化、自動化。

4.提升機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的方法

4.1對機(jī)電機(jī)械本身進(jìn)行優(yōu)化

機(jī)電機(jī)械本身的性能與機(jī)電一體化系統(tǒng)整體質(zhì)量息息相關(guān)，機(jī)械性能的好壞決定機(jī)電一體化系統(tǒng)的好壞。為了實現(xiàn)機(jī)電器件的優(yōu)化，需要減輕機(jī)電材料的重量，或采用密度大的機(jī)電材料或采用減小結(jié)構(gòu)改造的方法，使機(jī)電材料小型輕便化。機(jī)電技術(shù)人員在機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)造方面進(jìn)行改造，從減輕機(jī)電材料的重量的角度出發(fā)，去改善機(jī)電整體的工作性能。機(jī)電一體化這樣的改造，會讓智能控制技術(shù)更好地融入其中，更快地實現(xiàn)智能操作，以提高機(jī)電器械的運行效率。

4.2優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感技術(shù)和軟件技術(shù)

一個優(yōu)秀的機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感技術(shù)需要優(yōu)秀的傳感器進(jìn)行幫助，這個傳感器也是檢測機(jī)電一體化系統(tǒng)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。傳感技術(shù)通過物理、化學(xué)、生物效應(yīng)將機(jī)電信息完整的獲取出來并進(jìn)行整理，為機(jī)電技術(shù)人員的研究提供了方便。將傳感技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是為了更好地提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的抗干擾能力、靈敏程度和實用程度。相對而言，優(yōu)化軟件技術(shù)可以提高軟件的工作效率，降低軟件的成本，使軟件硬件很好的結(jié)合運行。同時，優(yōu)化軟件技術(shù)也能推動軟件工程的進(jìn)步。

結(jié)語

智能控制具有高效率、高水平、高性能的優(yōu)點，是機(jī)電一體化系統(tǒng)中使用最多的控制方法。在未來發(fā)展中，智能控制將取代傳統(tǒng)控制方式，它在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用將會更加完善，它的優(yōu)勢將會惠及更多的行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南通中遠(yuǎn)船務(wù)自動化有限公司大連分公司）