智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

張廣寧

摘要：隨著科技的迅速發(fā)展，智能控制技術(shù)也得到了很好發(fā)展，但在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用日漸深入。智能控制技術(shù)的發(fā)展給傳統(tǒng)控制技術(shù)中對(duì)象控制的操作形式帶來了極大的挑戰(zhàn)，發(fā)揮著更加重要的作用。本文首先闡述了智能控制技術(shù)相關(guān)的特點(diǎn)及其理論，對(duì)比智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的區(qū)別，重點(diǎn)分析了智能控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制技術(shù) 機(jī)電一體化系統(tǒng) 應(yīng)用

隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化科學(xué)技術(shù)水平也趨于完善成熟，很大程度上拓寬了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，在國內(nèi)各領(lǐng)域行業(yè)生產(chǎn)和工藝過程中得到了廣泛的應(yīng)用。這不僅能夠使工作效率得到提高，還改善了人民的生活質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭逐步加劇，機(jī)電一體化系統(tǒng)中引入智能控制技術(shù)，和傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)相對(duì)比較有著重要優(yōu)勢(shì)，不僅克服了傳統(tǒng)的成本高和效率低的缺陷，而且使一體化系統(tǒng)的工作效率得到了有效提高，帶動(dòng)了機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展走向進(jìn)步和成熟。

一、智能控制技術(shù)的主要特點(diǎn)和控制理論

智能控制技術(shù)在我們生活中隨處可見，被廣泛應(yīng)用于生活各領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的深入應(yīng)用和重要發(fā)展。和傳統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)最大的區(qū)別是其整個(gè)控制過程都不需要人工干預(yù)和操作，是通過智能軟件控制操作和智能機(jī)械設(shè)備運(yùn)行以控制命令從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一種智能技術(shù)。它在技術(shù)上解決了傳統(tǒng)智能技術(shù)在機(jī)電一體化中應(yīng)用只能在最底層的問題，改善了傳統(tǒng)智能控制技術(shù)需要人工操作的弊端，并把多個(gè)學(xué)科的技術(shù)知識(shí)相結(jié)合，全方位地實(shí)現(xiàn)了不同領(lǐng)域的智能化。

智能控制技術(shù)的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

第一，智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)的簡單機(jī)械控制區(qū)別在于其能夠在系統(tǒng)的高層控制單元中得到應(yīng)用。

第二，智能控制設(shè)備的功能種類比較齊全，非線性特性比較良好。

第三，智能控制設(shè)備比較靈活，可以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改變和調(diào)整。

第四，智能控制設(shè)備具有自我尋優(yōu)的特點(diǎn)。

第五，智能控制技術(shù)具有很強(qiáng)的組織控制功能和學(xué)習(xí)功能，可以滿足不同領(lǐng)域多樣化、多功能化的需要。

第六，智能控制技術(shù)是一個(gè)新型的控制領(lǐng)域，具有很大的發(fā)展空間和潛力。

二、智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別

1.智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的高級(jí)階段

傳統(tǒng)控制技術(shù)主要目的是機(jī)械控制代替人力勞動(dòng)控制，只能單一地重復(fù)簡單機(jī)械動(dòng)作，只能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的底層。智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)有很大的不同，它以傳統(tǒng)控制技術(shù)作為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)達(dá)到了智能化的目的，其本身的技術(shù)結(jié)構(gòu)比較靈活開放，在綜合處理信息及學(xué)習(xí)能力等各方面比傳統(tǒng)控制技術(shù)先進(jìn)。

2.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)在控制對(duì)象和任務(wù)目標(biāo)方面有很大不同

智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的控制對(duì)象不同，前者面對(duì)的控制系統(tǒng)是具有非線性特征、非確定性和功能多樣化的高級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要是通過一系列復(fù)雜的指令程序達(dá)到智能化控制的目的；后者則是面對(duì)線性或者確定性的相對(duì)簡單的控制對(duì)象。

3.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)不同

智能控制的設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)是識(shí)別、掃描不同類別的控制對(duì)象和任務(wù)目標(biāo)，通過改變程序編程和數(shù)據(jù)庫設(shè)置進(jìn)行命令控制以實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)的完成。傳統(tǒng)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)任務(wù)比較單一，主要通過固定的數(shù)學(xué)函數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論公式來進(jìn)行對(duì)象的控制和操作。智能技術(shù)控制功能多樣化，也可以根據(jù)廣義的數(shù)學(xué)模型定義來實(shí)現(xiàn)混合控制，也可以根據(jù)開環(huán)閉環(huán)特征模型，以定性定量方式執(zhí)行控制命令決策，達(dá)到模型多樣方式、狀態(tài)多樣方式的控制目的。

4.智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)方式不同

智能控制獲取知識(shí)的方式是通過專業(yè)人士的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)實(shí)現(xiàn)，并在后期不斷地改進(jìn)。傳統(tǒng)控制技術(shù)獲取知識(shí)的手段主要是通過固定的公式理論定義來實(shí)現(xiàn)。智能技術(shù)本身模仿人類的行為智能，可以綜合利用對(duì)控制對(duì)象所處的狀態(tài)和環(huán)境情況進(jìn)行判斷，控制決策能力比較強(qiáng)。傳統(tǒng)控制技術(shù)完成控制任務(wù)的程序指令簡單，通過控制指令進(jìn)行簡單的機(jī)械動(dòng)作。

三、智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.智能控制技術(shù)在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使數(shù)控領(lǐng)域的競(jìng)爭日益劇烈，除了保證系統(tǒng)本身具有穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高、安全指數(shù)級(jí)別強(qiáng)和精確度高之外，還要實(shí)現(xiàn)功能多樣化。這就必須要求數(shù)控領(lǐng)域必須要引進(jìn)智能控制化以滿足實(shí)際需求。經(jīng)過智能化的數(shù)控系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，可以對(duì)信息進(jìn)行綜合處理、對(duì)控制靈活決策、通過感應(yīng)及時(shí)了解控制環(huán)境，可以根據(jù)情況通過程序編程改變、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫設(shè)置等方式在數(shù)控領(lǐng)域中進(jìn)行靈活變動(dòng)和調(diào)整，以達(dá)到自我學(xué)習(xí)、適應(yīng)、組織、控制和修復(fù)的目的。智能控制技術(shù)理論有模糊控制理論，在數(shù)控領(lǐng)域中對(duì)于控制任務(wù)中信息比較模糊的任務(wù)具有很大的作用。它可以對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的控制進(jìn)行優(yōu)化，還可以尋找運(yùn)行中的數(shù)控機(jī)床故障點(diǎn)，提高了數(shù)控系統(tǒng)安全指數(shù)。

2.智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展離不開智能控制技術(shù)的支撐。機(jī)器人正常的功能實(shí)現(xiàn)通常具有動(dòng)力學(xué)特征。這些特征有非線性、時(shí)變等，需要傳感器信息多樣化，控制系統(tǒng)參數(shù)不斷變化以實(shí)現(xiàn)功能多樣和智能化的控制目標(biāo)。這些技術(shù)和智能控制技術(shù)密切相關(guān)，因此智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。比如機(jī)器人行走的路線和定位跟蹤、信息處理、動(dòng)作控制等都需要智能控制技術(shù)，引入智能控制技術(shù)的機(jī)器人在行走過程中能根據(jù)情況自我學(xué)習(xí)、調(diào)整和適應(yīng)。

3.智能控制技術(shù)在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中有一個(gè)重要的組成部分即交流伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要功能是對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理從而讓設(shè)備執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作，它影響著機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制質(zhì)量、性能效果。交流伺服系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)間改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和負(fù)載擾動(dòng)，系統(tǒng)控制的對(duì)象具有非線性和不確定特征，整體運(yùn)行情況比較復(fù)雜，因此很難獲取精確的數(shù)學(xué)模型公式。如果把智能控制技術(shù)引入到交流伺服系統(tǒng)，則可以改善整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)各項(xiàng)功能指標(biāo)的提高。智能控制技術(shù)中的模糊控制理論還能夠使交流伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，優(yōu)化系統(tǒng)自身的靈敏性，確保系統(tǒng)能夠具有優(yōu)良的抗干擾能力，并具備自我學(xué)習(xí)、控制、調(diào)整的功能。

四、小結(jié)

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制技術(shù)的作用越來越重要。通過智能控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展方向必將是高度的智能化，會(huì)對(duì)各領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展起到重要作用。