淺談機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

【摘要】經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加劇了市場的復(fù)雜化以及競爭化，各個(gè)行業(yè)為了能夠在市場中立于不敗之地，都紛紛進(jìn)行轉(zhuǎn)型。就目前來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)雖已逐步完善，但在實(shí)際操作中還存在一些問題。為了更好的促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，就需要借助智能控制的力量，優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)的操作系統(tǒng)，從而提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；智能控制；應(yīng)用

1、智能控制的概述

1.1智能控制的定義

智能控制系統(tǒng)不僅在機(jī)電一體化制造中可以發(fā)揮重要作用，在與金融、軍事、醫(yī)療、教育、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行結(jié)合時(shí)也能夠取得很大的成就，對(duì)于智能控制而言，在未來應(yīng)用一定是極其廣泛的。智能控制其本質(zhì)指的是在沒有人進(jìn)行干預(yù)的狀況下，可自主自立地驅(qū)動(dòng)相關(guān)智能機(jī)械做到對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效操控的一類自動(dòng)操控技能。其是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行人類智能擬的一類重要范疇，主要針對(duì)比以往傳統(tǒng)控制更加復(fù)雜多樣的操控任務(wù)和目的，給目前中國社會(huì)各大領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣泛的適應(yīng)空間，同時(shí)有效解決了傳統(tǒng)操控不能完成的復(fù)雜體系的操控。以往傳統(tǒng)的操控僅歸屬于智能操控的一個(gè)簡單環(huán)節(jié)，是智能操控最底層的組成部分。智能操控的理論基礎(chǔ)有很多，如主動(dòng)操控論、信息論、人工智能及運(yùn)籌學(xué)等。其屬于一項(xiàng)由多種學(xué)科彼此相互穿插所構(gòu)成的學(xué)科。

1.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7個(gè)方面，即：①其具有組織性特點(diǎn)，核心主要是由高層來進(jìn)行有效控制的；②智能操控具有變構(gòu)造特色；③其智能控制器具備非線性的特點(diǎn)；④智能操控系統(tǒng)可達(dá)到多樣性方針的高性能要求；⑤智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)；⑥智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題；⑦智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。

2、智能控制系統(tǒng)分類

2.1分級(jí)控制

分級(jí)控制是分級(jí)遞階智能控制的簡稱，在這一系統(tǒng)當(dāng)中，其運(yùn)作主要是以自組織控制、自適應(yīng)控制等作為前提來加以實(shí)現(xiàn)的。一般情況下，在分級(jí)控制的古城中，會(huì)有不同方面的控制，包括協(xié)調(diào)級(jí)、組織級(jí)以及執(zhí)行級(jí)，每一集的功效具有獨(dú)特性。

2.2學(xué)習(xí)控制

學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)借助的是對(duì)自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知、辨識(shí)以及調(diào)整，可以利用相關(guān)數(shù)據(jù)信息的循環(huán)輸入處理，從而使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的有效性得到充分的保證；除此之外，在實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)還能夠以部分非預(yù)制信息為參照來進(jìn)行自控。

2.3專家控制

在這一系統(tǒng)當(dāng)中，其本質(zhì)上是將人的知識(shí)、技能以及經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行整合，將其應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的一種重要方式。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，專家控制系統(tǒng)能夠依據(jù)計(jì)算機(jī)當(dāng)中所發(fā)出來的各種指令程序來對(duì)不同的操作相應(yīng)的完成。在專家系統(tǒng)當(dāng)中，一般情況下由于存儲(chǔ)了比較多的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，所以在面對(duì)各種實(shí)際問題的時(shí)候，可以進(jìn)行有效地辨識(shí)從而進(jìn)行處理，提高處理結(jié)果的有效性。

2.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

在當(dāng)前階段中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是應(yīng)用比較廣泛的一種控制系統(tǒng)，在這種智能控制系統(tǒng)當(dāng)中，其結(jié)構(gòu)布設(shè)是以人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為重要參照，利用人工神經(jīng)元、神經(jīng)細(xì)胞來進(jìn)行構(gòu)成的。

3、智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)控領(lǐng)域中應(yīng)用智能控制技術(shù)可以有效彌補(bǔ)系統(tǒng)的技術(shù)性缺陷。眾所周知，高速度、高可靠性及高精度是數(shù)控機(jī)電系統(tǒng)在功能上的基本要求，同時(shí)數(shù)控電機(jī)系統(tǒng)還要求設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中有較高的智能處理能力，其中常見的有模擬、延伸及擴(kuò)展等相關(guān)智能性行為。這里以數(shù)控機(jī)床為例，常規(guī)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中只能按照通過自動(dòng)變成軟件生成的代碼實(shí)現(xiàn)加工過程，根本不能有效規(guī)劃加工運(yùn)動(dòng)，也不能對(duì)加工路徑進(jìn)行預(yù)測，不具備基本的決策功能，此外，系統(tǒng)本身也不能干預(yù)加工過程。而利用智能控制技術(shù)開發(fā)出來的數(shù)控機(jī)床不僅具備了以上各項(xiàng)能力，同時(shí)還具有智能變成、智能監(jiān)控等多項(xiàng)能力，可以真正做到自識(shí)別、自適應(yīng)及自整定等工作。

3.2智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

從當(dāng)前智能控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，機(jī)器人是其應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一，機(jī)器人技術(shù)本身涉及到了很多方面的知識(shí)，機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制是機(jī)器人行為得以實(shí)現(xiàn)的核心所在，這些動(dòng)力學(xué)理論都是乾溝河、非線性及時(shí)變的。這里以兩足機(jī)器人行走為例分析，這種機(jī)器人模型屬于一種非靜定二級(jí)倒立擺的形式，這種架構(gòu)具有非線性的特點(diǎn)。此外，機(jī)器人技術(shù)還涉及到了很多傳感器，這些傳感器信息非常復(fù)雜，其系統(tǒng)本身為多變量系統(tǒng)，同時(shí)需要對(duì)很多任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，例如機(jī)器人的信息融合、自主避障及合作規(guī)劃等，這些任務(wù)利用傳統(tǒng)控制算法都是難以完成的。

3.3智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

交流伺服系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)另外一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，很多機(jī)電一體化系統(tǒng)都會(huì)用到該裝置，應(yīng)用該裝置可以完成電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能直接相關(guān)，可以收交流伺服系統(tǒng)性能直接決定了機(jī)電一體化設(shè)備性能的發(fā)揮。在實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)用矢量控制技術(shù)可以完成交流伺服系統(tǒng)的交流花，其系統(tǒng)非常復(fù)雜，其中涉及到了參數(shù)時(shí)變、負(fù)載擾動(dòng)等部分，其控制參數(shù)均屬于時(shí)變形、非線性，這種情況下應(yīng)用常規(guī)PID根本不能滿足系統(tǒng)在性能上的需求，這時(shí)應(yīng)用智能控制可以在交流伺服系統(tǒng)中以非線性控制方式植入智能控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線調(diào)整，充分保證了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

3.4智能控制在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)械制造是傳統(tǒng)工業(yè)的一部分，近年來隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械制造加工行業(yè)中近年來面臨著很多新的發(fā)展基于，現(xiàn)代機(jī)械制造加工對(duì)加工工程控制提出了更為嚴(yán)格的要求，對(duì)于加工精度的要求也越來越高，這種情況下智能制造系統(tǒng)開始成為整個(gè)機(jī)械制造加工行業(yè)中的主要發(fā)展趨勢。智能制造系統(tǒng)其核心是利用計(jì)算機(jī)來模擬人類的各項(xiàng)活動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)來取代人的腦力勞動(dòng)，應(yīng)用智能制造系統(tǒng)可以按照缺損的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，幫助人類解決加工過程中遇到的問題。在實(shí)際工作中應(yīng)用模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以幫助解決動(dòng)態(tài)環(huán)境建模的有關(guān)問題，同時(shí)利用傳感器技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)整合，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的處理。在該領(lǐng)域中專家系統(tǒng)可以將逆向推理作為反饋機(jī)構(gòu)來使用，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)參數(shù)及控制機(jī)構(gòu)的優(yōu)化?？傊?，智能制造系統(tǒng)可以通過模糊集合與模糊關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息與閉環(huán)系統(tǒng)的整合，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提升智能制造系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力，最終完成在線自動(dòng)識(shí)別的任務(wù)。

結(jié)語：

綜上所述，人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步體現(xiàn)在人腦的智能上，毫無疑問，機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步也體現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上，因此，智能化是它的一個(gè)重要發(fā)展方向，智能控制理論的提出，為其提供了理論依據(jù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，使機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)智能化有了現(xiàn)實(shí)依據(jù)，目前國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)很多智能化的產(chǎn)品。

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作者簡介：

秦楊斌（身份證：522622198312050017），

出生年月：1983年12月，籍貫：湖南衡陽，現(xiàn)在職稱：中級(jí)，研究方向：機(jī)電信息工程。