智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

張鵬

摘 要：機(jī)電一體化系統(tǒng)是由多方面技術(shù)組成的，其中包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)是將多種技術(shù)融合在一塊的并且用于實(shí)際的綜合技術(shù)。隨著科技與智能化的高速發(fā)展，人民已經(jīng)不再滿足于傳統(tǒng)方式的機(jī)械化機(jī)電模式，而且傳統(tǒng)的控制技術(shù)也不能滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)的要求，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制是完全符合時(shí)代要求，順應(yīng)時(shí)勢的做法。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的研究人員也期望通過智能控制，達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制目的。本文將對智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行解析。智能控制在機(jī)械制造過程中的應(yīng)用，減少一定的勞動力;智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，提高機(jī)械控制穩(wěn)定性;智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多方面智能控制;智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用，代替部分人工作業(yè)。

關(guān)鍵詞：智能控制 機(jī)電一體化 機(jī)械系統(tǒng) 智能領(lǐng)域

智能控制是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，其包括自動控制、人工智能、信息論、機(jī)械理論和統(tǒng)籌學(xué)等。智能控制彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制理論的許多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可以通知更高難度、更復(fù)雜系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)。智能控制的主要構(gòu)成為遺傳算法控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊系統(tǒng)控制、專家系統(tǒng)控制、分級遞階控制、組合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理論等等。其中遺傳算法控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊系統(tǒng)控制、專家系統(tǒng)控制一直受到機(jī)電一體化系統(tǒng)的廣泛使用，而智能控制的基礎(chǔ)理論知識為運(yùn)籌學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)和控制理論等。將智能系統(tǒng)帶入到機(jī)電一體化系統(tǒng)中可以在很大程度上減少勞動力，許多較為機(jī)械的作業(yè)可以使用智能系統(tǒng)產(chǎn)物也完成。近年來，市場上出現(xiàn)了層出不窮的智能產(chǎn)品，現(xiàn)階段，智能產(chǎn)品在我國的銷量還是非常可觀的。

一.智能控制在機(jī)械制造過程中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械制造系統(tǒng)通過智能控制實(shí)現(xiàn)模擬專家智能活動，延伸或者取代部分的人腦勞動。智能系統(tǒng)通過其特有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)對機(jī)械制造過程中的機(jī)械行為進(jìn)行分析，智能綜合處理問題。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(jì)、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。

二.智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的交流伺服驅(qū)動裝置系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，其是機(jī)電一體化的重要組成部分，驅(qū)動裝置的一種轉(zhuǎn)換部件和裝置，主要將電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械動作，其主要決定控制系統(tǒng)的功能、質(zhì)量以及系統(tǒng)的動態(tài)性能。交流伺服驅(qū)動裝置系統(tǒng)主要應(yīng)用智能控制系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)功能，其可以提高交流調(diào)速系統(tǒng)性能;提高交流伺服系統(tǒng)應(yīng)對一些不確定的因素的能力。從任務(wù)對象及任務(wù)本身出發(fā)，智能控制適用于較高難度、任務(wù)較復(fù)雜的環(huán)境，基本屬于非線性、模型可以具有不確定的情況。智能控制強(qiáng)調(diào)描述數(shù)學(xué)模型、識別環(huán)境和符號、設(shè)計(jì)推理機(jī)和知識庫，而傳統(tǒng)控制則側(cè)重于運(yùn)用傳遞函數(shù)、動力學(xué)方程、運(yùn)動學(xué)方程來描述系統(tǒng)。所以在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的交流伺服驅(qū)動裝置系統(tǒng)中智能系統(tǒng)的作用十分明顯。

三.智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，機(jī)器人是目前我國智能發(fā)展科技創(chuàng)新的先驅(qū)力量，機(jī)器人對其智能控制要求十分嚴(yán)格并且十分精密。傳統(tǒng)控制方法下的機(jī)電一體化并沒有很好的將機(jī)器人徹底無人化，甚至在某些方面上仍然達(dá)不到完全智能。在機(jī)器人領(lǐng)域運(yùn)用智能控制是十分有必要的，從動力學(xué)控制方面，機(jī)器人告別了傳統(tǒng)模式下有線性、固定性和不實(shí)用性的時(shí)代，取而代之的是非線性、時(shí)變和強(qiáng)耦合;再到控制參數(shù)方面的多變量性;傳感器信息上，多信息性;最后到控制任務(wù)的要求方面，多任務(wù)性。可以說，機(jī)器人領(lǐng)域?qū)τ谥悄芸刂频男枨笫鞘铸嫶蟮模瑱C(jī)器人的每一部分都需要有智能控制的參與。例如機(jī)器人的行走路徑規(guī)劃、機(jī)器人姿態(tài)控制等具有智能形態(tài)的選擇。智能控制中的模糊控制、專家系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境建模和檢測、機(jī)器人定位等是機(jī)器人系統(tǒng)中最常用的控制功能。

四.智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的數(shù)控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，數(shù)控系統(tǒng)需要系統(tǒng)性能具有高可靠性、高精度和高速性，同時(shí)要具備可以高效處理擴(kuò)展、延伸和模擬智能行為的處理功能，例如制造網(wǎng)絡(luò)通信、自主學(xué)習(xí)和自主組織的能力、感知加工環(huán)境能力、自規(guī)劃能力等等具有人類工作想法的高智商行為能力。日前，能夠建立清晰的數(shù)學(xué)模型是數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)要求，但在數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中存在一部分無法成功建立數(shù)學(xué)模型的功能，為了更好的將數(shù)控功能體現(xiàn)出來，智能系統(tǒng)被合理的引入到數(shù)控領(lǐng)域中。智能控制中的模糊控制，可以優(yōu)化數(shù)控領(lǐng)域中控制加工過程;模糊推理規(guī)劃，能夠診斷數(shù)控機(jī)床故障;模糊集合理論，可以調(diào)節(jié)并整定數(shù)控系統(tǒng)中的參數(shù)。同時(shí)，智能控制也可以優(yōu)化機(jī)械人系統(tǒng)中的適應(yīng)能力，機(jī)器人系統(tǒng)是將幾種智能系統(tǒng)綜合在一起達(dá)到實(shí)現(xiàn)機(jī)器人可以與人類近似的目標(biāo)，并且它擁有很高的智能性。智能系統(tǒng)在數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用還有很多，例如遺傳進(jìn)化算法，快速尋找數(shù)控系統(tǒng)的最佳加工路徑;預(yù)測和預(yù)算，在數(shù)控系統(tǒng)高速加工時(shí)加強(qiáng)對綜合運(yùn)動的控制，提高穩(wěn)定性。

五.結(jié)束語

當(dāng)前，智能控制的技術(shù)已經(jīng)在很多的工業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域中被得到使用。智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化中有著廣泛的使用，比如在數(shù)控領(lǐng)域、機(jī)器人領(lǐng)域、交流伺服系統(tǒng)領(lǐng)域和機(jī)器制造領(lǐng)域等。機(jī)電一體化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，在很大程度上推動了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是由于工業(yè)生產(chǎn)過程具有多層次、多結(jié)構(gòu)以及各種不確定性使得數(shù)學(xué)建立非常困難，不利于機(jī)電一體化系統(tǒng)的有效控制和管理。智能控制應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)，則可以很好解決這些問題，充分展現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要作用。所謂的機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制指的是機(jī)械設(shè)備在沒有人控制的情況下實(shí)現(xiàn)自主驅(qū)動，為實(shí)現(xiàn)這一目的而開發(fā)的技術(shù)被稱為智能化自動控制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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