關(guān)于機(jī)電一體化中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

盧廣超 王婧倫

【摘 ?要】機(jī)電一體化技術(shù)是指將機(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)融合在一塊的并且用于實(shí)際的綜合技術(shù)。隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制的技術(shù)水平要求越來(lái)越高，原來(lái)的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)的要求，因此，人們開(kāi)始將目光投向發(fā)展比較迅速的智能控制，期望通過(guò)智能控制，達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制目的。因此，本文將分析智能控制的特點(diǎn)和主要方法，探討智能控制如何在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到應(yīng)用，從而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制。

【關(guān)鍵詞】智能控制;機(jī)電一體化;應(yīng)用

隨著當(dāng)代中國(guó)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，其中機(jī)電一體化系統(tǒng)也來(lái)到了屬于它的時(shí)期。包含了機(jī)械、信息、電子等技術(shù)的機(jī)電一體化已經(jīng)形成了一個(gè)系統(tǒng)，這明顯的提高了對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化一體控制，完善了我國(guó)的機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)。隨著人們不斷提高的機(jī)電運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的地位也越來(lái)越高，它使我國(guó)的機(jī)電一體化完成了大跨度的飛躍，邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。所以本文會(huì)從機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)和智能控制在機(jī)電一體化中的作用，來(lái)分析智能控制技術(shù)在我國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的介紹

我們的機(jī)電一體化系統(tǒng)又名機(jī)械電子學(xué)，是一門剛剛興起的電子技術(shù)，是將多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，比如機(jī)械技術(shù)，信息技術(shù)，微電子技術(shù)及傳感器技術(shù)和電工技術(shù)等多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，多項(xiàng)技術(shù)結(jié)合到一起組成了完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化中硬件設(shè)備為機(jī)械，計(jì)算機(jī)，電子等基礎(chǔ)設(shè)備，軟件構(gòu)成為電子，通信和計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)，硬件、軟件相結(jié)合進(jìn)行對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理和操作。機(jī)電一體化是一項(xiàng)功能化的綜合性技術(shù)，機(jī)電一體化的應(yīng)用在很大程度上減少了不同設(shè)備間的“間隔”，也大大減少了設(shè)備的能耗，從而使工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度和精度都得到很大的提升。

2關(guān)于智能控制的介紹

之所以稱為智能控制，其主要依賴為計(jì)算機(jī)，通訊等科學(xué)技術(shù)，即計(jì)算機(jī)模擬人類的大腦來(lái)對(duì)機(jī)器進(jìn)行自主控制，進(jìn)而使目標(biāo)按規(guī)定完成指定操作的科學(xué)技術(shù)。作為機(jī)電一體化中重要的組成一員，智能控制從出現(xiàn)在人們視野中開(kāi)始，就越來(lái)越受到重視，在機(jī)電一體化中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在機(jī)電一體化中，智能控制極大地降低了人力資源的使用，節(jié)約了工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)管理成本，并且提高了生產(chǎn)效率，更增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 智能控制在機(jī)械制造過(guò)程中的應(yīng)用

智能加工技術(shù)是利用智能束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門技術(shù)，而智能如工藝研究之所以光器是智能加工技術(shù)應(yīng)用的前提條件。機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，當(dāng)前最先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)就是將智能控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有機(jī)結(jié)合，向智能機(jī)械制造技術(shù)的方向發(fā)展。其最終目標(biāo)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)取代一部分腦力勞動(dòng)，從機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程論文而模擬人類制造機(jī)械的活動(dòng)。同時(shí)，智能控制技術(shù)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊系統(tǒng)計(jì)算的方法對(duì)機(jī)械制造的現(xiàn)狀進(jìn)行動(dòng)態(tài)地模擬，通過(guò)傳感器融合技術(shù)將采集的信息進(jìn)行預(yù)處理，從而修改控制模式中的參數(shù)數(shù)據(jù)。在此過(guò)程中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的并行處理與學(xué)習(xí)功能將一些殘缺不全的信息進(jìn)行有效處理，利用模糊系統(tǒng)所特有的模糊關(guān)系與模糊集合等特征，可以將一些模糊的信息集合到閉環(huán)控制中的外環(huán)決策機(jī)構(gòu)來(lái)選取相應(yīng)的控制動(dòng)作。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用領(lǐng)域包括：機(jī)械故障智能診斷、機(jī)械制造系統(tǒng)的智能監(jiān)控與檢測(cè)、智能傳感器及智能學(xué)習(xí)等。

3.2 智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

通常情況下，動(dòng)力學(xué)中的機(jī)器人表現(xiàn)出的是非線性的、強(qiáng)耦合，而且變化具有不穩(wěn)定的特征，由于信息量繁多而龐大，并且控制參數(shù)較多，需要通過(guò)智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在處理信息和參數(shù)的靈敏和快捷化。當(dāng)前，智能控制技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域中的各個(gè)方面，在動(dòng)力學(xué)方面，機(jī)器人是非線性、時(shí)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(guò)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(cè)、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，人們可以綜合運(yùn)用幾種智能控制技術(shù)，例如機(jī)器人行走時(shí)可以主動(dòng)的避讓障礙物，還可按照規(guī)定的路徑行走，其中機(jī)器人手臂可按指令完成相應(yīng)預(yù)期動(dòng)作。以上這些內(nèi)容，都是采用了計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，由此可見(jiàn)智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用也趨于成熟。

3.3機(jī)械制造中智能控制的應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)往往因技術(shù)水平的限制而始終在質(zhì)量、數(shù)量、樣式創(chuàng)新上存在一系列的弊端，然而在應(yīng)用智能控制后，機(jī)械生產(chǎn)制造便拓寬了一條新的發(fā)展之路，智能控制可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的搜集、統(tǒng)計(jì)等構(gòu)建一系列的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)繼而對(duì)機(jī)械制造過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)有效的解決，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)械制造的進(jìn)度與狀況，這樣不僅能保障機(jī)械制造的質(zhì)量，還能夠進(jìn)一步提高機(jī)械生產(chǎn)的效率，為企業(yè)單位帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4應(yīng)用在數(shù)控領(lǐng)域

隨著我國(guó)科技和社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)由此也面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對(duì)于數(shù)控技術(shù)來(lái)說(shuō)，它需要實(shí)現(xiàn)多種的智能功能，同時(shí)還需要進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸出更多新的智能功能。通過(guò)數(shù)控技術(shù)可以有效建立起智能數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還能完成智能編程和智能監(jiān)控目標(biāo)。比如，通過(guò)專家系統(tǒng)可以更好地對(duì)數(shù)控領(lǐng)域中存在的算法不明確和結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行綜合性、科學(xué)的反省，并通過(guò)推理演化，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)中的數(shù)控故障問(wèn)題等進(jìn)行合理的推理，這樣可以更好地得到實(shí)現(xiàn)進(jìn)行數(shù)控機(jī)械維修的策略。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，我國(guó)正處于生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的重要階段，科學(xué)技術(shù)水平也離不開(kāi)不斷地轉(zhuǎn)變，如今智能化這項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用變得十分廣泛。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能化亦是如此。本文就在機(jī)電一體化中，智能控制在數(shù)控方面、機(jī)械制造方面、機(jī)器人方面以及建筑工程方面等四項(xiàng)中的多種應(yīng)用進(jìn)行分析，機(jī)電一體化的智能化使自身完成了本質(zhì)上的跨越。智能控制在機(jī)電一體化中的廣泛應(yīng)用大大的提高了國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程和生產(chǎn)的效率，解決了在生產(chǎn)過(guò)程中的多種不穩(wěn)定因素，節(jié)約了其在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的運(yùn)行成本，從而提高了國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提高了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平。

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