機電一體化系統(tǒng)中智能控制技術研究

陳英

（長沙民政職業(yè)技術學院，湖南長沙，410004）

0 引言

在工業(yè)生產過程中，機電一體化系統(tǒng)對提高產業(yè)效率方面起到關鍵性作用，隨著工業(yè)產品附加值的不斷增加，對工業(yè)產品精度的要求越來越高，導致工業(yè)生產流程更加的復雜化。傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術已經不能滿足高附加值工業(yè)產品的需求，在這種情況下，智能控制技術應運而生，在機電一體化系統(tǒng)中融入智能控制技術，能夠提升企業(yè)的生產效率，提高工藝水平，制作出的產品更加精細，通過程序的設定，機械設備可以進行自動生產，減少人為的干擾，提高企業(yè)綜合效率。

1 智能控制與傳統(tǒng)控制的區(qū)別

智能控制主要是利用計算機來對人類智能進行模擬，在無人干預的條件下，對智能機器進行驅動，完成比較復雜的控制任務，智能控制的工作重心在于高層控制，完成多樣性的目標。智能控制是對傳統(tǒng)控制理論的進一步延伸，在傳統(tǒng)控制基礎上發(fā)展出的更高效的控制技術。智能控制系統(tǒng)會通過分布式及開放式的結構，系統(tǒng)綜合的對信息進行處理，達到系統(tǒng)某些方面高度自治的要求，使系統(tǒng)能夠做到全局優(yōu)化。智能控制技術綜合了許多與調控方式相關的知識學科，以自動控制理論、人工智能理論等為基礎進行控制技術研究。傳統(tǒng)的控制只能解決單一的線性控制問題，而智能控制技術可以將多層次、不確定模型、非線性等復雜的任務作為控制對象，將環(huán)境及符號的識別以及數(shù)據(jù)庫的設計方面作為重點，更好的運用相關被控對象的控制策略進行對人的智能的模仿。

2 智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的作用

2.1 使流程控制更加簡便

通過智能控制技術，可以對需要加工產品的具體要求進行程序編寫，在智能化的控制下，對產品的生產流程進行簡化，提高單位時間內的生產效率。有了智能控制技術，可以同時對多臺機床進行加工控制，節(jié)省了大量人力操作，對提高企業(yè)生產效率有很大促進作用。

2.2 提高生產工藝水平

隨著機電一體化技術的不斷成熟，對工業(yè)產品的精細程度要求更高，隨著智能控制技術的引進，可以對機床進行更好的控制，生產出高工藝水平的產品，而產品的精度恰好能夠衡量機電一體化的技術水平。

2.3 使工業(yè)生產過程更加緊密

傳統(tǒng)的工業(yè)控制手段不具備智能控制技術，會大大降低生產效率，而通過智能控制技術，可以對產品的生產過程進行統(tǒng)一安排部署，使生產過程更加緊密。智能控制可以非常方便的對產品參數(shù)進行設定，便于在同一機床上生產出不同參數(shù)的產品。

3 機電控制系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)一體化設計

3.1 接口的標準化

一般情況下，不同生產廠商的機械設備連接接口都會存在不同，為了使不同設備之間能夠進行有效對接，需要對接口模塊進行優(yōu)化管理，使機械設備能夠在任何控制系統(tǒng)下操作，接口的標準化能夠實現(xiàn)供應商之間的交流。

3.2 應用的智能化

通過智能化的應用可以使機電一體化的數(shù)據(jù)分析更加準確，有效提升系統(tǒng)工作效率，應用模塊的智能化是機電控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。

3.3 市場拓展網絡化

目前，各類信息大多要通過網絡進行傳播，較以前相比，信息傳播的速度有所提高。機電一體化控制系統(tǒng)需要進一步完善，實現(xiàn)市場拓展的網絡化，運用先進的互聯(lián)網技術來進行系統(tǒng)推廣，對行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義。

4 機電一體化系統(tǒng)中智能控制技術的應用

4.1 有關機床中控制技術的應用

在人們生活質量不斷提高的基礎上，對機電一體化領域智能技術的要求在不斷提高。智能控制不僅可以使控制領域的內容更加豐富，而且可以促進機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展。在數(shù)控機床中融入智能控制技術，運用一些RICS 芯片和CPU控制系統(tǒng)，可以使數(shù)控機床的精度達到相關的規(guī)范標準。設計人員可以運用模塊化的設計方式將數(shù)控系統(tǒng)劃分為幾個模塊，從而預防誤差的產生，提高數(shù)控系統(tǒng)的功能，滿足機電一體化的生產要求。

4.2 機器人領域中智能控制技術的應用

隨著社會經濟的快速發(fā)展，更多的人致力于研究機器人，許多高校以及企業(yè)都在舉辦機器人大賽，通過對機器人進行程序編輯，來完成相關指令的工作。機器人屬于智能化的人類，具有很強的計算能力、辨識能力以及執(zhí)行能力，這一切與人們的智能控制是密不可分的，是機電一體化與智能控制技術相結合的產物。在設計過程中，可以利用智能控制技術與機器人的視覺系統(tǒng)及傳感器相連接，機器人可以通過自身傳感器的感應來繞過障礙物，根據(jù)程序設定的規(guī)劃來進行工作。在行走方面可以對機器人的行走路徑進行智能控制，實時了解機器人的行走情況，為機器人下達行走指令。另外可以通過智能控制技術對機器人的動作艾泰進行控制，保證動作的協(xié)調性與穩(wěn)定性，通過智能化機器人的研究在一定程度上解決了人工勞動力大、效率低等問題。

4.3 機械制造領域中智能控制技術的應用

機械制造領域是機電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，會涉及到智能監(jiān)控與檢查、智能診斷故障、智能傳感器等技術。在傳統(tǒng)的機械制造領域中，人們主要是運用腦力來進行機械制造，隨著科學技術的不斷創(chuàng)新，人們已經開始借助智能控制技術來進行機械生產，通過科學技術來替代腦力勞動，將工作人員的思維融入計算機網絡程序中，通過機器來模仿機械制造相關的工作方式，推動機械制造向數(shù)字化方向發(fā)展。

5 智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的運用優(yōu)勢

在機電一體化系統(tǒng)中，智能控制技術能夠體現(xiàn)諸多優(yōu)勢，首先，通過智能化控制技術的運用能夠完善系統(tǒng)各方面性能，與傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)來講，智能控制系統(tǒng)可以作為微電子工業(yè)以及機械工業(yè)未來的主要發(fā)展方向，通過智能控制技術的應用可以幫助機電一體化系統(tǒng)省去中間模型分析的環(huán)節(jié)，結合外部環(huán)境的變化趨勢來對控制指令進行調控，最終在外部環(huán)境與控制器的共同作用下實現(xiàn)控制作業(yè)的完成，提高機電系統(tǒng)工作的準確度。其次，在提高工作效率方面智能控制技術也能體現(xiàn)不可磨滅的作用，通過智能控制技術，系統(tǒng)能夠快速的進入到工作狀態(tài)，避免由于人工操作的不利因素而造成失誤或損失，影響工作效率。最后，智能控制技術的運用能夠增加機電一體化系統(tǒng)的安全可靠性，只要進行指令輸入，系統(tǒng)便可以根據(jù)指令按照流程進行工作，可以對設備中的結構進行調控，實現(xiàn)對于運作系統(tǒng)的有效智能控制，最大限度的保證機電一體化系統(tǒng)的安全可靠性。

6 我國控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

我國相關行業(yè)的自動化控制系統(tǒng)一般會采用DCS、FCS、PLC 三種控制系統(tǒng)，PLC 可編程控制系統(tǒng)最為常見。PLC 控制系統(tǒng)組成圖如圖1 所示。

圖1 PLC 控制系統(tǒng)組成圖

PLC 控制系統(tǒng)屬于一種制動控制裝置，在微電子技術控制背景下，PLC 控制系統(tǒng)在單臺、多臺設備方面都起到非常重要的作用，目前來看，PLC 控制系統(tǒng)主要從以下幾個方面得到進展。首先，通過提高軟件開發(fā)水平來完善系統(tǒng)的整體性能，PLC+網絡+IPC+CRT 模式將會成為未來發(fā)展的主要趨勢。其次，互操作性需要進一步發(fā)展，根據(jù)國家的要求標準，在程序設計過程中允許第三方軟硬件的技術融合，進一步增強PLC 的功能，所以控制系統(tǒng)的使用范圍會越來越大，占領工業(yè)自動控制的主戰(zhàn)場，通過新型的PLC 控制系統(tǒng)來提高工業(yè)計算的精確度，解決自動化控制系統(tǒng)遇到的難題。最后要不斷加強網絡通訊，網絡通訊是連接控制技術與應用系統(tǒng)的橋梁，在科技不斷進步的背景下，人們對開放性網絡的需求也會越來越激烈，所以需要加強控制系統(tǒng)中的網絡通訊，快速實現(xiàn)系統(tǒng)多項功能。

7 結束語

隨著信息技術的不斷提升，在工業(yè)生產中機電一體化系統(tǒng)的應用逐漸廣泛，而智能控制技術能夠滿足機電一體化系統(tǒng)的高要求標準，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，通過智能技術的應用可以減少人工操作的失誤，可以在智能的操作下驅動程序來完成相應指令。智能控制技術是傳統(tǒng)控制技術發(fā)展改革的必然趨勢，通過計算機技術與網絡通訊技術的結合來促進機電一體化系統(tǒng)穩(wěn)定運行。在未來的發(fā)展過程中，智能控制技術的應用領域會越來越廣泛，改變人們的生產方式與生活質量。