機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用研究

洪海霞

摘要：隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，各行各業(yè)的競爭力逐漸加大，市場經(jīng)濟環(huán)境變得日益復雜。在這一經(jīng)濟發(fā)展背景下，各個行業(yè)只有不斷優(yōu)化自身的缺點、完善自己，才能在激烈的競爭中屹立不倒。機電一體化系統(tǒng)是我國應用范圍最廣的系統(tǒng)，對于一個工業(yè)大國來說至關重要，所以對于機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，我們要不斷改進其不足，提高其可靠性與高效性。

關鍵詞：機電一體化系統(tǒng);智能控制;應用

1機電一體化系統(tǒng)與智能控制

1.1機電一體化系統(tǒng)

我們通常所說的機電一體化系統(tǒng)，就是指最近興起的一種用于微電子方面的技術，這個系統(tǒng)有機地對多項技術進行融合，其中就包括了機械、信息、電工、微電子、傳感器等多項技術，依靠包括機械設備、計算機設備與電子元件在內的多項硬件構成，并依賴電子、微機還有通信等多項操作用于系統(tǒng)的軟件構成，管控用于生產(chǎn)的系統(tǒng)還有設備。

我們將大部分應用于機電一體化成品和執(zhí)行一體化的系統(tǒng)稱為機電一體化系統(tǒng)，這個系統(tǒng)主要由五個部分構件所構成，一是信息處理的構件，二是控制的構件，三是用于供應電力的構件，最后還有機械的構件和用于執(zhí)行的構件。這個系統(tǒng)的應用在于可以很大程度的減少能源損耗，提高生產(chǎn)的精細程度。所以可以說是一種綜合性的功能性技術。

1.2智能控制

智能控制，就是在非線性的控制方面，通過基于計算機和通信等多項技術，實現(xiàn)的自動無人化以及智能的控制。在機電一體化系統(tǒng)的諸多組成部分中，智能控制是極為重要的一環(huán)，正是因為智能控制在性能這一方面擁有無與倫比的優(yōu)異性，人們也更加的喜愛智能控制。日常生活中使用機電的一體化系統(tǒng)的智能化控制的現(xiàn)象也愈發(fā)尋常。生產(chǎn)企業(yè)得益于智能化控制，使得他們的運營成本大幅度降低，并且在生產(chǎn)還有管控等過程中的利潤收益都得到了極大的提升。

2機電一體化系統(tǒng)中智能控制的具體應用

2.1機電一體化系統(tǒng)中智能控制在機械制造中的應用

智能控制是當下機電一體化的發(fā)展方向。智能控制可以模擬人的腦力勞動、動作以及專家的一系列智能活動，為我們提供更好的服務。機械制造是機電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一，在機械制造中對智能控制的應用，可根據(jù)智能控制中的數(shù)據(jù)得出相關的結論，可以利用數(shù)學理念以及神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)監(jiān)控整個機械制造的過程，構建動態(tài)、立體的環(huán)境建設模型。智能控制在機械制造中的應用，實現(xiàn)了智能學習、智能診斷、智能監(jiān)控、智能傳感器等方面技術的融合，推動了機械制造的數(shù)字化進程。

2.2機電一體化系統(tǒng)中智能控制在機器人研發(fā)中的應用

智能控制在機器人研發(fā)中的應用越來越廣泛，機器人技術是當下高端技術之一。對機器人行為的控制，核心是要實現(xiàn)動力學控制，動力學理論具有非線性、實時變化性、高內聚性的特點。比如對于雙足行走的機器人，我們可以將其看作動態(tài)二級倒立擺，體現(xiàn)了非線性的特點。在機器人的研發(fā)中還涉及繁雜的傳感器信息數(shù)據(jù)，而機器人的控制系統(tǒng)屬于多變量系統(tǒng)，具有較高的復雜性，要想機器人的平衡行動得到保障，就要同時執(zhí)行多個命令，比如平衡調整命令、躲避障礙命令、規(guī)劃動作命令等。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)由于自身限制無法實現(xiàn)對機器人的全方位控制，而機電一體化系統(tǒng)中智能控制有效地彌補了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的不足。

2.3應用在GPS農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)中

隨著機電一體化系統(tǒng)的不斷完善，農(nóng)業(yè)機械領域也運用了智能控制技術，使農(nóng)業(yè)作業(yè)效率大大提升。要想農(nóng)業(yè)機械的工作更加完美，絕對離不開GPS的應用。使用GPS定位系統(tǒng)，同時利用信息技術，可以將各種氣候、各種地區(qū)的農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)作物的其他信息采集起來，制作數(shù)據(jù)表格來作為農(nóng)業(yè)方面的研究。將信息技術與GPS相結合，使GPS有著更加強大的功能，它可以將農(nóng)業(yè)機械的位置坐標、農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的三維圖像等等以電子信息的形式展現(xiàn)出來。有時候大型農(nóng)業(yè)作業(yè)需要很多的農(nóng)業(yè)機械來集體運作，GPS定位將在這個過程當中發(fā)揮極大的作用。

2.4在數(shù)控領域的應用

對于數(shù)控領域需求來說，數(shù)控機床的控制需求主要是依賴于傳統(tǒng)的經(jīng)典控制來建立部分模型，然而在模糊信息中，對于以往的經(jīng)典控制離亂，沒辦法通過其進行建模，就是因為建模的一個條件是需要高準確度的信息，模糊推理規(guī)則的構建，模糊控制的實現(xiàn)，數(shù)據(jù)精確程度的降低，還有對加工步驟的不斷改善，降低機床對運行環(huán)境的條件都是智能控制的應用。模糊理論，能夠在數(shù)控系統(tǒng)中，通過輕微調節(jié)參數(shù)，有效地提高數(shù)控機床的性能，尤其是在適應性這一方面。而這一理論的基礎，就是一體化系統(tǒng)中的一個部分，即智能控制。

數(shù)控加工在算法方面有許多妙處，而插補計算就是其核心之一，然而在現(xiàn)實的計算過程中我們往往需要取點加工信息，見的最多的加工信息就是包括多個方面，即起點、終點、線型等，在以往的加工系統(tǒng)中，位置軟件在調控增益方面的表現(xiàn)往往不盡人意，依據(jù)現(xiàn)有的技術條件，我們可以憑借人工神經(jīng)網(wǎng)絡的控制，并依靠對智能控制技術的應用，能夠達到極度接近任意困難水平的非線性函數(shù)。而同樣的，機電一體化系統(tǒng)中智能控制技術中的專家系統(tǒng)，還能夠對數(shù)控加工過程中不明確的推理問題進行簡易推理。另一方面，遺傳進化系統(tǒng)也有很大能耐，如對路徑的提早預測，還有對其的動態(tài)反饋和美化加工。

2.5在煤礦機電一體化系統(tǒng)中的應用

在煤炭領域，機械出現(xiàn)故障的概率要遠遠高過其他領域，而這正是因為其工作條件相對惡劣，由此也降低了生產(chǎn)效率，增加了機械的故障發(fā)生概率。但隨智能控制技術的誕生與快速應用，這一問題得到了有效解決，其既在一定程度確保了井下作業(yè)的安全性，而且也確保了開采工作的順利安全進行，為煤炭公司經(jīng)濟效益提供了良好的基礎條件。

3提升機電一體化系統(tǒng)中智能控制的方法

3.1對機電機械本身進行優(yōu)化

機電機械本身的性能與機電一體化系統(tǒng)整體質量息息相關，機械性能的好壞決定機電一體化系統(tǒng)的好壞。為了實現(xiàn)機電器件的優(yōu)化，需要減輕機電材料的重量，或采用密度大的機電材料或采用減小結構改造的方法，使機電材料小型輕便化。機電技術人員在機電一體化系統(tǒng)的構造方面進行改造，從減輕機電材料的重量的角度出發(fā)，去改善機電整體的工作性能。機電一體化這樣的改造，會讓智能控制技術更好地融入其中，更快地實現(xiàn)智能操作，以提高機電器械的運行效率。

3.2優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)的傳感技術和軟件技術

一個優(yōu)秀的機電一體化系統(tǒng)的傳感技術需要優(yōu)秀的傳感器進行幫助，這個傳感器也是檢測機電一體化系統(tǒng)質量的標準之一。傳感技術通過物理、化學、生物效應將機電信息完整的獲取出來并進行整理，為機電技術人員的研究提供了方便。將傳感技術進行優(yōu)化，是為了更好地提高機電一體化系統(tǒng)的抗干擾能力、靈敏程度和實用程度。相對而言，優(yōu)化軟件技術可以提高軟件的工作效率，降低軟件的成本，使軟件硬件很好的結合，同時，優(yōu)化軟件技術也能推動軟件工程的進步。

結論

機電一體化系統(tǒng)中應用智能控制，可以有效提高系統(tǒng)運行效率，發(fā)揮智能控制作用，為其運行賦予智能化。而智能控制技術也可以對系統(tǒng)內部原有技術進行優(yōu)化，使機械生產(chǎn)效率得到提升，這對于我國工業(yè)生產(chǎn)制造有重要意義。

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（作者單位：金程科技有限公司）