探討智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用前景①

張繼光

【摘 ?要】敘述了機(jī)電一體化系統(tǒng)、智能控制的概述及定義，探討了機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景及智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能控制;機(jī)電一體化系統(tǒng);應(yīng)用;

1機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景

1.1煤礦機(jī)械

增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化可把有關(guān)煤炭生產(chǎn)的各種機(jī)械與技能科學(xué)的進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，同時(shí)將其在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行綜合應(yīng)用。這些機(jī)械與技能有很多種，主要包括：微電子技能、傳感器技能、信息變換技能、電子電工、接口技能等。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可依據(jù)煤炭企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)及技能要求對(duì)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，或?qū)δ承┘夹g(shù)技能進(jìn)行改革完善。同時(shí)，應(yīng)用機(jī)電一體化還可借助智能化的操控系統(tǒng)從而不斷增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，有效提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。

1.2有效提高煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)效益

機(jī)電一體化本身具有很多特性，采煤機(jī)械具備良好的牽引能力便是其中之一。在煤礦的采煤過(guò)程中，采煤機(jī)行走時(shí)可為其提供較大的牽引力，幫助其有效攻克移動(dòng)前進(jìn)過(guò)程中遇到的阻力，同時(shí)還可在采煤機(jī)變頻降速時(shí)進(jìn)行有效制動(dòng)。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可把煤礦企業(yè)的能量、物流及信息融為一體，從而進(jìn)一步提升整個(gè)煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)能力，有利于煤礦企業(yè)在不久的將來(lái)走向高效、安全及可持續(xù)發(fā)展道路。

2智能控制的概述及定義

2.1智能控制的含義

智能控制其本質(zhì)指的是在沒(méi)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(guó)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(jiǎn)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。

2.2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：a）其具有組織性特點(diǎn)，核心主要是由高層來(lái)進(jìn)行有效控制的;b）智能操控具有變構(gòu)造特色;c）其智能控制器具備非線性的特點(diǎn);d）智能操控系統(tǒng)可達(dá)到多樣性方針的高性能要求;e）智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點(diǎn);f）智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題;g）智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。

2.3智能控制的基本類型

智能控制的基本類型主要包括以下7個(gè)方面，即：a）專家操控體系（ExpertSystem）;b）進(jìn)化核算與遺傳算法;c）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系;d）組合智能操控辦法;e）分級(jí)遞階操控體系;f）復(fù)合（混合）或集成操控;g）學(xué)習(xí)操控體系。

2.4智能控制的發(fā)展趨勢(shì)

這些年，智能操控技能在世界上很多國(guó)家都取得了較大的發(fā)展，甚至很多已進(jìn)入實(shí)用化及工程化的時(shí)期。不過(guò)智能操控技能作為一種新式的理論技能，目前依然處于發(fā)展階段。但伴隨著計(jì)算機(jī)技能及人工智能技能的快速成長(zhǎng)，智能操控也一定會(huì)在不久的將來(lái)走進(jìn)一個(gè)屬于它的新時(shí)期。機(jī)電一體化系統(tǒng)中往往會(huì)應(yīng)用很多技能，其中最常用的便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家體系及遺傳算法等相關(guān)技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。而目前機(jī)電一體化方面未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)便是廣泛使用智能控制系統(tǒng)，因?yàn)槠渚邆浜芏嗔己玫奶匦?，有利于機(jī)電一體化健康發(fā)展，如其具備極強(qiáng)的適應(yīng)性、組織性功能及學(xué)習(xí)功能等。

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)電一體化系統(tǒng)機(jī)械制造過(guò)程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中包括很多環(huán)節(jié)，其中機(jī)械制造便是重要的環(huán)節(jié)之一，把計(jì)算機(jī)輔佐技能和智能操控技能進(jìn)行有機(jī)融合的技術(shù)便是目前最領(lǐng)先的機(jī)械制作技能，往智能控制方向發(fā)展，借助科學(xué)的計(jì)算機(jī)技能來(lái)代替部分腦力勞動(dòng)，來(lái)模仿人們有關(guān)機(jī)械制作的行動(dòng)，這是其最終的意圖目標(biāo)。

同時(shí)，智能操控技能可借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系的核算方式來(lái)動(dòng)態(tài)模擬制作機(jī)械的詳細(xì)過(guò)程。對(duì)所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳感器融合技能來(lái)進(jìn)行預(yù)處理，然后操控修正模式中的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。智能操控在機(jī)械制作中的應(yīng)用環(huán)節(jié)有很多，其中主要包含以下幾種：智能學(xué)習(xí)、智能監(jiān)控與檢查、智能診斷機(jī)械故障及智能傳感器等。

3.2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

伴隨著中國(guó)社會(huì)主義科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各大領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)控技能也逐漸有著越來(lái)越高的要求標(biāo)準(zhǔn)，不但需要其實(shí)現(xiàn)很多智能功能，還需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，從而促使其數(shù)控技能完成智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫(kù)及智能編程等意圖，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用智能操控技能就可完成這些任務(wù)。

3.3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

機(jī)器人在動(dòng)力系統(tǒng)中存在很多自身的特點(diǎn)，如時(shí)變性、強(qiáng)耦合及非線性等，而多邊變性及多任務(wù)性是機(jī)器人在控制參數(shù)的系統(tǒng)容易體現(xiàn)的特征。這些特點(diǎn)有利于智能操控技能的使用?，F(xiàn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中使用智能操控技能主要體現(xiàn)在下面四大環(huán)節(jié)：a）機(jī)器人在視覺(jué)處理及多傳感器信息融合這兩方面能實(shí)現(xiàn)智能操控;b）可智能控制機(jī)器人的手臂動(dòng)作及相關(guān)姿態(tài);c）經(jīng)過(guò)專家操控體系可科學(xué)定位、建模、計(jì)劃及監(jiān)測(cè)機(jī)器人所處的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，從而進(jìn)行相關(guān)的控制及探究;d）可以智能控制跟蹤機(jī)器人的行走軌跡及走路等。

3.4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)環(huán)節(jié)，即：a）能智能操控建筑物內(nèi)的空調(diào)，例如能智能控制有關(guān)空調(diào)的風(fēng)閥，不僅能有效保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量，還能大幅度減少浪費(fèi)能量的現(xiàn)象發(fā)生;同時(shí)還可經(jīng)過(guò)比例積分來(lái)對(duì)其閉環(huán)方法進(jìn)行調(diào)整，從而有效設(shè)置在冬季和夏季時(shí)空調(diào)的使用模式;b）可經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和通信實(shí)現(xiàn)智能操控所有照明系統(tǒng)，如智能操控照明體系的節(jié)能、照明時(shí)刻及照明邏輯等。

3.5智能控制在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦機(jī)械所處工作環(huán)境一般情況下比較惡劣，往往都是在井下進(jìn)行作業(yè)，從而導(dǎo)致煤礦機(jī)械容易被惡劣的環(huán)境侵襲，同時(shí)還可能會(huì)遭受各種采煤沖擊及振動(dòng)的干擾。由此可知，井下作業(yè)具有某種程度的危險(xiǎn)性，同時(shí)還需要煤礦機(jī)械能適應(yīng)各種環(huán)境并達(dá)到高產(chǎn)的要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)就可將井下作業(yè)的危險(xiǎn)性大幅度降低，從而在某種程度上確保其安全性。

4結(jié)語(yǔ)

由20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，機(jī)電一體化系統(tǒng)已逐步開(kāi)始往智能控制方向發(fā)展。針對(duì)智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)講解，闡述了有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述定義、原則要求、基本內(nèi)容及組成要素等。介紹了智能操控的概述及定義、基本類型、發(fā)展趨勢(shì)及基本特征。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中很多領(lǐng)域都可使用智能控制系統(tǒng)，如：煤礦機(jī)電、機(jī)器人領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、統(tǒng)建筑工程及機(jī)械制造過(guò)程等。

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（作者身份證號(hào)碼：130102199008192413）