智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

魏素俊

(鄭州商業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 450012)

0 引言

機(jī)電一體化是由多個組件共同構(gòu)成，譬如說執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動力和驅(qū)動機(jī)構(gòu)、機(jī)械本體以及傳感器測試等等，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中借助信息技術(shù)能夠控制對應(yīng)的元件，使它們完成規(guī)定的操作。隨著我國的信息化技術(shù)能力的增強(qiáng)，為了更好地滿足企業(yè)生產(chǎn)制造的需求，需要將智能控制技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，從而更好地發(fā)揮出智能控制的價值，避免受到人為因素的影響，智能控制為企業(yè)的生產(chǎn)制造提供了全新的解決思路，有效提升了機(jī)電一體化的性能。

1 智能控制概述

智能控制指的是機(jī)器在運(yùn)行過程中無須人工干預(yù)便能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期控制目標(biāo)的技術(shù)，從某種程度上來說，智能控制也是現(xiàn)代控制理論生產(chǎn)制造中的有效拓展。綜合來說，現(xiàn)階段智能控制的關(guān)鍵內(nèi)容體現(xiàn)在高層控制，對實(shí)際的運(yùn)行過程進(jìn)行有效地組織和規(guī)劃，并作出正確的決策，這樣才能夠解決工作中出現(xiàn)的問題[1]。因此，智能控制也體現(xiàn)出了交叉學(xué)科的特質(zhì)，其中包含系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)以及信息論等，這也是現(xiàn)階段自動控制領(lǐng)域最頂尖的研究成果，面對復(fù)雜的工作環(huán)境，能夠有效地處理信息問題。這套控制系統(tǒng)和企業(yè)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，整體架構(gòu)更加開放，并且可以在無需人工干預(yù)的前提下主動獲取相應(yīng)的內(nèi)容，因此具備優(yōu)異的信息處理能力，在很多企業(yè)中被廣泛地應(yīng)用。此外，智能控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的人工控制相比，在安全性上還具有一定的優(yōu)勢，技術(shù)人員通過程序設(shè)定，可以讓機(jī)器在運(yùn)行過程中完成復(fù)雜的指令，這對于工業(yè)信息化的發(fā)展是具有促進(jìn)作用的。目前，智能控制技術(shù)在應(yīng)用過程中主要是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、分機(jī)控制器以及專家系統(tǒng)等共同組成。其中神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，這套系統(tǒng)借鑒了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)用過程中呈現(xiàn)出了全新的特性，譬如說可以展開并行結(jié)算、可變結(jié)構(gòu)，還具有良好的容錯性，尤其適用于企業(yè)中那些復(fù)雜的指令集控制。專家系統(tǒng)也是智能控制系統(tǒng)的重要組成內(nèi)容，借助專家的知識經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確地描述現(xiàn)象問題，并且該系統(tǒng)有著極為豐富的支撐結(jié)構(gòu)，對于機(jī)械故障的維修和檢驗(yàn)有著良好的應(yīng)用效果[2]。分級控制在工作中主要負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)，使得不同元件之間能夠密切配合，在應(yīng)用過程中需要符合以下幾個條件，分別是自適應(yīng)和自組織控制，只有符合該條件，系統(tǒng)才能夠穩(wěn)定流暢地運(yùn)行。機(jī)電一體化系統(tǒng)在當(dāng)前階段也被人們稱之為機(jī)械電子學(xué)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用了多種技術(shù)，譬如說微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及接口技術(shù)，技術(shù)人員將這些技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，從而打造出完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)在社會生活中也有著非常廣泛地應(yīng)用，這套系統(tǒng)主要是由以下幾種要素共同組成，如感知要素、結(jié)構(gòu)要素、智能要素以及運(yùn)動要素等。

2 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 機(jī)械制造領(lǐng)域

機(jī)械制造對于我國的社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響，作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，機(jī)械制造的水平從某種程度上也反映著我國目前工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和水平。當(dāng)前階段，對于工業(yè)領(lǐng)域來說，最頂尖的機(jī)械制造技術(shù)就是智能控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的結(jié)合，該技術(shù)在企業(yè)的生產(chǎn)制造中有著大量的應(yīng)用，能夠顯著降低工人的工作負(fù)擔(dān)[3]。此外，智能控制技術(shù)還能夠?qū)θ祟惖闹w活動進(jìn)行模仿，從而使得生產(chǎn)企業(yè)的機(jī)械制造變得更加智能。智能控制技術(shù)可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎以及系統(tǒng)的算法來模擬制造的過程，在生產(chǎn)過程中借助傳感器及時獲取有用的信息，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)展開修改，從而實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化地控制。智能控制技術(shù)在應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)全過程的監(jiān)控，技術(shù)人員按照企業(yè)的生產(chǎn)流程編寫對應(yīng)的生產(chǎn)程序，在這過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會被監(jiān)控系統(tǒng)捕捉到，并將這些信息傳送到控制中心，最后是由控制中心來完成最終信息的處理和分析，結(jié)合實(shí)際的情況，對生產(chǎn)過程中的參數(shù)展開調(diào)整，并作出科學(xué)合理的決策。此外，智能控制系統(tǒng)在故障檢測和診斷過程中也發(fā)揮著重要的價值，借助各種精密的傳感器和監(jiān)控檢測技術(shù)，企業(yè)在展開機(jī)械生產(chǎn)時，能夠及時地發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，并且這些安全隱患被傳感器捕捉后也會發(fā)出警報(bào)，并結(jié)合具體的故障類型采取針對性的處理措施，避免企業(yè)出現(xiàn)重大的安全事故，確保企業(yè)的生產(chǎn)活動能夠安全高效地開展。

2.2 數(shù)控領(lǐng)域

機(jī)床是企業(yè)展開工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是能夠展開自動控制的機(jī)床，技術(shù)人員按照工業(yè)生產(chǎn)要求編寫對應(yīng)的生產(chǎn)程序，借助這些程序和代碼，機(jī)床在工作過程中能夠執(zhí)行對應(yīng)的命令。對于數(shù)控機(jī)床來說，智能化和信息化也是其未來的發(fā)展方向。特別是當(dāng)前社會階段，人們對于產(chǎn)品的加工精度要求越來越嚴(yán)格，智能控制能夠很好地滿足這個需求，因此，在數(shù)控領(lǐng)域有著非常廣泛地應(yīng)用。生產(chǎn)企業(yè)借助智能控制技術(shù)，能夠?qū)C(jī)床的生產(chǎn)工藝進(jìn)行針對性地優(yōu)化，并調(diào)整內(nèi)部的相關(guān)參數(shù)，從而快速地判斷出數(shù)控機(jī)床存在的問題。因此，智能控制適用于企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)，能夠顯著提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，并提升產(chǎn)品加工的質(zhì)量，使得工業(yè)產(chǎn)品有著更高的精確度，加工設(shè)備的適應(yīng)性和靈活性也會更高。

2.3 機(jī)器人領(lǐng)域

機(jī)器人制造是我國工業(yè)體系的重要組成內(nèi)容，也是體現(xiàn)我國工業(yè)水平的標(biāo)志，目前機(jī)器人主要分為兩大類，一類是工業(yè)機(jī)器人，另一類則是移動機(jī)器人。從工作內(nèi)容的復(fù)雜性來說，移動機(jī)器人生產(chǎn)制造難度更高，和工業(yè)機(jī)器人的工作環(huán)境存在明顯的差異，移動機(jī)器人需要在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行工作，并且在工作過程中，技術(shù)人員需要規(guī)劃行走路徑以及躲避障礙物，對其展開精準(zhǔn)地控制，移動機(jī)器人才能夠高效地開展工作[4]。智能控制技術(shù)在機(jī)器人制造過程中有著大量的應(yīng)用，借助智能控制技術(shù)能夠精準(zhǔn)地控制機(jī)器人的感知，并使它們做出正確的信息判斷，在這過程中技術(shù)人員可以融入大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，使得機(jī)器人能夠展開經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及自我學(xué)習(xí)。目前，智能機(jī)器人主要在以下領(lǐng)域應(yīng)用了智能控制技術(shù)。借助各種先進(jìn)的傳感器收集有用的信息，在信息搜集過程中，需要及時排除干擾性因素，并將這些有價值的信息傳遞給處理器，經(jīng)過中央處理器的分析和判斷，可以將機(jī)器人的動作意圖以及執(zhí)行命令結(jié)合起來，并將其轉(zhuǎn)變成可執(zhí)行的命令，該指令的發(fā)出需要借助智能控制技術(shù)方可實(shí)現(xiàn)，從這個角度來說，智能控制技術(shù)有效地促進(jìn)了機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

2.4 智能控制在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著我國改革開放的深入以及社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會大眾對于生活的品質(zhì)提出了更高的要求，在這種環(huán)境下，智能化建筑逐漸引起了人們的重視和關(guān)注，這也使得智能控制技術(shù)在建筑領(lǐng)域有著更加廣泛地應(yīng)用[5]。對于當(dāng)前社會階段，智能控制技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個方面，空調(diào)系統(tǒng)以及照明通信系統(tǒng)。對于照明通信系統(tǒng)來說，智能控制技術(shù)使得小區(qū)和主體聯(lián)系變得更加緊密，二者之間能夠?qū)崿F(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)通信，并且可以實(shí)時監(jiān)控線路的運(yùn)行情況，一旦檢測到異常信息，便會發(fā)出預(yù)警并做出精準(zhǔn)的維修反應(yīng)，增強(qiáng)照明系統(tǒng)的安全系數(shù)。此外，智能控制技術(shù)還能夠?qū)π^(qū)的照明時間以及照明區(qū)域進(jìn)行精確化地控制，有效降低了能源浪費(fèi)，使人們的生活變得更加便捷。此外，智能控制技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中也有著廣泛的應(yīng)用，借助智能調(diào)節(jié)器，能夠精準(zhǔn)地模擬出不同季節(jié)的環(huán)境溫度，并智能地調(diào)節(jié)空調(diào)中的溫度，使得屋內(nèi)保持良好的空氣質(zhì)量，這也和我國的低碳環(huán)保的發(fā)展理念相契合。如今，智能控制技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和場景不斷拓展，使得人們的生活方式也發(fā)生了改變。

3 結(jié)語

智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化中有著十分廣泛的應(yīng)用，借助該技術(shù)能夠顯著提升企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)效率，并減少能源的排放，因此有著重大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。當(dāng)前階段智能控制技術(shù)主要應(yīng)用在機(jī)械制造領(lǐng)域和數(shù)字制造領(lǐng)域等，借助該技術(shù)使得工業(yè)生產(chǎn)變得更加安全和高效，對我國的現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展發(fā)揮著重要的推動作用。