智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

董兆友

（東南大學 江蘇省鹽城市 224001）

現代工業(yè)生產領域的迅速發(fā)展，不僅為機電一體化系統(tǒng)的應用和普及提供了強有力的支持，而且除油劑了工業(yè)生產效率和質量的全面提升。特別是在工業(yè)產品附加值不斷增加以及社會各界對產品精度要求日益提高等飲食的影像學，工業(yè)生產流程的復雜程度也隨之近一步提高。由于傳統(tǒng)工業(yè)控制技術已經無法滿足工業(yè)生產對機電一體化系統(tǒng)功能方面提出的要求。所以，加大智能控制技術研究和應用的力度，不僅最大限度的降低了人為因素對工業(yè)生產產生的影響，同時為復雜設備提供了新的控制方式解決問題，促進了機電一體化系統(tǒng)運行性能的有效提升。

1 智能控制概述

所謂智能控制指的就是在無人干預的情況下，應用的一種能夠自主驅動智能機器實現控制目標的自動化控制技術，該技術作為對現代控制理論深度與廣度上的擴展，促進了工業(yè)生產效率和質量的全面提升。通俗的講，高層控制作為智能控制的核心，主要是通過對實際運行環(huán)境或過程組織、決策以及策劃的方式，解決系統(tǒng)運行過程中存在的問題，這種交叉學科最顯著的特點就是將運籌學、信息論、系統(tǒng)工程等各個學科的內容緊密的融合在一起，是當前解決復雜環(huán)境下信息處理問題最重要的自動控制技術。這種智能控制技術與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，這孩子能控制系統(tǒng)不僅整體構成具有顯著的開放性特點，同時可以根據系統(tǒng)運行的要求自動獲取相應內容，體現出了其在優(yōu)質信息處理方面的優(yōu)勢，因此被廣泛應用于工業(yè)企業(yè)的生產過程中。智能控制與以往的人工操作相比安全性與可靠性也相對更高，操作人員在實際操作的過程中，通過預設程序的方式即可完成危險動作操作的指令，圖1 為智能控制流程，該技術的發(fā)展和應用對于現代工業(yè)產業(yè)的發(fā)展有著極為重要的意義。

2 智能控制在機電一體化系統(tǒng)中運用的優(yōu)勢

機電一體化實際上就是人們常說的機械電子工程，這種將機械與微電子技術緊密融合在一起的技術，不僅是現代工業(yè)發(fā)展的關鍵，而且在降低工業(yè)生產能耗、提高工業(yè)生產精度等各方面都發(fā)揮著至關重要的作用。智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的推廣和應用，要求操作人員只需按照工業(yè)生產要求編寫相關程序，即可實現同時控制多臺加工機床運行的目的，不但節(jié)省了工業(yè)生產的人力資源成本，同時簡化了工業(yè)生產操作的流程，促進了工業(yè)生產效率與質量的全面提升。智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的推廣和應用，最大限度的減少了人為操作失誤對工業(yè)生產加工質量產生的影響，操作人員根據工業(yè)生產的要求，輸入相關操作指令，機電一體化系統(tǒng)即可自行調整和操控運行程序，確保了工業(yè)產品生產的質量，提升了機電一體化系統(tǒng)運行的可靠性與安全性，為企業(yè)經濟效益的提高奠定了堅實的基礎。此外，智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的推廣和應用，不但實現了統(tǒng)一部署工業(yè)生產過程的目的，而且將工業(yè)生產各個環(huán)節(jié)緊密的結合在一起，滿足了不同產品生產的要求，促進了工業(yè)產品生產質量和效率的全面提升，為工業(yè)生產領域的創(chuàng)新升級指明了方向。

圖1：智能控制流程

3 智能控制系統(tǒng)類別

3.1 分級控制系統(tǒng)

分級控制也就是分級遞階智能控制，這種控制方式在實際運行的過程中，主要是利用機電一體化系統(tǒng)的自適應控制、自組織控制等功能，從組織、協(xié)調以及執(zhí)行等幾方面對機電一體化系統(tǒng)的運行進行高效控制。

3.2 學習控制系統(tǒng)

機電一體化系統(tǒng)中的學習系統(tǒng)主要是通過分析辯知事物內部結構的方式，調整機電一體化系統(tǒng)的運行模式，確保系統(tǒng)在實際運行過程中及時的分析和處理接受到的信號，并以此為基礎做出準確的判斷和預測，確保機電一體化系統(tǒng)始終處在最佳的運行狀態(tài)。

3.3 專家控制系統(tǒng)

專家系統(tǒng)就是將專業(yè)操作人員的經驗、知識等輸入至計算機系統(tǒng)中，然后將輸入信息與機電系統(tǒng)化系統(tǒng)自身的技能緊密融合在一起，確保整個系統(tǒng)按照預定的程序指令運行。由于專家控制系統(tǒng)中具有龐大的理論知識體系，所以，促進了智能系統(tǒng)問題處理效率和質量的全面提升。

3.4 神經網絡系統(tǒng)

神經網絡控制系統(tǒng)作為當前機電一體化系統(tǒng)中應用最廣泛的控制系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)名稱的分析就可以發(fā)現，該機型作為模仿真人的網絡系統(tǒng)構造之一，因為具有人類神經系統(tǒng)的框架，促進了機電一體化系統(tǒng)運行安全性與穩(wěn)定性的全面提升。所以，針對該技術的研究和應用已經成為了機電一體化技術領域發(fā)展的重要工作之一。

4 智能控制技術在機電一體化設備之中的應用

4.1 在數控系統(tǒng)之中的應用

隨著工業(yè)生產對零部件加工過程中數控系統(tǒng)運行速度與可靠性要求的不斷提高，工業(yè)生產過程中數控系統(tǒng)的知識處理能力也得到了進一步的提高。比如，工業(yè)生產中自主決策技術的應用，所謂自主決策就是在工業(yè)產品加工生產的過程中，合理規(guī)劃產品加工路徑，然后通過自主學習的方式提高數控系統(tǒng)運行的能力和效率，確保工業(yè)生產的順利進行。由于傳統(tǒng)的控制理論和技術已經無法有效控制現代數據系統(tǒng)中應用的各種功能模塊，再加上這種多模塊控制和運行方式，在建立準確數學模型的過程中，存在著很多模糊的信息。所以操作人員只需要合理運用智能控制理論即可輕松的解決機電一體化系統(tǒng)運行過程中存在的各種問題，促進了工業(yè)生產效率和質量的全面提升。另外，神經網絡控制技術作為當前數控系統(tǒng)中應用最廣泛的另一種智能控制技術，該技術在數控系統(tǒng)中主要發(fā)揮著查補計算機和數控系統(tǒng)中缺陷的作用，提高數控系統(tǒng)運行過程中的增益調節(jié)性能，確保了零部件加工的精確度，為工業(yè)生產企業(yè)經濟效益的提升奠定了堅實的基礎。

4.2 智能控制在機器人領域的應用

機器人在運行過程中的姿態(tài)控制不僅涉及到的復雜的非線性和時變問題，同時其運行姿態(tài)還涉及到了不同的控制任務。智能控制技術在工業(yè)機器人姿態(tài)控制中的應用，對于機器人運動姿態(tài)控制效果的提升有著極大的促進作用。另外，智能控制技術在機器人自主學習、信息處理、環(huán)境適應等各方面的應用，雖然從機器人發(fā)展的角度上實現了人們有效控制機器人運行的設想，但是人們也必須深刻的認識到，機器人在發(fā)展過程中出現的很多控制問題，也在一定程度上推動了智能控制理論的發(fā)展和應用，這些都進一步說明了，這兩種學科在實際應用的過程中，實際上存在著相互成就和彼此推動的關系。

4.3 智能控制在機械制造之中的應用

智能制造口號的提出和應用，為機電一體化系統(tǒng)在制造領域的推廣和應用奠定了堅實的基礎，隨著各種機電一體化設備逐步取代傳統(tǒng)人工操作方式迅速進入到機械制造的行業(yè)中。計算機技術與軟件技術也進入了新的發(fā)展階段。比如，經典的機械設計理論與機械加工工藝與計算機輔助技術的緊密結合，更是以智能控制技術為核心構成了新一代的機械制造技術。由于這種全新的機械制造技術，在取代人類在機械設計與制造過程中發(fā)揮著至關重要的作用。所以，機械制造過程中利用模糊數學理論與審計網絡模型進行工業(yè)產品生產過程和生產環(huán)境建模的構建，促進了工業(yè)產品生產質量和效率的全面提升。如圖2所示。

4.4 智能控制技術在交流伺服系統(tǒng)之中的應用

交流伺服系統(tǒng)是構成機電一體化設備的核心之一，其在機電一體化系統(tǒng)運行過程中主要發(fā)揮著將電信號轉化為定量機械運動信號的作用，所以交流伺服系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與否對于機電系統(tǒng)動態(tài)特性與功能的發(fā)揮有著決定性的影響。隨著我國電子技術的不斷發(fā)展和應用，機電一體化系統(tǒng)中應用的交流伺服系統(tǒng)復雜程度也越來越高，再加上影響交流伺服系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的因素眾多，所以導致交流伺服系統(tǒng)在實際運行過程中出現了很多無法有效控制的參數。如果將智能控制系統(tǒng)中的理念引入到機電一體化系統(tǒng)中的話，不僅徹底解決了交流伺服系統(tǒng)運行過程中出現的穩(wěn)定性較差的問題，而且促進了機電一體化系統(tǒng)運行效率的大幅度提升。

4.5 智能控制技術建筑工程中的應用

圖2

社會經濟迅速發(fā)展以及人們生活水平的日益提高，為智能控制技術在建筑工程中的推廣和應用提供了新的契機。目前，智能控制技術在建筑機電一體化系統(tǒng)中的應用主要包括了以下幾方面：首先，照明通信系統(tǒng)。智能控制技術在建筑照明通信系統(tǒng)中的應用，主要是利用互聯網通信，實時動態(tài)的監(jiān)控建筑工程中每一位用戶通信線路運行的實際情況，如果發(fā)現通信系統(tǒng)線路發(fā)生故障后，實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)就會迅速準確的發(fā)出報警信息，以便于維修人員及時的進行故障的排查和維修，確保了通信線路的安全穩(wěn)定運行。此外，借助智能控制技術對建筑照明區(qū)域、時間等進行自動化的控制，不但有效降低了照明系統(tǒng)的電力能源消耗，而且為人們的生活提供了便利。其次，智能控制技術在空調系統(tǒng)中的應用。智能控制技術在建筑空調系統(tǒng)中的應用，主要是利用比列積分調節(jié)器閉環(huán)，模擬四季環(huán)境問題，然后進行空調風閥的智能化控制，從而達到改善空氣質量，降低能源消耗的目的。

5 結語

總之，智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的推廣和應用，不僅促進了企業(yè)生產效率、安全以及質量的全面提升，而且降低了工業(yè)生產的能源消耗。雖然現階段的智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的應用主要集中在機械制造、數字控制、機器人、建筑工程等領域中，但是隨著智能控制技術的不斷發(fā)展和進步，該技術的應用范圍必然會越來越大，所以加強智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中應用研究的力度，對于我國社會經濟的長期可持續(xù)發(fā)展有著極為重要的意義。