機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用分析

顧視江　鄭文智

摘? ?要：我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展迅猛，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了較快的改進(jìn)和提升，推動(dòng)著各行各業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的社會(huì)生產(chǎn)需要，運(yùn)用信息技術(shù)和智能技術(shù)能夠大大提高機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展空間，改變傳統(tǒng)的制造方式，使得產(chǎn)品質(zhì)量也更高，還能縮減企業(yè)制造成本。本文簡(jiǎn)單分析了智能控制的基本概念，列舉了智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用案例，并提出了智能控制的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化? 智能控制? 應(yīng)用分析? 優(yōu)化策略

中圖分類號(hào)：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（b）-0004-02

機(jī)電一體化系統(tǒng)主要應(yīng)用于制造生產(chǎn)企業(yè)，其主要組成單元包括驅(qū)動(dòng)、控制、機(jī)械、信息、測(cè)試等，隨著人們生活的需求不斷提高，對(duì)產(chǎn)品的要求也更高，因此，制造企業(yè)也需要積極引進(jìn)新技術(shù)來提高生產(chǎn)，其中產(chǎn)品智能化是發(fā)展趨勢(shì)，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用智能控制技術(shù)是每個(gè)企業(yè)正在思考的問題。制造企業(yè)針對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的需求科學(xué)運(yùn)用智能控制技術(shù)，突破傳統(tǒng)的控制技術(shù)，從而使得整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)更加先進(jìn)創(chuàng)新，推動(dòng)企業(yè)快速發(fā)展。

1? 智能控制的基本概念

智能控制的含義也就是指運(yùn)用科學(xué)的方法將自動(dòng)控制和人工智能技術(shù)融合于一體，在不用人為操控的前提下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬人腦，再通過各種控制模塊來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在很大程度上能代替人工來控制機(jī)器生產(chǎn)，既提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，還能節(jié)約大量的時(shí)間成本和生產(chǎn)成本。相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，智能控制的最大特點(diǎn)就是更加具備人性化，全是模擬人腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，按照不同的生產(chǎn)環(huán)境和被控對(duì)象及時(shí)進(jìn)行自主調(diào)整，這種結(jié)構(gòu)特征就變得更可變，并且還附有自主學(xué)習(xí)、自主記憶、自主適應(yīng)以及自主協(xié)調(diào)等功能，一旦生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，智能控制系統(tǒng)可以快速診斷故障并完成修復(fù)，還可以對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)判斷和決策。假設(shè)生產(chǎn)系統(tǒng)非常繁雜，智能控制系統(tǒng)還能運(yùn)用定量和定性的方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使得整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)具備更強(qiáng)的智能化，順利完成各種生產(chǎn)需求。針對(duì)智能控制的研究對(duì)象而言，也具有極強(qiáng)的不確定性，還需要求能順利完成非線性任務(wù)和復(fù)雜任務(wù)?，F(xiàn)階段，我國(guó)在智能控制研究方面進(jìn)步飛快，其發(fā)展空間也非常大，它在實(shí)際應(yīng)用中更具實(shí)用化和工程化，再加上融合現(xiàn)代技術(shù)，將會(huì)發(fā)展得更先進(jìn)。

2? 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)在大型工廠基本都采用了機(jī)器人進(jìn)行制造生產(chǎn)，在整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中，機(jī)器人通常具有的特征有強(qiáng)耦合性、時(shí)變性和非線性等，尤其在控制參數(shù)系統(tǒng)中多變性和多任務(wù)性的特征也體現(xiàn)得非常明顯。因此，在機(jī)器人中滲透智能控制是極為必要的?，F(xiàn)階段，在機(jī)器人中運(yùn)用的智能控制系統(tǒng)包括：機(jī)器人的動(dòng)作和姿勢(shì)實(shí)現(xiàn)智能控制;機(jī)器人的規(guī)劃環(huán)境和運(yùn)動(dòng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)智能控制;機(jī)器人的行走軌跡和行走路徑實(shí)現(xiàn)智能跟蹤;機(jī)器人的視覺系統(tǒng)和信息融合實(shí)現(xiàn)智能控制。

2.2 在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

在建筑工程中，運(yùn)用智能控制能夠提高建筑安全和建筑使用功能，給用戶更好的體驗(yàn)感，其實(shí)際應(yīng)用主要為：對(duì)建筑物內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，不同的季節(jié)能夠智能調(diào)控空調(diào)的風(fēng)閥和開機(jī)模式，這樣就能節(jié)約電能。通過這種智能化控制將會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化室內(nèi)空氣質(zhì)量，讓用戶住著舒心。此外，照明系統(tǒng)也能進(jìn)行智能控制，把通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，不斷調(diào)整照明時(shí)間和照明亮度來滿足室內(nèi)正常的照明需求。在建筑施工中，運(yùn)用智能控制系統(tǒng)也能增加施工安全，假如施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)安全事故，能夠自動(dòng)報(bào)警并修復(fù)，避免造成施工人員出現(xiàn)安全問題。

2.3 在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合就能夠快速推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展，能夠讓我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)走向世界新臺(tái)階。在機(jī)械制造中運(yùn)用智能控制，通過計(jì)算機(jī)能夠代替人類的很多腦力活動(dòng)，設(shè)計(jì)者可以將人類的操作行為和思考行為轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息輸入到智能控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬仿真。運(yùn)用智能控制能夠動(dòng)態(tài)模擬產(chǎn)品制造的全過程，再運(yùn)用傳感器融合技術(shù)能夠有效處理各種信息，并能夠控制各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，最終進(jìn)行科學(xué)的預(yù)處理，保障生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。如今，我國(guó)在機(jī)械故障診斷和智能傳感器中運(yùn)用到智能控制技術(shù)。

2.4 在數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)物質(zhì)的要求也更高，在此背景下，機(jī)電一體化技術(shù)也飛速發(fā)展，在機(jī)械制造領(lǐng)域數(shù)控技術(shù)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。關(guān)于數(shù)控技術(shù)，不僅要求展現(xiàn)出其智能化特點(diǎn)，還要不斷研發(fā)出更多智能功能。采用數(shù)控技術(shù)能夠不斷完善智能數(shù)據(jù)庫(kù)，并且還可以實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和智能編程的功能。比如，通過專家系統(tǒng)可以更好地對(duì)數(shù)控領(lǐng)域中存在的算法不明確和結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行科學(xué)性、綜合性的分析思考，再不斷推理演化，準(zhǔn)確推理出生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種數(shù)控故障，從而能夠快速清楚故障。

3? 優(yōu)化智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的優(yōu)化方法

3.1 優(yōu)化機(jī)電設(shè)備的硬件構(gòu)造

機(jī)電機(jī)械硬件設(shè)備的質(zhì)量和性能也決定著機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能能否得到良好展現(xiàn)，整套機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同影響的。因此，機(jī)電設(shè)備中的電器元件必須要進(jìn)一步進(jìn)化，要選擇質(zhì)量輕、硬度強(qiáng)的新型材料，也可以運(yùn)用精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和密度大的材料，保證機(jī)電設(shè)備所選用的材料是小型的、輕硬化的。研發(fā)人員也要深入分析和思考如何改造機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成構(gòu)造，立足于降低材料重量的角度，從而提高其性能。通過優(yōu)化機(jī)電設(shè)備的硬件構(gòu)造，會(huì)促進(jìn)智能控制更好地滲透，在實(shí)際生產(chǎn)中，也能更好地完成各種操作指令，大大提升機(jī)電設(shè)備的工作效率。

3.2 提升軟件技術(shù)和傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的技術(shù)因素之一，也是衡量機(jī)電一體化系統(tǒng)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。傳感器類似于人體系統(tǒng)的各種神經(jīng)結(jié)，傳遞著各種操作指令，傳感技術(shù)就是運(yùn)用生物技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和物理技術(shù)等將數(shù)據(jù)信息接收并表達(dá)出來，讓研發(fā)人員能夠不斷調(diào)整機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定性、敏捷性和安全性。大幅度優(yōu)化傳感技術(shù)，還能加強(qiáng)機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)用能力、敏感度以及防干擾能力。此外，提升軟件技術(shù)還能夠加強(qiáng)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少軟件的成本，保證硬軟件系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 加強(qiáng)接口技術(shù)和信息技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及也推動(dòng)著智能控制技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)產(chǎn)生非常積極的促進(jìn)作用。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不斷突破和創(chuàng)新，各種新型的智能控制設(shè)備也層出不窮，真正為社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來了極大的便利。然后，接口技術(shù)也是連接計(jì)算機(jī)終端的重要技術(shù)，擔(dān)負(fù)著信息的轉(zhuǎn)換和傳遞的關(guān)鍵作用。加強(qiáng)接口技術(shù)能夠使信息的接收、傳遞更敏捷、更快速，提高了信息的傳輸轉(zhuǎn)換效率，讓機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展更快速。

4? 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用范圍非常廣，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展需要，運(yùn)用智能控制技術(shù)將會(huì)使機(jī)電一體化系統(tǒng)得到飛躍發(fā)展。當(dāng)然，在智能控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，研發(fā)者要根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)際要求，科學(xué)選擇合理的智能控制方式，并不斷優(yōu)化智能控制技術(shù)，優(yōu)化硬軟件，有效運(yùn)用信息技術(shù)、接口技術(shù)、軟件技術(shù)和傳感技術(shù)，最終讓智能控制技術(shù)更好地應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中。

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