智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用解析

張凡

摘要：隨著機(jī)械技術(shù)的不斷提高，機(jī)電一體化系統(tǒng)控制也得到了發(fā)展，具有很強(qiáng)的適用性。但在實際的應(yīng)用中，對控制對象、環(huán)境等也提出了較高的要求，且越來越復(fù)雜。對此，就需要對其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。以下筆者特對智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討出機(jī)電一體化智能控制的方法。望對實際的應(yīng)用起到參考意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;智能控制;應(yīng)用

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0003-03

在我國城市建設(shè)發(fā)展中，受持續(xù)革新的科技技術(shù)影響，各行各業(yè)對微電子技術(shù)的要求越來越高，并不斷的嘗試進(jìn)行優(yōu)化改革，從中獲得了寶貴的經(jīng)驗，這在一定程度上也表面光，我國機(jī)電一體化系統(tǒng)正在朝著更高臺階發(fā)展。具體來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)是集信息化、電子化等為一體的系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)勢，在各個行業(yè)的生產(chǎn)中占據(jù)重要位置。并隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，將智能化理念融入其中，使得操作更加便捷，使得生產(chǎn)企業(yè)的效率得到大大提高。所以，對其使用進(jìn)行分析是非常有必要的，只有這樣才更有利于機(jī)電系統(tǒng)的使用。

1 智能控制特點及主要方法

控制理論的出現(xiàn)最早于20世紀(jì)初開始，后在20世紀(jì)50年代發(fā)展成熟，并在20世紀(jì)60年代中期融入了人工智能、自動控制、運籌學(xué)、信息學(xué)等多個學(xué)科，是現(xiàn)代工業(yè)信息科技發(fā)展的產(chǎn)物。就目前來看，智能控制的出現(xiàn)是控制理論的升級，是基于傳統(tǒng)控制理論中存在的問題和缺陷進(jìn)行的優(yōu)化改進(jìn)，同時還能實現(xiàn)復(fù)雜多樣的控制任務(wù)。例如，傳統(tǒng)控制中一些精確的數(shù)學(xué)模型或是較復(fù)雜你拿度達(dá)的復(fù)雜系統(tǒng)難以實現(xiàn)控制，但在智能化的控制中可以一一解決上述問題。除此之外，智能控制理論與傳統(tǒng)控制理論有很大的差異。具體為以下幾點：（1）智能控制是基于傳統(tǒng)控制理論上的再升級，其中包含傳統(tǒng)控制理論上的使用功能。同時還具有開放性、分級分布結(jié)構(gòu)，信息和各方面的處理也較為綜合全面。且智能理論更加注重的是全局優(yōu)化，如果按照高級和低級來區(qū)分兩者，那么智能控制就屬于高級控制，傳統(tǒng)控制則屬于低級控制。（2）智能控制理論綜合了各種學(xué)科，如二元論、三元論、四元論，且融入了人工智能、自動控制理論等。（3）智能控制理論的控制對象和任務(wù)更加廣泛，且要求也更加復(fù)雜。傳統(tǒng)的控制理論較為單一，通常只適用于精確的數(shù)學(xué)模型。（4）兩者的側(cè)重點存在差別，其中傳統(tǒng)控制中主要是通過運動學(xué)方程、動力學(xué)方程、傳遞函數(shù)等的方法進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的描述。而智能控制模型的側(cè)重點主要放在符號和環(huán)境的識別、知識庫和推理機(jī)的設(shè)計中。且具有混合控制特點。（5）傳統(tǒng)控制理論和智能控制理論中的原理不同，其中傳統(tǒng)控制是通過各種定理、定律獲取知識，不夠靈活，而智能控制理論則是通過學(xué)習(xí)和專家經(jīng)驗的基礎(chǔ)桑開展，且其中存在與人相同的控制策，且可以根據(jù)被控對象和環(huán)境針對性的應(yīng)用相關(guān)控制理論，實現(xiàn)智能化的操作表達(dá)，簡單來說，智能化就是具有與人大腦相一致的功能，具有擬人性和仿人的特點。

在此之中智能控制系統(tǒng)具有包容性，不排斥傳統(tǒng)控制理論。具體來講，智能控制中常常包含了傳統(tǒng)的控制理論，在應(yīng)用中不但可以采用傳統(tǒng)控制理論的方式去解決控制問題，對一些具有難度和復(fù)雜的控制問題，可以根據(jù)系統(tǒng)中所包含的知識進(jìn)行解決。加之智能控制理論具有學(xué)習(xí)的功能、適應(yīng)功能和組織功能，可以智能化地對控制對象和環(huán)境進(jìn)行處理，實現(xiàn)有效控制。

智能控制理論中包含計算機(jī)科學(xué)、人工智能、運籌學(xué)等多個學(xué)科，以此為基礎(chǔ)開展相關(guān)理論和技術(shù)，形成了許多智能控制理論和方法，具體來說主要包括以下集中：專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級遞階智能控制、集成智能控制、渾濁控制、小波理論、進(jìn)化計算于遺傳算法。對現(xiàn)代機(jī)電一體化發(fā)展有著重要作用，從某種意義上講，控制系統(tǒng)如何直接決定著機(jī)電一體化的質(zhì)量。且適應(yīng)性較強(qiáng)，目前已被廣泛應(yīng)用到各種技術(shù)中。具體來說，智能控制系統(tǒng)中專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法系統(tǒng)，是最重要的技術(shù)，通過四種技術(shù)的結(jié)合和獨立發(fā)展使得智能控制的運行更科學(xué)。

2 智能機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢

智能機(jī)電一體化中包含了多個學(xué)科，在使用中相比傳統(tǒng)的控制技術(shù)具有貢獻(xiàn)的優(yōu)勢。所以在使用中可以解決傳統(tǒng)控制技術(shù)中所需要的較多的人力資源問題，降低人力資源消耗，同時通過智能系統(tǒng)還可以對風(fēng)險進(jìn)行解決和控制，避免參與工作的員工受到因操作等問題帶來的人身威脅。除此之外，工作效率也更高，在使用中可以快速的完成工作，并可以獨立進(jìn)行更深層次的探索，在現(xiàn)代發(fā)展中有著重要的意義。另外，將其應(yīng)用到企業(yè)中，可以使得企業(yè)快速的完成預(yù)期目標(biāo)，提升工作率，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。加之智能系統(tǒng)中結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)，而計算機(jī)技術(shù)本身具有很多優(yōu)勢，所以將其應(yīng)用到其中具有模擬人腦的功能，可以對多個復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和研究。在應(yīng)用中可以對控制工作進(jìn)行有效的干預(yù)和管理工作，同時還可以進(jìn)行復(fù)雜的電子系統(tǒng)管控工作，在高端層面上達(dá)到多邊形目標(biāo)[1-4]。

3 機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用方向

智能控制在機(jī)電一體化中的應(yīng)用較為管飯，可以被應(yīng)用到機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)等。對此，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

3.1 機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)電一體化的形成是智能控制系統(tǒng)基于傳統(tǒng)控制工作的基礎(chǔ)上，通過這種方式有助于企業(yè)的發(fā)展，同時可以為基層群眾提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。具體來說，機(jī)械系統(tǒng)可以和智能控制結(jié)合起來，從而發(fā)揮智能化系統(tǒng)中包含的各個部分功能，實現(xiàn)智能化操作服務(wù)。在科技快速發(fā)展的今天，機(jī)電一體化中融入了智能控制系統(tǒng)，如此一來可以為企業(yè)的發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在實際的應(yīng)用中，智能控制系統(tǒng)可以自行地進(jìn)行人腦模擬等活動，完成人腦活動的變化。在科技快速發(fā)展的今天，我國機(jī)械制造系統(tǒng)中已加入成熟的智能控制系統(tǒng)，并取得了較好的效果，通過智能引導(dǎo)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)理念實現(xiàn)對機(jī)械制造功能的監(jiān)控和管理，使得相關(guān)操作者可以及時的獲取機(jī)械動態(tài)、立體的環(huán)境建設(shè)模型，同時還可以使得運行效率得到大大的提高。但還需注意的是，在系統(tǒng)的安裝中，要安裝傳感器，并要針對性地選擇合適的傳感器，只有這一才能發(fā)揮其作用，掌握技術(shù)和信息。除此之外，智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有著積極的幫助意義，例如對不完善信息的處理等，對機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展有著重要作用[5-6]。

3.2 交流伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)具備轉(zhuǎn)化技能，將其應(yīng)用到智能控制系統(tǒng)中，可以感應(yīng)信號，并做出反映，同時控制機(jī)械力度是機(jī)電一體化中的重要內(nèi)容。

3.3 機(jī)器人系統(tǒng)

目前，我國的技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)得到了明顯的提高，在各個方面都取得了一定的成就。尤其是現(xiàn)代，機(jī)器人相關(guān)的智能產(chǎn)品越來越受到廣泛關(guān)注，且具有很大的實用功能，其中核心技術(shù)為智能控制。對此，相關(guān)研究者在演技中還需要了解哪方面是重點的研究方向。以機(jī)器人行走為例，不管是那種行動方式和運動方向，都需要通過智能控制來實現(xiàn)。在新時代下，這一技術(shù)早已實現(xiàn)，那么這就需要往更高的層面發(fā)展，例如怎么樣才能擴(kuò)大機(jī)器人的功能，同時還包括哪些功能是消費者需要的，只有這樣通過不斷的研究才能促進(jìn)我國科技水平的提高，同時還有助于推動經(jīng)濟(jì)增長。具體來說，智能控制中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實現(xiàn)對人的動作進(jìn)行模擬，但還需要進(jìn)行再升級優(yōu)化，如機(jī)器人的動作更加靈活，且韌性得到提高，在此之中通過多樣化的智能控制技術(shù)，可以讓機(jī)器人研制工作更加多樣，如模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等[7]。

3.4 數(shù)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)機(jī)床設(shè)備沒有沒有加入智能化的現(xiàn)代化理念，所以與現(xiàn)代智能控制的機(jī)電一體化設(shè)備相比，準(zhǔn)確性欠缺，實踐工作也不能達(dá)到理想效果。但在新時期下，在數(shù)控系統(tǒng)中加入智能控制系統(tǒng)，可以使得數(shù)控機(jī)床朝著現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，工作人員在CPU控制系統(tǒng)、RISC芯片的引導(dǎo)下，可以使得管理工作更加科學(xué)高效，質(zhì)量也能得到穩(wěn)步提高。與此同時，還可以實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的實時監(jiān)測，保證工作人員可以及時的了解機(jī)床的工作狀態(tài)，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，及時的做出調(diào)整，保證數(shù)控機(jī)床的工作質(zhì)量。具體來說，智能控制系統(tǒng)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中主要表現(xiàn)在以下幾點：（1）智能熱屏障：機(jī)床在運行中會產(chǎn)生熱量，同時關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量，如果熱量較高時就會影響整體工作的效率，通過整合智能熱屏障控制技術(shù)，可以解決這一問題，根據(jù)問題的實際現(xiàn)狀進(jìn)行自動補(bǔ)償，從而降低差值，提高工作效率。（2）智能語音系統(tǒng)：將智能控制系統(tǒng)加入到機(jī)床中，可以進(jìn)行智能提醒，同時還可以完成智能操作。避免傳統(tǒng)手動操作的低效率，使得操作人員可以通過自己的語音就可以快速進(jìn)行操作，不但可以提高工作質(zhì)量，還可以提高工作效率。（3）智能安全屏障：數(shù)控機(jī)床運轉(zhuǎn)過程中，零件之間會發(fā)生碰撞，對整個系統(tǒng)帶來不利影響，而通過加入智能控制系統(tǒng)可以構(gòu)建智能安全屏障，有效解決這一問題，使得機(jī)床生產(chǎn)更加安全高效。（4）智能振動控制：機(jī)床生產(chǎn)過程中存在振動現(xiàn)象，那么這就會使得工作的準(zhǔn)確受到影響，通過結(jié)合智能控制系統(tǒng)可以降低振動頻率和幅度，從而減少不必要的問題，提升數(shù)控機(jī)床的加工水平[8]。

4 結(jié)論

通過上述對智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的分析得知，智能控制具有很強(qiáng)的適用性，可廣泛被應(yīng)用到多個方向中，使得生產(chǎn)進(jìn)度和整體工作安全得到提高。因此，企業(yè)就必須要重視起來智能控制系統(tǒng)，并根據(jù)自身的實際發(fā)展需求全面落實，充分體現(xiàn)自身價值，從而加快機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展腳步。

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