機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)電控制的研究

徐環(huán)健

摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的雙重作用下，當(dāng)前各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)更加激烈，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境日趨復(fù)雜。所以各個(gè)行業(yè)只有不斷整合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化自身缺點(diǎn)，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中持續(xù)發(fā)展。機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)中廣泛使用，對(duì)于提升工業(yè)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有重要促進(jìn)作用，所以我們要不斷改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)不足，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性與高效性。本文就此展開(kāi)探討分析。

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

1機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)

機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)中廣泛使用，該系統(tǒng)是利用微電子方面的技術(shù)支撐，并對(duì)多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行融合，其中就包括了機(jī)械、信息、電工、微電子、傳感器等多項(xiàng)技術(shù)，依靠包括機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備與電子組件在內(nèi)的多項(xiàng)硬件構(gòu)成，并依賴電子、微機(jī)還有通信等多項(xiàng)操作用于系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，管控用于生產(chǎn)的系統(tǒng)還有設(shè)備。

我們將大部分應(yīng)用于機(jī)電一體化成品和執(zhí)行一體化的系統(tǒng)稱為機(jī)電一體化系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要由五個(gè)部分構(gòu)件所構(gòu)成，一是信息處理的構(gòu)件，二是控制的構(gòu)件，三是用于供應(yīng)電力的構(gòu)件，最后還有機(jī)械的構(gòu)件和用于執(zhí)行的構(gòu)件。這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用在于可以很大程度的減少能源損耗，提高生產(chǎn)的精細(xì)程度。所以可以說(shuō)是一種綜合性的功能性技術(shù)。

1.2智能控制

智能控制，就是在非線性的控制方面，通過(guò)基于計(jì)算機(jī)和通信等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)無(wú)人化以及智能的控制。在機(jī)電一體化系統(tǒng)的諸多組成部分中，智能控制是極為重要的一環(huán)，正是因?yàn)橹悄芸刂圃谛阅苓@一方面擁有無(wú)與倫比的優(yōu)異性，人們也更加的喜愛(ài)智能控制。日常生活中使用機(jī)電的一體化系統(tǒng)的智能化控制的現(xiàn)象也愈發(fā)尋常。生產(chǎn)企業(yè)得益于智能化控制，使得他們的運(yùn)營(yíng)成本大幅度降低，并且在生產(chǎn)還有管控等過(guò)程中的利潤(rùn)收益都得到了極大的提升。

2機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的具體應(yīng)用

2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用

智能控制是當(dāng)下機(jī)電一體化的發(fā)展方向。智能控制可以模擬人的腦力勞動(dòng)、動(dòng)作以及專家的一系列智能活動(dòng)，為我們提供更好的服務(wù)。機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一，在機(jī)械制造中對(duì)智能控制的應(yīng)用，可根據(jù)智能控制中的數(shù)據(jù)得出相關(guān)的結(jié)論，可以利用數(shù)學(xué)理念以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)控整個(gè)機(jī)械制造的過(guò)程，構(gòu)建動(dòng)態(tài)、立體的環(huán)境建設(shè)模型。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了智能學(xué)習(xí)、智能診斷、智能監(jiān)控、智能傳感器等方面技術(shù)的融合，推動(dòng)了機(jī)械制造的數(shù)字化進(jìn)程。

2.2機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)下高端技術(shù)之一。對(duì)機(jī)器人行為的控制，核心是要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)控制，動(dòng)力學(xué)理論具有非線性、實(shí)時(shí)變化性、高內(nèi)聚性的特點(diǎn)。比如對(duì)于雙足行走的機(jī)器人，我們可以將其看作動(dòng)態(tài)二級(jí)倒立擺，體現(xiàn)了非線性的特點(diǎn)。在機(jī)器人的研發(fā)中還涉及繁雜的傳感器信息數(shù)據(jù)，而機(jī)器人的控制系統(tǒng)屬于多變量系統(tǒng)，具有較高的復(fù)雜性，要想機(jī)器人的平衡行動(dòng)得到保障，就要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)命令，比如平衡調(diào)整命令、躲避障礙命令、規(guī)劃動(dòng)作命令等。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)由于自身限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的全方位控制，而機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的不足。

2.3應(yīng)用在GPS農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)中

隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)的不斷完善，農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域也運(yùn)用了智能控制技術(shù)，使農(nóng)業(yè)作業(yè)效率大大提升。要想農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作更加完美，絕對(duì)離不開(kāi)GPS的應(yīng)用。使用GPS定位系統(tǒng)，同時(shí)利用信息技術(shù)，可以將各種氣候、各種地區(qū)的農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)作物的其他信息采集起來(lái)，制作數(shù)據(jù)表格來(lái)作為農(nóng)業(yè)方面的研究。將信息技術(shù)與GPS相結(jié)合，使GPS有著更加強(qiáng)大的功能，它可以將農(nóng)業(yè)機(jī)械的位置坐標(biāo)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的三維圖像等等以電子信息的形式展現(xiàn)出來(lái)。有時(shí)候大型農(nóng)業(yè)作業(yè)需要很多的農(nóng)業(yè)機(jī)械來(lái)集體運(yùn)作，GPS定位將在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮極大的作用。

2.4在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

對(duì)于數(shù)控領(lǐng)域需求來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的控制需求主要是依賴于傳統(tǒng)的經(jīng)典控制來(lái)建立部分模型，然而在模糊信息中，對(duì)于以往的經(jīng)典控制離亂，沒(méi)辦法通過(guò)其進(jìn)行建模，就是因?yàn)榻５囊粋€(gè)條件是需要高準(zhǔn)確度的信息，模糊推理規(guī)則的構(gòu)建，模糊控制的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)精確程度的降低，還有對(duì)加工步驟的不斷改善，降低機(jī)床對(duì)運(yùn)行環(huán)境的條件都是智能控制的應(yīng)用。模糊理論，能夠在數(shù)控系統(tǒng)中，通過(guò)輕微調(diào)節(jié)參數(shù)，有效地提高數(shù)控機(jī)床的性能，尤其是在適應(yīng)性這一方面。而這一理論的基礎(chǔ)，就是一體化系統(tǒng)中的一個(gè)部分，即智能控制。

數(shù)控加工在算法方面有許多妙處，而插補(bǔ)計(jì)算就是其核心之一，然而在現(xiàn)實(shí)的計(jì)算過(guò)程中我們往往需要取點(diǎn)加工信息，見(jiàn)的最多的加工信息就是包括多個(gè)方面，即起點(diǎn)、終點(diǎn)、線型等，在以往的加工系統(tǒng)中，位置軟件在調(diào)控增益方面的表現(xiàn)往往不盡人意，依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件，我們可以憑借人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制，并依靠對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠達(dá)到極度接近任意困難水平的非線性函數(shù)。而同樣的，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)中的專家系統(tǒng)，還能夠?qū)?shù)控加工過(guò)程中不明確的推理問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)易推理。另一方面，遺傳進(jìn)化系統(tǒng)也有很大能耐，如對(duì)路徑的提早預(yù)測(cè)，還有對(duì)其的動(dòng)態(tài)反饋和美化加工。

2.5在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

在煤炭領(lǐng)域，機(jī)械出現(xiàn)故障的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)其他領(lǐng)域，而這正是因?yàn)槠涔ぷ鳁l件相對(duì)惡劣，由此也降低了生產(chǎn)效率，增加了機(jī)械的故障發(fā)生概率。但隨智能控制技術(shù)的誕生與快速應(yīng)用，這一問(wèn)題得到了有效解決，其既在一定程度確保了井下作業(yè)的安全性，而且也確保了開(kāi)采工作的順利安全進(jìn)行，為煤炭公司經(jīng)濟(jì)效益提供了良好的基礎(chǔ)條件。

3提升機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的方法

3.1對(duì)機(jī)電機(jī)械本身進(jìn)行優(yōu)化

機(jī)電機(jī)械本身的性能與機(jī)電一體化系統(tǒng)整體質(zhì)量息息相關(guān)，機(jī)械性能的好壞決定機(jī)電一體化系統(tǒng)的好壞。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電器件的優(yōu)化，需要減輕機(jī)電材料的重量，或采用密度大的機(jī)電材料或采用減小結(jié)構(gòu)改造的方法，使機(jī)電材料小型輕便化。機(jī)電技術(shù)人員在機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)造方面進(jìn)行改造，從減輕機(jī)電材料的重量的角度出發(fā)，去改善機(jī)電整體的工作性能。機(jī)電一體化這樣的改造，會(huì)讓智能控制技術(shù)更好地融入其中，更快地實(shí)現(xiàn)智能操作，以提高機(jī)電器械的運(yùn)行效率。

3.2優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感技術(shù)和軟件技術(shù)

一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感技術(shù)需要優(yōu)秀的傳感器進(jìn)行幫助，這個(gè)傳感器也是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。傳感技術(shù)通過(guò)物理、化學(xué)、生物效應(yīng)將機(jī)電信息完整的獲取出來(lái)并進(jìn)行整理，為機(jī)電技術(shù)人員的研究提供了方便。將傳感技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是為了更好地提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的抗干擾能力、靈敏程度和實(shí)用程度。相對(duì)而言，優(yōu)化軟件技術(shù)可以提高軟件的工作效率，降低軟件的成本，使軟件硬件很好的結(jié)合，同時(shí)，優(yōu)化軟件技術(shù)也能推動(dòng)軟件工程的進(jìn)步。

結(jié)論

機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制，可以有效提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，發(fā)揮智能控制作用，為其運(yùn)行賦予智能化。而智能控制技術(shù)也可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部原有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使機(jī)械生產(chǎn)效率得到提升，這對(duì)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)制造有重要意義。

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