機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用分析

韋慶飛

廣西南國(guó)銅業(yè)有限責(zé)任公司，中國(guó)·廣西 崇左 532200

1 引言

將機(jī)電一體化系統(tǒng)引入機(jī)電控制中，能有效地改善機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而達(dá)到從源頭上節(jié)省能源的目的。尤其是將智能控制技術(shù)運(yùn)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中，可根據(jù)外界環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)指令，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的效率、速度、精度。在實(shí)際使用中，采用了基于指令代碼的智能控制技術(shù)，既可以降低人為誤差，又可以大大提高生產(chǎn)效率，尤其是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，可以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

2 機(jī)電集成與智能控制技術(shù)綜述

2.1 智能化技術(shù)

隨著時(shí)代的變化，科技的進(jìn)步，智能技術(shù)也越來(lái)越完善。目前，智能化技術(shù)在各行各業(yè)中都得到了應(yīng)用。眾所周知，隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我們也在不斷研究中發(fā)現(xiàn)，在人工智能技術(shù)的應(yīng)用上，還有許多需要改進(jìn)的地方。隨著科技的發(fā)展，智能化技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單，這就需要相關(guān)的技術(shù)人員在進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)科學(xué)的方法，對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行全面的、多樣化的改進(jìn)。與此同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到，科學(xué)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本，其中最具代表性的科技機(jī)電一體化工程已經(jīng)逐漸受到重視，而機(jī)電一體化工程則需要不斷地引進(jìn)新的數(shù)據(jù)，使其設(shè)計(jì)成為契合人們工作生活中所要求的各類(lèi)工具，給人們的日常生活提供便捷。智能化技術(shù)在機(jī)電一體化工程中具有很高的應(yīng)用價(jià)值和適用性。因此，在機(jī)電一體化工程中，智能化的應(yīng)用肯定會(huì)有很大的提升，得到更高的評(píng)價(jià)，如果能夠?qū)⑦@項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到工程中，將會(huì)極大降低工程的工作量，從而達(dá)到一個(gè)新的高度。智能技術(shù)是一種以人的大腦為基礎(chǔ)進(jìn)行思維判斷和思考的手段，而智能技術(shù)的應(yīng)用，可以極大地提高機(jī)電一體化工程的自動(dòng)化程度[1]。智能技術(shù)是中國(guó)大多數(shù)企業(yè)的核心課題，它的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)自動(dòng)化來(lái)完成工作，從而進(jìn)一步完善制造業(yè)的工作。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度越來(lái)越快，以前的機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備，已經(jīng)不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，而智能化技術(shù)的運(yùn)用，也是一個(gè)重要的趨勢(shì)。智能技術(shù)的應(yīng)用，是對(duì)過(guò)去的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的一次又一次的改進(jìn)。對(duì)推進(jìn)中國(guó)機(jī)電一體化工程建設(shè)具有重要意義。在日常生活中，智能技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如GPS 定位、傳感技術(shù)、機(jī)器人等。智能技術(shù)的應(yīng)用，包括環(huán)保、人性化、簡(jiǎn)單化，提升了自動(dòng)化水平，提高了工作的效率。

2.2 機(jī)電結(jié)合工藝

許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是發(fā)展重工業(yè)，都要靠人力。而機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，則有效解決了人力的問(wèn)題，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。而機(jī)械產(chǎn)品的使用，通常都是在復(fù)雜的環(huán)境中使用的，而在這種情況下，機(jī)器的生產(chǎn)，就必須要靠人力來(lái)完成。所以，光靠機(jī)器是不行的，而電子技術(shù)，則是可以遠(yuǎn)程控制和發(fā)送信號(hào)，所以在機(jī)械領(lǐng)域中，電子的優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮出來(lái)，既能在復(fù)雜的環(huán)境中使用，又能提升工作的效率。目前，機(jī)電集成技術(shù)是將電子傳感器、微型處理器、信號(hào)處理技術(shù)等技術(shù)有機(jī)地融合在一起，形成一個(gè)綜合的應(yīng)用系統(tǒng)，為用戶(hù)提供更好的服務(wù)。

3 傳統(tǒng)的智能控制技術(shù)和智能控制技術(shù)的主要差異

3.1 智能控制技術(shù)是先進(jìn)的傳統(tǒng)控制技術(shù)

傳統(tǒng)的控制技術(shù)以機(jī)械式控制取代人工控制，僅能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的機(jī)械操作，僅適用于工業(yè)生產(chǎn)的最底層[2]。智能控制技術(shù)是基于傳統(tǒng)的控制技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化，其技術(shù)架構(gòu)更加靈活、更加開(kāi)放，對(duì)信息的綜合處理和學(xué)習(xí)能力等都要優(yōu)于傳統(tǒng)的控制技術(shù)。

3.2 智能與常規(guī)的控制技術(shù)在控制目標(biāo)與任務(wù)目標(biāo)上存在差異

智能控制技術(shù)與常規(guī)控制技術(shù)相比，其面臨的是具有非線性、非確定性和多種功能的先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其主要任務(wù)是采用一套復(fù)雜的指令程序?qū)崿F(xiàn)智能控制；后者是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的線性和確定性的控制目標(biāo)。

3.3 智能與常規(guī)的學(xué)習(xí)模式差異

智能控制的知識(shí)獲取方法主要是由專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和后期的不斷完善。傳統(tǒng)的控制技術(shù)獲得知識(shí)的方式多以固定的公式理論為基礎(chǔ)。智能技術(shù)模擬了人類(lèi)的行為智能，能夠綜合地判斷被控制的目標(biāo)的狀態(tài)和周?chē)沫h(huán)境，具有更好的控制和決策能力[3]。傳統(tǒng)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的編程指令，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的機(jī)械操作。

4 智能化控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于CNC 領(lǐng)域的需要，一般都是以傳統(tǒng)的經(jīng)典控制為基礎(chǔ)，對(duì)某些模型進(jìn)行建模。但是，在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，由于要建立精確的信息、建立模糊推理的規(guī)則、實(shí)現(xiàn)模糊控制、減少數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率、不斷改善工藝過(guò)程、減少設(shè)備運(yùn)行環(huán)境等是不可能的。通過(guò)調(diào)整CNC 系統(tǒng)的參數(shù)，使其具有更好的應(yīng)用前景，尤其是自適應(yīng)能力。該理論基于一個(gè)整體系統(tǒng)，也就是智能控制。而將智能控制技術(shù)運(yùn)用于CNC 系統(tǒng)，則可以很容易地解決上述問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)各部分的模糊控制。另外，在CNC 系統(tǒng)中使用最多的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，該技術(shù)的有效運(yùn)用可以改善插補(bǔ)運(yùn)算和自適應(yīng)性，使得CNC 設(shè)備能夠更好完成零件的精確定位。

4.2 機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制的應(yīng)用

在機(jī)器人的控制方面，我們可以看到機(jī)電一體化的智能控制系統(tǒng)。機(jī)器人的研究是目前機(jī)器人技術(shù)的前沿，它的核心是行為控制，它的應(yīng)用也將促進(jìn)其柔性、非線性、高內(nèi)聚化。同時(shí)，將模糊控制技術(shù)運(yùn)用于機(jī)器人領(lǐng)域，多種智能控制技術(shù)的結(jié)合將使中國(guó)的機(jī)器人技術(shù)更上一層樓[4]。

4.3 機(jī)械制造業(yè)中智能化控制的應(yīng)用

將機(jī)電智能技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造行業(yè)，不僅可以提高機(jī)械制造的智能化程度，而且還可以進(jìn)一步解放勞動(dòng)力，提高機(jī)床的加工精度。在具體的智能控制中，需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡的仿真，以提高計(jì)算精度，減少在加工中的錯(cuò)誤。尤其是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造業(yè)，它可以對(duì)整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，通過(guò)各種傳感器采集與處理相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將特定的信號(hào)傳輸?shù)街醒肟刂破?，通過(guò)調(diào)節(jié)、修正控制單元內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)化控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.4 在建筑工程中的運(yùn)用

在建筑施工中，其智能控制技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①對(duì)建筑內(nèi)部的溫度進(jìn)行智能控制。建筑內(nèi)部的溫度是通過(guò)空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)的，而空調(diào)自身是不會(huì)感覺(jué)到四季的變化的，所以要對(duì)建筑物內(nèi)的溫度進(jìn)行智能調(diào)控。根據(jù)智能調(diào)整模式，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度的控制。采用智能控制系統(tǒng)，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣品質(zhì)的控制，又能節(jié)約能源，減少能源消耗。②對(duì)建筑內(nèi)部的照度進(jìn)行控制。采用電腦控制和通信技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇內(nèi)部燈光的控制。根據(jù)建筑內(nèi)部的材質(zhì)和周?chē)沫h(huán)境，選取合適的燈光亮度，并通過(guò)合理的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的控制。在施工過(guò)程中，運(yùn)用智能控制技術(shù)可以保證施工的順利進(jìn)行，有利于施工的質(zhì)量和效果。

4.5 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

中國(guó)是一個(gè)工業(yè)化國(guó)家，工業(yè)的發(fā)展對(duì)我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了不可忽視的作用。當(dāng)今世界，工業(yè)生產(chǎn)從原來(lái)的人工勞動(dòng)轉(zhuǎn)向了更加高效、精確的機(jī)械化。因此，必須把機(jī)電一體化與工業(yè)聯(lián)系在一起，提高企業(yè)的智能化程度，降低企業(yè)的勞動(dòng)力成本。在工業(yè)化過(guò)程中，質(zhì)量和效益始終是企業(yè)的核心，它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也關(guān)系到企業(yè)的形象。當(dāng)今世界，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)要想得到最大的利益，就必須從多個(gè)層面上提高自己。同時(shí)，在確保產(chǎn)品的質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)上，降低成本也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要途徑。機(jī)電一體化的出現(xiàn)，讓企業(yè)的生產(chǎn)流水線變得更加的標(biāo)準(zhǔn)化，而且隨著自動(dòng)化程度的提高，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，能夠通過(guò)分析和調(diào)查數(shù)據(jù)，為企業(yè)的發(fā)展作出更好的規(guī)劃。但是，在此過(guò)程中，企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的控制，防止信息外泄，從而導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部信息外泄。

4.6 交流伺服系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

伺服驅(qū)動(dòng)器是機(jī)電一體化發(fā)展的典型代表。在伺服驅(qū)動(dòng)器中起到了很大的作用。機(jī)電一體化智能控制能夠?yàn)榻涣魉欧到y(tǒng)提供服務(wù)，智能控制能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流伺服系統(tǒng)的安全性、嚴(yán)格控制和減少對(duì)系統(tǒng)的依賴(lài)。由于交流伺服系統(tǒng)的復(fù)雜性，只要有一個(gè)參數(shù)的變化，就會(huì)產(chǎn)生很大的影響，從而使整個(gè)系統(tǒng)的工作受到干擾。由于交流伺服系統(tǒng)自身的復(fù)雜性，使得其建模困難，而且受內(nèi)部邊界及外部環(huán)境等多種因素的制約。在交流伺服該系統(tǒng)中引入智能控制，可以改善其性能，使之更健全。

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

5.1 機(jī)電系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是對(duì)大量程序進(jìn)行編譯和執(zhí)行的控制單元，不能存在任何的漏洞。但是，硬件也是一樣，作為承載系統(tǒng)的載體，必須要更加完美，不能有任何瑕疵。因?yàn)樗钦w，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。而系統(tǒng)和設(shè)備也離不開(kāi)硬件，因此對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化，這對(duì)生產(chǎn)有很大的幫助。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，一般都是從材料開(kāi)始，采用更高密度的材料，將整個(gè)硬件變得更加輕盈，這樣才能減輕設(shè)備的重量。當(dāng)然，它的結(jié)構(gòu)也可以改變，將人工智能技術(shù)和系統(tǒng)融合在一起，確保每一個(gè)指令都不會(huì)出錯(cuò)。

5.2 軟件技術(shù)與感知技術(shù)的發(fā)展

傳感技術(shù)的實(shí)施依賴(lài)于傳感器，而非傳統(tǒng)的傳感器，可以適應(yīng)各種信號(hào)，具有很好的適應(yīng)性，適用于各種場(chǎng)合。感知能捕捉到不同的信號(hào)，并將它們進(jìn)行可視化，從而使人們了解到它們的變化趨勢(shì)，從而有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化。感知的目標(biāo)是將信息以視覺(jué)形式傳達(dá)給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠隨時(shí)掌握其動(dòng)態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，將它與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，可以使系統(tǒng)的性能不斷提高，同時(shí)也增強(qiáng)了原本的屏蔽性，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和有效運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，軟件技術(shù)也得到了極大的優(yōu)化，因此減少了成本，而且在控制上也更加精確[5]。因此，必須及時(shí)地進(jìn)行更新，避免限制系統(tǒng)，讓技術(shù)的效率最大化。

5.3 加強(qiáng)接口技術(shù)和信息技術(shù)

信息技術(shù)可以使系統(tǒng)的功能發(fā)生飛躍，使各個(gè)方面的控制都得到改善，從而為生產(chǎn)提供了極大的便利。因此，要不斷地研究和開(kāi)發(fā)技術(shù)，使控制系統(tǒng)朝著智能化方向發(fā)展。界面是用來(lái)將不同的終端連接起來(lái)的，其功能就是對(duì)數(shù)據(jù)的交換，而這些都是指令的傳遞和執(zhí)行的依據(jù)。而強(qiáng)化的目的，就是為了最大限度地優(yōu)化數(shù)據(jù)的交流，加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，降低?shù)據(jù)傳輸過(guò)程中受到的干擾。這樣可以防止系統(tǒng)在失去重要信息的情況下，一直處于良好的狀態(tài)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新的科技手段在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)的不斷提高，這也就意味著，要想達(dá)到最好的效果，就必須要開(kāi)發(fā)出更好的機(jī)電系統(tǒng)。因此，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化的智能控制方法的研究，并將其應(yīng)用于實(shí)際工作，保證其運(yùn)行效率和技術(shù)水平，從而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。使其更準(zhǔn)確、更智能化。推動(dòng)了中國(guó)的機(jī)電一體化體系建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化與世界接軌奠定了良好的基礎(chǔ)。