机电一体化中的智能控制策略探讨

李思江

摘要：智能技术的产生与应用标志着机电一体化控制技术的发展提升了一个新的台阶，随着机电一体化系统控制要求的不断提高，被控对象、环境、控制目标、控制任务等要求也日渐复杂，因此，智能控制在机电一体化中的重要性日益增加。本文对机电一体化中的智能控制策略进行了简单的阐述。

关键词：机电一体化；智能控制；传统控制

1.智能控制理论和系统概要

早在20世纪初～20世纪50年代，控制理论就开始形成了，最典型的是一反馈和传递函数作为数学基础的古典控制理论。20世纪50年代～20世纪60年代，现代控制理论开始形成并且逐渐趋于成熟，不断发展。20世纪60年代至今，控制理论的发展综合了多个学科的成果，如人工智能、信息论、自动控制、运筹学等与控制理论密切相关的学科。如今，智能控制理论是控制理论发展的最高阶段，智能控制不但解决了很多传统控制理论无法解决的问题以及其本身存在的缺陷，而且还采用分布式和开放式结构解决了很多复杂系统的控制问题，其中，机电一体化系统的控制难题的解决就是一个很好的例子。

如今，随着电子技术的发展，机电一体化技术也逐渐成熟，并且在各种行业的生产过程中

对机电一体化控制技术的要求也越来越高，对机电一体化的控制效果也需要完善。智能控制技术的出现和不断发展，不但解决了生产过程中的由于非线性、时变性、变结构、多层次、多因素等不确定性给生产过程带来的难题，而且也对生产过程中不利于设计、过于复杂的生产对象实现了有效控制。随着社会生产的不断进步与发展，智能控制方法在机电一体化系统中德应用越来越广泛，例如智能机器人的发明、数控机床的智能化等。

2.智能控制在机电一体化中的应用

2.1 智能控制在机电一体化系统中的应用优势

与传统的控制技术相比，智能控制技术具有明显的优势，并且智能控制技术正在逐渐取代传统的控制技术。智能控制技术可以在没有外界因素干扰的情况下自主地驱动智能机器来实现控制目标的自动控制。这样不但提高了操作的效率，而且也减轻了工作人员的操作负担，这些都是传统操作技术无法做到的。另一方面，智能控制技术具有自学习、自适应、自组织等以智能控制为核心的智能控制系统可自我实现的智能行为。智能技术可以解决工程上的很多无法用数学方法精确描述的、随机的、模糊的、复杂的、柔性的控制问题。智能控制不但可以用于生产中、工程中，还有工程机械中也经常用到智能控制，所以，智能控制的深度和广度有无限的发展空间。

2.2 交流伺服系统中的智能控制

伺服驱动装置在机电一体化系统中发挥着重要的作用，主要体现在控制质量和系统动态性能方面。但是和大多数工程系统中存在的问题一样，交流伺服系统也有着相当复杂的非线性和时变性等不确定因素，智能控制系统能够以非线性的控制方式将人工智能引入智能控制器，这样不但保证了交流伺服系统能够很好的适应系统参数的时变情况，而且还建立了精确的数学模型，提高了机电一体化系统的稳定性。

2.3 数控领域中的智能控制

与智能控制在其他领域的应用不同的是，智能控制在数控领域的应用有相当高的性能要求，主要体现在延伸、扩展和模拟知识处理方面，例如加工运动推理、感知加工环境的能力、网络通信制造能力等，智能控制系统必须要能够进行自适应控制、自组织控制，这样才能解决信息模糊、不确定性等控制问题。

2.4 机械制造中的智能控制

智能控制在机械制造中的应用体现在与经典的机械理论和计算机辅助技术相结合，并且在机电一体化系统的制造过程中形成新型的机械制造工艺。以前，在机械制造生产过程中，较为先进的制造系统没有办法依靠精准和完备的数据来处理生产过程中遇到的问题，并且很多问题都是无法预测状况的，这给机械的生产带来了一定的困难。可是有了智能控制技术后，智能控制系统可以利用神经网络和数学建模的方法，建立制造过程的动态模型，通过神经网络的学习可以同时对需要处理的信息进行在线的模式识别技术，也可以及时处理残缺不全的信息。

2.5 工业过程中的智能控制

智能控制在工業过程中的应用主要包括全局级和局限级两个方面。但是无论是全局级还是局限局，都要求智能控制能够处理生产过程中出现的操作异常、控制过程中的故障诊断等问题。而局限局智能控制在在线自适应调整、参数整定方面具有明显的优势，并且在解决非线性一类的复杂问题上有着显著的成效。局限局智能控制主要是神经网络控制器和专家控制器的智能控制器上投入研究力度，通过将智能应用到工业过程的某一单元来设计控制器。

2.6 电力电子学研究领域中的智能控制

一般情况下，电机电器设备在规划设计、投入生产、实际运行及控制过程等方面都是相当复杂的，这些电机电器主要包括变压器、电动机、发电机等。将智能控制技术引入电力系统的生产过程中，在电机电器设备的优化设计、故障控制和诊断等方面都是很有成效的。

3.对智能控制的研究展望

虽然智能控制在机电一体化系统中德应用比较晚，可是随着对智能控制领域的不断研究和探讨，智能控制技术在理论和实践中都取得了显著的成效。但是智能控制技术仍然需要提高：一方面可以加强智能控制技术的理论研究力度，研究智能控制的理论，寻求更新、更丰富合理的理论依据，为智能技术的发展打好基础；另一方面可以拓宽智能技术的应用范围，，提高实际应用技能。目前，智能技术已经被广泛应用于各个领域，但是机电一体化系统的发展和大幅度使用对智能技术的要求不断提高，智能技术必须提高其实际应用性能，更好地为经济发展做出贡献。

4.结语

机电一体化系统应用智能技术改变了传统的机械自动化运行模式，这种高性能、高水平、高效率的控制方式不仅促进了机电一体化的发展和进步，而且从侧面提高了人们的生活水平。但是实现机电一体化的高度智能化还有很长的距离，需要坚持不懈的探索和研究。

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