浅谈智能控制在机电一体化系统中的应用

魏军涛

（身份证号：130124198003070015）

浅谈智能控制在机电一体化系统中的应用

魏军涛

（身份证号：130124198003070015）

本文从智能系统与机电一体化的角度出发，研究机电一体化系统中智能控制的应用。

机电一体化；智能控制；应用；研究

1 关于机电一体化的概述

1.1 机电一体化的含义

所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多支技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。

1.2 机电一体化的基本内容与组成要素及原则

机电一体化的基本内容包括以下几个方面：①机械技术；②计算机与信息技术；③系统技术；④自动控制技术；⑤传感检测技术；⑥伺服传动技术。机电一体化的组成要素包括：①结构组成要素；②运动组成要素；③感知组成要素；④职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：①结构耦合；②运动传递；③信息控制；④能量转换。

2 关于智能控制

2.1 智能控制的含义

所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。传统的控制只是智能控制中的一个组成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。

2.2 智能控制的特征

智能控制具有以下特征：①智能控制的核心在高层控制，即组织级；②智能控制器具有非线性特性；③智能控制具有变结构特点；④智能控制器具有总体自寻优特性；⑤智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；⑥智能控制是一门边缘交叉学科；⑦智能控制是一个新兴的研究领域。

2.3 智能控制的类型

①集成或者混合（复合）控制；②分级递阶控制系统；③专家控制系统（ExpertSystem）；④人工神经网络控制系统；⑤学习控制系统；⑥进化计算与遗传算法；⑦组合智能控制方法等。

2.4 智能控制发展的趋势

智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能，其在机电一体化方面的广泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。

3 智能控制在机电一体化系统中的应用

从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。

3.1 智能控制在机械制造过程中的应用

机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。

3.2 智能控制在数控领域中的应用

随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。

3.3 智能控制在机器人领域中的应用

机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：①机器人手臂姿态及动作的智能控制；②机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；③机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；④通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。

3.4 智能控制在建筑工程中的应用

智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：①智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；②对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。

4 结语

随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展，我国的机电一体化技术越来越成熟，在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。但在实际的生活中，很多机电一体化应用中的农业与工业对象具有多层次、不确定性、非线性等特征，给机电一体化的发展带来了很大的难题。智能控制系统的出现及应用，为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。因此，智能控制在机电一体化方面的应用越来越受到人们的重视。

TH-39

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1673-0038（2015）33-0245-01

2015-7-20