机电一体化系统中智能控制的应用

谭宏

摘要：随着信息技术以及微电子技术的进步，大规模集成电路已经不能满足人们的需求，超大规模集成电路自然应运而生。随着超大规模集成电路的广泛应用，机电一体化技术也实现了质的飞跃，在工业生产中表现出更加卓越的性能。在电气工程高速发展的当今社会，机电一体化技术能够从多方面满足工程的效率需求和可靠性需求，首先机电一体化技术能够减少工人操作的失误，实现高精度生产，同时通过既定的设计能够保证系统运行的安全性。故进一步提高机电一体化中智能控制系统的应用范围和应用水平，对促进智能化生产具有极其重要的意义。

关键词：机电一体化；智能控制；应用

1.智能控制与传统控制的区别

1.1 传统的控制是通过不同的定理、定律来获得所需的知识，而智能控制则通过对专家经验的学习从中获取所需的知识。因为智能控制系统可以较好的运用相关被控对象和人的控制策略和被控环境的知识，所以智能控制系统具有模拟或模仿人的智能。

1.2 传统控制是把运动学方程、传递函数、动力学方程等数学模型作为描述系统的方法。相较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。

1.3 传统控制只是把线性的、单一的任务做为它的控制对象，与之相比，智能控制通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象，解决了传统控制无法解决的问题。

1.4 传统控制理论体系将反馈控制理论作为核心，而智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，把人工智能、运筹学、自动控制理论、信息论的交叉部分作为它的基础。

1.5 智能控制在传统控制理论的基础上进行了延伸，发展出更高效的控制技术。智能控制运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，想要的是系统做到统筹全局的整体优化，并不只是简单的追求系统在某些方面的高度自治。

2 机电一体化系统中智能控制的作用

2.1 增加安全性

通过智能控制系统控制机电一体化系统仅需要操作员输入指定命令即可，其余的一切操作则可通过智能控制系统根据环境的变化进行自行调整，实现系统的正常运行，最大限度地保证机电一体化系统的安全性。通过智能控制系统能够保证机械设备在人类无法到达的空间正常工作，比如月球探测器的控制。

2.2 提高工作效率

由操作员对机械设备进行控制，如遇到外部环境的变化，则需要操作员对环境变化进行分析与计算，从而确定命令的改变，同时由于人类自身条件限制，使得操作精度具有一定的局限性，故在操作中还需要多次调整才能将机器调节至最佳工作状态。而通过智能控制系统进行操作的话则仅需一瞬间就能够将机器调节至最佳工作状态，首先在感受外界环境变化上通过传感器和控制芯片的作用即可在瞬间完成，同时由于超大规模集成电路具有超强的计算性能，使得极短时间即可确定操作指令，并不需要调整过程即能使机械设备直接符合控制命令的要求，故能够大幅度提高工作效率。

2.3 两者相互完善

目前机械工业的发展方向就是与智能控制相结合，与传统的自动化控制相比较，通过微电子技术实现机械工业的自动化控制能够更加完善机电一体化系统。通过智能控制系统在机电一体化系统中的应用能够使机电一体化系统无需分析中间模型，从而根据变化直接形成命令信号，最终在运算器和控制器的作用下实现机电一体化系统快速、高效的完成工作。

3 机电一体化系统中智能控制的应用

3.1 应用在机械制造中

将智能控制技术和计算机辅助技术相结合可以实现最先进的机械制造技术，这样可以确保机械制造技术向着智能机械制造技术的进一步发展。将智能控制技术应用在机械制作中，最终可以利用计算机来替代人类的很多脑力活动，实现其发展的最终目标，通过这样的智能控制技术可以有效对人类的机械制造技术活动进行模拟。另外，使用智能控制技术可以有效对机械制造现状进行动态的模拟，并可以对信息通过传感器融合技术进行预处理，实现对控制模式中的各項参数数据的有效控制，并对其进合理的预处理修改。当前，智能控制技术主要应用在智能传感器和机械故障的智能诊断等方面。

3.2 在交流伺服系统中的应用

伺服驱动装置是机电一体化重要组成部分，对控制质量、系统动态性能和功能有很大的作用。交流伺服系统非常复杂，跟着负载的扰动其参数可以随时变动，再加上许多的不确定因素，建立精准的数学模型是一项很难得任务。所以，要在交流伺服系统中运用智能控制，争取获得更高的性能指标。

3.3 数控领域智能控制的应用

就数控领域而言，不仅需要保障智能控制具有较高的性能，还需要对处理功能进行延伸和模拟。如加工运动推理、决策加工环境的感知能力等等。把经典控制论使用于控制之中，要是遇到的信息不清楚，或者建模环节无法进行，那么把智能控制思想引入其中，对比经典控制理论，大大扩展了智能控制的范围并提升控制效果，实现优化控制加工的过程。

3.4 智能控制在机器人领域中的应用

随着目前科学技术的发展，越来越多的人致力于研究机器人这项未来发展技术。各类高校、企业等等都可能举办过大大小小的机器人大赛，参赛人员对机器人设置程序编辑，使其能够和人类一样完成指定的工作，甚至在同一时间内可以完成比人类多好多的工作。当然机器人可以算是一个智能化的人类，它可以具有很强的计算能力、语言能力、执行能力、辨识能力等，这一切都离不开人类对智能控制技术的充分理解和运用，他们就是将机电一体化与智能控制技术相结合，利用智能控制技术将机器人的视觉系统与传感器相连接。这一技术使得机器人在运行移动中能够根据传感器的感应自动绕过障碍物；在进行作业的时候能够根据自己的规划路线进行工作等等一系列功能。机器人的发明在很大程度上解决了工作劳动力较大、效率低、精确度低的问题。

4.智能控制在机电一体化中的效果

机电一体化是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在，因此智能控制在机电一体化中的作用不可估量，智能控制应用于机电一体化中有以下几点作用：优化效能：多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式，有着较为广阔的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系统，对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程，进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求；提高精度：精度对于数控机床而言是衡量机电一体化制造技术的重要指标，直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比，智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统，促使机床的精度得以大大的提高；程序控制：操作程序是系统运行的主要指令，根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果；改进加工：智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果，数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要，可以有效地减少人工操作次数，加工程序得到了优化和改进。

5 结语

综上所述，目前，机电一体化已经覆盖了多个领域，促进了机电一体化技术不断进步。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，为此，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。

参考文献

[1]李春雨.机电一体化技术的应用与发展[J].工程技术研究，2016（7）：64-65.

[2]任炯.机电一体化在智能制造中的应用[J].南方农机，2017，48（2）：109

（作者单位：朝阳市自来水有限责任公司）