智能控制及其在机电一体化系统中的应用研究

张士荣

摘要：随着机械技术，电子技术以及控制技术的不断发展，机电一体化系统能够实现的功能更加的多样，从整体上看实现对机电一体化系统的有效控制难度正在逐步的提升，因此在机电一体化系统之中引入智能控制技术就非常的重要。深入的研究智能控制技术在机电一体化系统之中的应用对于推动机电一体化系统的有效控制具有非常重要的意义，其实质上也是机电一体化系统的一个重要发展方向即控制系统智能化。

关键词：智能控制;机电一体化;数控

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0015-01

随着工业生产自动化和智能化水平的提升，以及人对商品服务能力要求的提升，对机电一体化系统的控制提出了更高的要求。传统的机电一体化设备的控制系统对线性、结构固定、时不变的的应用过程有着较好的控制效果，但是随着技术的发展当前机电一体化设备广泛的应用到了非线性，时变，结构多变以及存在更多的其他因素的环境之中，传统的控制技术已经无法实现对机电系统的有效准确控制。智能控制技术的不断发展，为解决机电一体化设备在应用过程之中遭遇的控制问题提供了全新的方法。越来越多的机电设备之中融进了智能控制的技术，从智能机器人到智能机床充分的体现了智能控制技术为机电一体化设备带来的全新的活力。

1 智能控制的特点及主要方法

控制理论是一门诞生于上个世界50年代的理论，从其发展历程看其主要经过了三个阶段的发展，一是从上世纪50年代诞生到逐步的走向成熟，这一阶段所形成的控制理论被称之为古典控制理论，其核心为反馈和传递函数;第二阶段是上世纪50年代到60年代，这一时期相关的研究人员将状态空间分析引入了控制理论之中进而形成了现代控制理论;第三阶段是自上世界60年代至今将人工智能、信息论、运筹学等多各学科的知识融入到控制理论体系之中进而形成的智能控制理论。智能控制理论是在古典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的，推动其发展的主要原因是古典控制理论和现代控制理论在使用的过程之中存在较多的局限性，无法很好的解决多样性的复杂多目标控制任务。智能控制能够实现对任务模型不确定，非线性，多任务的系统的控制，这极大的满足了人们实现对复杂机电系统控制的需要。

2 智能控制技术在机电一体化设备之中的应用

2.1 在数控系统之中的应用

当前阶段在工业生产之中对数控系统的要求不仅仅是其能够以较高的速度、较高的可靠性完成对零部件的加工，更重要的是具备对知识的处理能力，例如自主决策，自主对需要加工的产品进行加工路径的规划，自主的进行学习以提升自身的能力以及更加强大的人机交互能力和通信能力。现代数控系统之中具备的许多功能模块已经无法采用传统的控制理论进行有效的控制，其需多模块在运行的过程之中许多的过程不能够建立准确的数学模型即其在运动的过程之中存在许多模糊的无法准确确定的信息，在这样的情况下采用智能控制理论就能够很轻松的解决相关的问题。面对数控系统之中的各个模块可以采用智能控制之中的模糊控制理论就能够实现对数控系统的有效控制。在数控系统之中应用较为广泛的另一种智能控制技术是神经网络控制技术，这一技术在数控系统之中的主要应用是实现插补计算和利用自身所具备的自适应能力实现对数控系统零件加工过程之中相关位置的增益调节。数控系统之中插补计算是指根据当前状态零部件的毛坯件上各个关键点位置的信息和零件最终形状关键点的位置信息在对应的终点和起点之间插入一系列的点，实际上可以将数控系统的插补计算看做是点的密化处理。

2.2 智能控制在机器人领域的应用

机器人在运动的过程之中对其运动姿态的控制涉及到了复杂的非线性，时变问题，且对其运动姿态的控制涉及到了多个任务。智能控制技术在其中的应用有效的解决了机械人运动姿态控制之中的一系列问题。此外智能控制技术在机器人的自主学习，信息处理，环境适应等多个方面的控制也有着广泛的应用。从机器人发展的角度讲智能控制技术的发展使人们对机器人的许多构想成为了现实，但是也必须认识到正是机器人在发展的过程之中出现的一系列控制问题推动了智能控制理论的发展，从这一个角度讲，这两门学科是一种互相成就和互相推动彼此发展的学科。

2.3 智能控制在机械制造之中的应用

随着智能制造口号的提出，机电一体化设备在制造领域得到了更为广泛的应用，各种各样的机电一体化设备针正在逐步的取代人工进入到机械制造的行业之中。随着软件技术和计算机技术的迅速发展，经典的机械设计理论和机械加工工艺同计算机辅助设计技术融合为一个整体，在智能控制的控制下構成了新一代的机械制造技术。这一代机械制造技术也被称为智能制造系统，这一系统的特点是将用计算机系统取代人类进行相关的机械设计工作，部分的取代人脑在机械设计以及制造的过程之中发挥的作用。在这一系统之中智能控制系统将借助模糊数学理论和神经网络模型对相关产品的生产过程和生产环境进行建模进而最大限度的制造出最符合当前社会需要的产品。

2.4 智能控制技术在交流伺服系统之中的应用

在机电一体化设备之中交流伺服系统是核心的构成部分之一，其发挥的作用是将电信号转化为定量的机械运动，其对整个机电系统的动态特性和功能有着非常重要的影响。随着电子电力技术的发展，在工作之中应用的交流伺服系统越来越复杂，其在工作的过程之中时常受到多种因素的影响，且这些因素对伺服系统的影响无法准确的采用线性函数进行描述，导致了其在运行的过程之中无法有效的控制其各项参数。将智能控制系统之中的相关理念引入能够有效的解决机电系统之中的交流伺服系统在使用的过程之中存在的问题。

3 结语

智能控制技术在机电一体化系统之中的应用有效的解决了当前阶段机电一体化系统在复杂系统之中应用时存在的问题，一定程度上扩展了机电一体化系统的应用范围，推动了机电一体化系统的持续发展。智能控制技术是当前多学科交叉融合的产物，其在一定的程度上代表了未来社会发展的趋势，这一技术在机电一体化系统之中的应用实质上说明了机电一体化系统将逐步的发展成为智能化系统。

参考文献

[1] 李文，欧青立，沈洪远，等.智能控制及其应用综述[J].重庆邮电学院学报：自然科学版，2006，18（3）：376-381.

[2] 王敏，温斌，王秀丽.机电一体化系统的智能化[J].太原科技，2006（6）：56-57.