机电一体化的控制系统的实现及技术分析

薛金雨

摘要：随着经济的不断发展，科技方面有了空前的进步，机电一体化是现代新技术中最有代表性的技术，在未来的发展趋势中，机电一体化将占据主流地位，智能控制技术不断完善，越来越强大化。本文通过对相关文献资料的整理和分析，了解机电一体化目前的发展趋势，从而得出机电一体化中的智能控制技术特点，为智能控制技术提供有益的参考，全面认识机电一体化，促进机电一体化进一步发展。

关键词：机电一体化;智能控制技术;应用与发展

一、机电一体化技术创新发展趋势

首先，机电一体化技术的应用将更为广泛。小至微机电系统、数字光碟机，大至半导体制程设备、高速列车，均需通过机电一体化技术完成产品的开发。机电一体化之所以重要，因为它是自动化工业、航天工业与国防工业的基础整合技术。这门新兴技术，是先进工业国家竞相发展的领域。信息产业的快速发展，也带动PC工业控制电脑的发展，连带以PC-Based控制器为主导的自动化产业的发展。在发展迁过程中，机电一体化的核心程序控制器技术也发生着变化，相比传统模式创新技术普及应用。程序控制器被广泛使用在工业自动控制领域，PLC已经成为工厂自动化的控制核心。然而因为一般PLC程序撰写是采用先绘制阶梯图，再转换为PLC指令，因此所生产PLC的指令不同，导致彼此之间程序转换不易。另外，由于PLC指令近似于低阶语言，程序开发不易且十分耗时，为了改善PLC机电一体化的缺点，目前逐渐探索出以PC个人电脑或IPC取代PLC作为机电一体化机构的控制器，并使用Visual Basic来撰写控制程序，取代PLC的机电一体化。

二、智能控制系统类别形式与特点

（一）分级控制系统

分级控制系统又称为分级阶梯控制系统，是美国普渡大学提出的控制理论。分级控制分为三个方面;第一个方面就是执行命令，这个级别顾名思义，负责执行效果的，根据上一级的指令作出相应的动作，完成上一级指派的任务。第二个方面就是协调级，这个环节主要负责协调监督，调整系统内每个部分的关系，并平均的分配任务，第三方面是组织级，这个级别是最高级的控制系统，同时对于执行命令和协调级进行监督，并对系统内部的任务进行统一的调整和分配。

（二）学习控制系统

学习控制系统能通过使用识别、识别、协调内部结构和信号输入进行数据处理，来保证良好的智能操控效果。系统的控制特点是分阶段控制，学习控制系统积累相关的经验，在技术创新发展的今天能够不断的更新数据资源，并对数据进行整理分类，最后作出决策的自动控制系统，系统需要不斷的改善。

（三）专家控制系统

专家控制系统是将人类的知识、经验和技能整合到计算机系统中的过程，也就是说相当于人和机器的一种组合。该系统在计算机数据库领域可以运用专家的知识和经验和技能，包括对有种类的数据的分析处理，可以和人类的大脑一样的数据分析处理知识，经验和技能，也可以解决现场的高度复杂的问题。

（四）神经网络系统

神经网络系统是由很多类似于生物学上的神经细胞的人工神经元组成的网络系统。神经电路网络还可以包括多个处理单元，和生物系统的多个神经元类似，此外智能网络的结构主要对人体生物系统的一种机械化的反映。

（五）机电一体化中的智能控制技术特点

（1）分层组织结构：“智能增减精准度”的原则完全反映在智能控制系统的组织结构中，这也是智能控制系统的特征，其调整的等级与具体化的智能控制系统成正比，两者都能互相促进进一步改善。（2）多模式控制：智能控制系统通常采用多回路控制。这由开环控制和闭环控制的组合、定量控制和定性决策的组合以及数学模型和非数学一般化模型的组合来决定。（3）学习能力，学习控制系统，是对于学习的信息环境中固有的或未知的过程，对于未知信息的一种推测，为了有效的对系统的分类，可以结合以往的经验，能够提高和提高系统性能。就像人们的学习能力一样，智能控制系统的学习功能也类似。高级的学习功能，主要包括知识的更新和遗忘。低水平学习功能主要包括学习受控参数（是相对静态的过程）。（4）适应能力：智能控制系统中智能行为的本质是输入与输出之间的对应关系的反映。因为我们可以认为它是独立于模型的自适应估计，所以它具有良好的自适应性能。由于系统内插功能，系统的一部分发生了故障，系统也能正常运转并且提供适当的输出而不干扰。智能系统更强大原因在于智能系统的自我修复功能，即使内部有缺陷也能通过智能控制系统强有力的适应性能，进行系统的自我修复。

三、智能控制技术在机电一体化系统中的应用

当前，智能控制技术与机电一体化的结合是一种潮流和趋势，机电一体化中智能控制技术的应用最好的例子就是CNC机床和智能机器人。在智能数控机床，前后的各种参数的监控和比较的机械加工和处理程序的过程中，进行数据的综合分析从而使智能执行系统 作出正确判断和全面处理，通过智能的自动调整处理让系统流程的进行更加顺利。智能机器人是指通过视觉、听觉、触觉等各种感应器检测到工作状态，并基于在实际变化过程中反馈的数据和信息做出正确的选择和判断。另外，工程机械的智能控制系统的应用也非常广泛，其控制方法也非常巧妙，详情如下所示。（1）挖掘机油压系统检测出如下操作参数来识别负载大小。检测油压系统中的泵，油压，泵压力控制机构和状态，还可以通过测试指南，以处理系统的执行过程。根据收集到的信息，掘土机控制器模拟控制理论对于必要的信息和数据进行处理，以确保未来工作顺利。（2）总线段被用于基于CAN总线的汽车起重机的智能控制系统。双层巴士协议结构不仅可以监控起重机电源系统和油压系统，还可以避免电源冲击，实现高速通信。不同类型的汽车起重机需要有不同的软件配置，在区分时需要特别注意。

四、结语

随着我国科学技术的不断发展，机电一体化应用到人们的生活中，并且为人们带来很大的方便，机电一体化能够有效的缩短施工时间，提升施工效果，在质量上得到很大程度的保证，而智能控制系统在灵活性和方便性上都好于传统的方法，以微处理器为核心的智能控制系统，在微电子技术、精密机械技术以及信息技术等领域展现出了更为广阔的发展前景和更具优势的发展空间。

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（作者单位：中徽建技术有限公司）