浅谈智能控制技术与机电控制系统的应用融合

2021-06-26张诗悦

电子测试 2021年3期

张诗悦

（吉林商务旅游学校，吉林吉林，132000）

0 引言

智能控制是利用计算机技术实现知识和数据处理，并将相关信息应用于控制器设计的一种方式，这种控制方式能够借助以往的数据对控制结构进行优化，不断提升控制系统的稳定性和控制精度，在当今的研究领域受到了极大的关注。在工业生产过程中，机电控制系统虽然能够满足大部分的生产需求，但是随着生产向无人化、智能化领域的靠拢，工业生产过程中需要更加稳定和精确的加工方式，依靠传统的机电控制系统无法达到加工目的，所以必须对传统的机电控制系统进一步改进。通过智能控制算法提升控制系统的稳定性和可靠性是提升机电控制设备运行效果的有效方法，智能控制算法在无人化、智能化领域的优势可以与机电控制系统互补，实现更加可靠的生产加工。

1 智能控制技术的原理及特点

1.1 智能控制技术的原理

智能控制技术是一种融合人工智能、计算机技术以及控制理论的新兴控制方式，其工作过程中，以传统控制系统为框架，将人工智能算法作为一种优化手段，使控制系统中的各个环节达到更加理想的状态，其中常见的智能算法有神经网络、模糊控制、自适应控制等。同时能够根据控制目标，自动优化控制系统参数，实现自动调节和控制，当然实现这些优化控制的过程中离不开计算机技术的处理能力。

1.2 智能控制技术的特点

传统的控制技术更多的涉及控制系统工作的底层，也就是利用特定的机械设备实现对重复性工作的替代，并且在执行过程中往往只针对单一操作对象，如果要想实现对其他对象的操作，需要重新设计这一控制系统和执行机构，比如我们以前常见的工业流水线等。相比于传统的控制方式，智能控制算法有如下一些特点。

1)智能控制技术使用到系统高层控制单元中，并不属于简单的机械工作内容；2)智能控制设备拥有非常良好的非线性特征，具备非常全面的功能；3)智能控制设备能够按照不通过系统需求变化结构，适应于整个系统运行情况；4)智能控制设备拥有自我寻优的特征，对于微小的系统震荡能够实现自适应调节，也就是具有一定的鲁棒性；5)智能控制技术拥有强大的组织控制与学习功能，充分满足不同领域多样化与多功能化的需求；6)智能控制技术作为一个全新的控制领域，拥有非常广阔的发展空间与巨大的发展潜力。

2 智能控制技术在机电控制系统中的应用

通过上述的分析可以发现，机电控制系统是传统的自动化控制方式，其执行过程中往往需要人力的参与，并且针对的对象单一，工作过程中往往只是简单的重复性工作。而智能控制系统能够实现对多种对象的控制，具有较强的非线性适应能力和鲁棒性，对于降低人工成本、提高工作效率有着重要的意义。两者的融合应用，能够使得传统的机电控制系统工作效率、稳定性和精确度得到进一步提升。

图1 智能控制系统结构图

图2 智能信号灯控制系统结构图

2.1 智能控制技术在提升机电控制系统效率方面的应用

智能控制系统作用于系统的顶层，也就是在控制器的设计环节。而要想实现控制操作仍然需要执行机构的参与，也就是传统机电控制系统更多涉及的环节。当两者相互融合之后，传统的控制系统能够变得更加智能化。通过计算机技术能够将智能控制技术的相关算法运行实现，帮助控制器改进输出控制参数，而控制反馈回路中的监测参数的返回，能够对系统的控制器进行再次调节，最终使得系统能够满足输出目标。在这个过程中，系统的控制结构没有发生变化，但是控制目标可以在适当范围内进行调节，仍然能够利用智能算法实现系统的稳定控制。

比如在交通信号控制方面，以往的交通信号都是有固定的时间进行控制的，这种控制方法对于交通的高峰期不太实用，容易造成人流的拥挤。而现在为了能够提升交通状况，将交通信号灯转变为智能控制系统，通过摄像头的监测感知人流量的大小，并将解析的交通状况传输给控制系统，控制系统根据人流量的大小智能调节信号灯的持续时间，极大的缓解了高峰期的交通拥挤现象。这种控制方式在传统的控制器中引入了神经网络和图像处理算法，使得控制器的决策信息能够根据实时监测信息进行调整，让交通控制变得更加高效、智能。

2.2 智能控制技术在降低机电控制系统成本方面的应用

传统的机电控制系统能够在很大程度上提升企业的工作效率，一方面，这些机械设备可以实现24小时的连续工作，并且简单重复性工作交给机械设备减少了一部分人力的需求；另一方面，利用机电控制系统可以实现对加工产品质量的控制，只要设备和材料不出现质量问题，那么产品的质量能够得到有效的保证。但是当智能控制技术参与到机电控制系统之后，整个工作流程对于人力的需求更少。经过智能算法的学习能力和自适应能力，当控制系统工作时间越久，其自适应调节能力越强，智能控制设备工作的精确度就会越高。

比如现在物流系统中，利用智能控制系统进行快递分拣工作。通过摄像头和图像识别算法能够识别快递单号所属的省份，然后将识别信息传送给执行机构，执行机构将快递自动归类。这种分类方式不仅工作效率极高，而且几乎不需要人力的参与，在成本控制方面能够起到巨大的作用。

2.3 智能控制技术在提高机电控制系统稳定性方面的应用

无论是机械设备还是工业生产设备，当其长时间工作之后或者因为工作环境的恶劣，都会出现各种各样的故障问题，这些故障在一开始只是一种微小的隐患，往往不会受到太多的关注，但是如果任由其发展，将会造成设备的严重故障问题，最终使得机械设备无法正常工作，给整个工作过程带来极大的损失。但是智能控制技术能够利用智能监控算法实现对设备运行状态的实时监测，通过传感器检测回路收集的数据信息，分析设备相关部件的运行状况，当出现故障征兆之后能够及时报警，避免大的故障问题出现。同时在系统出现了紧急故障之后，智能控制技术能够准确识别故障类型和故障位置，利用硬件或者软件冗余实现故障重构，确保系统能够在短时间内继续平稳运行，能够有效提升系统工作的稳定性。

例如，农用拖拉机需要具备高效、节能的控制能力，压路机则需要提高工作质量和工作效率，由此可见，不同的机械设备需要不同的智能控制，要针对不同的工作需求给予不同的控制操作。在机电控制中使用智能控制技术可以在很大程度上减轻人们的体力劳动和脑力劳动，尽可能的应对周围环境变化所带来的不良影响。智能控制系统能够对机电控制环境可能会发生的问题进行预判断，运用智能传感器技术将工作过程中可能会出现的各种情况信息汇总，并对每一种情况进行数据分析，进而调整或者改进工作模式，提高机电控制系统对周围环境的适应能力。