智能控制在机电一体化系统中的运用

陈炳良

[摘    要]智能控制是指不需人工进行干预的情况下，机械化智能机器即能依照自主指令完成相应任务。并通过计算机对人类思维活动进行模拟，从而促进智能控制效率的大幅提升。文章介绍了智能控制的基本特征及智能控制在机电一体化系统中的运用，并结合实践经验，分析了智能控制在机电一体化系统中的具体运用，为我国机电行业的更好发展提供了建议。

[关键词]智能控制;机电一体化;具体运用a

[中图分类号]TP273.5;TH-39 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）05–00–03

Application of Intelligent Control in Mechatronics System

Chen Bing-liang

[Abstract]Intelligent control means that mechanized intelligent machines can complete corresponding tasks according to independent instructions without manual intervention. And simulate human thinking activities through computers， so as to greatly improve the efficiency of intelligent control. In this case， this paper first discusses the basic characteristics of intelligent control， summarizes the application of intelligent control in mechatronics system， and analyzes the specific application of intelligent control in mechatronics system combined with practical experience， in order to provide suggestions for the better development of China's Mechatronics Industry.

[Keywords]intelligent control; mechatronics; specific application

1 智能控制的基本特征

在当今社会，智能控制具有广阔的应用场景，在机电一体化系统中运用智能控制，能够实现设备的自我驱动，从而促进机电一体化设备更高效率地完成复杂问题。智能控制的发展已经由此前的简单控制向多学科交叉控制方式转变。相比于传统控制方式，智能控制在非线性特性控制、高层核心控制等领域获得了较大发展。智能控制核心主要由高层进行合理控制，并具备组织性特点。与此同时，智能控制器具备非线性特征，并可落实多样性方针的高性能需求，同时具备总体寻优性特征。

2 智能控制在机电控制系统中的应用

智能控制涵盖学习操控系统、遗传算法及进化核算操控系统、分阶梯操控系统、专家操控系统、人工神经网络操控系统等。应用智能控制技术，能够大幅提升工业生产过程中的生产质量与生产效率。同时智能控制系统具备组织性、构造性、避免交叉性等特征，能够更好符应时代对工业发展的长期要求。相比于人工控制来说，在精确性上大为提升，能够更为高效地处理人工管理控制缺失的问题，同时能够打破时间、空间壁垒，完成全天候、多层次、全方位的不间断远程控制，能够大幅缩减管理流程，降低管理成本、缩减机电管理对人员健康的危害。智能控制系统，正在日渐推动机电一体化的不断发展。

3 智能控制在机电一体化系统中的具体运用

3.1 智能控制系统的整体技术分布及在机器人领域的应用

从类别形式上划分，智能控制系统大体可分为两类。①专家控制系统，专家控制系统指的是将专业的知识经验，在计算机系统中予以录入，并将输入信息与技能信息相融合，根据相应输入情况运行指令，促进系统运行。在专家控制系统建立过程中，需要较为庞大的理论体系，完备的相关理论能够让智能系统在对问题进行处理时，有更多参照，以便达到更为高效的处理效果。②分级控制则又被称为“分级递阶智能控制”，这一控制系统的运行工作，建立在自组织控制、自适应控制等前提条件下，这一分级主要涉及到执行级、协调级、组织级3个方面，各级均有自身的独属作用[1]。伴随着智能制造技术的逐步发展，机电一体化系统在机械领域有了更为普遍的应用，各式各样的机电一体化设备正在逐步对人工进行取代，促进机械制造行业的愈加成熟化、自动化。而随着计算机技术和软件技术的同步发展，计算机辅助技术、机械制造理论、机械制造工艺正在日渐成为一个整体，在智能控制的统合下共同发挥作用。智能制造系统的特征是，以计算机系统取代部分人力设计工作，借助神经网络理论及模糊数学模型，对生产环境和生产流程在最大程度上进行建模，以便尽可能使机械制造产品与社会需求相符应。

专家系统具备的控制特点，在智能化的计算机程序中被充分体现。系统以数据分析为基础，并结合相关经验及数据库的有关信息，对生产环节可能存在的突发故障进行有效控制。专家系统在解决方案的确定上能够达到最佳水平，借助专家系统，智能化系统能够实现对机电的多方面控制，尤其在故障处理过程中发挥重要作用，对于确保设备处于稳定的工作状态意义重大。而在专家系统的具体应用过程中，系统控制会通过故障紧急程序发挥必要作用。在设备发生故障时，专家系统将以故障警告的方式，对管理人员进行必要提醒。其對故障类型的分析处理流程，彰显着智能化的基本特点。专家系统的有效介入，使得机电设备的故障问题，能在显露后迅速得到处理。当下在我国的诸多行业，均对机器人技术进行着应用。而在机电一体化系统的持续推进进程中，机器人技术则是当今同样被大为应用的智能控制技术之一。在相关技术体系内，模糊控制是推动机器人技术进一步走向成熟的关键。能够执行多样化操作机能的机器人技术，在现今的工业发展过程中，已经得到大规模普及，并逐步成为促进机电一体化建设效率提升的有效要素。工业机器人技术正在随着科技体系的整体进步，日渐发生显著变革。

3.2 智能控制系统在建筑工程、煤矿作业、钢铁等工业领域的应用

社会城镇化的发展与建筑工程建设密不可分。这一工作中应用智能控制，能够促进建筑工程技术的进一步发展，并尽可能规避人身及生命财产损失风险，促进不安全因素的有效消除。在建筑工程施工地理环境较为特殊时，应用智能识别技术，能够有效识别地下未知领域，并可将建筑工程的有关参数进行录入后，以计算机系统开展模拟测算，从而实现对建筑材料强度、承载力、重量的有效模拟评估，实现精确测算基础上，对建筑现场的模拟仿真及较为精确的遥感控制，保证建筑工程质量能够得到合理提升。智能控制技术同样被大规模应用在建筑工程领域，其具体应用环节主要体现在下述几个方面。①对建筑室内空调的智能控制，基于对空调在不同季节使用模式及风阀等基本内容，智能控制技术依照比例积分调节器进行闭环互利，应用类似的智能控制方式，一方面能够有效优化室内空气质量，另一方面能够对能量进行有效节约。②对室内照明系统的智能控制，这一功能的实现主要将计算机、通信系统展开联网，再通过对照明时间、照明逻辑展开对照，以促进对室内照明的智能化控制，这些工作有助于建筑工程效果及质量的持续提升。

随着科学技术的不断升级迭代，在机电一体化领域，对数控技术的要求迅速增加，要求数据技术在能够胜任必要职能操作的基础上，还能够具备延伸、模拟、扩展等更多功能，能够落实智能操作、智能编程、智能监督等一些列工作。智能控制在煤矿机电一体化系统中，同样得到了大规模应用，煤矿机械作业的情况通常较为恶劣，在大多数时间里，均是在井下开展工作，得井下环境对煤矿中机械设备的运行状况，构成着主要影响。在情况严重时，还会受到各类冲击及采煤震动的影响，这需要煤矿机械能够对环境需求进行适应，以此促进煤矿企业生产质量的提升。而智能化技术的大规模应用，则能够有效降低井下作业危险程度，促进煤矿开采工作安全性的提升。在煤矿的开采过程中，由于井下的开采环境较为复杂，有着多重的影响要素，而具体操作流程又多在地下完成，因此具有较高的难度系数。在对煤矿进行开采时，需确保机电一体化系统具备较高的安全性和可靠性，并需在较大程度上实现能耗降低和环境保护。当下在煤矿生产领域，机电一体化技术主要在微机及通信过程中得到应用，并可实现对煤矿作业情况的远程监控及发生危险时的自动报警。

在炼钢技术领域，智能控制的机电一体化技术同样有着大规模应用。钢铁工业作为我国社会生产的必要支撑，当下钢铁工业的主机电一体化系统以计算机处理器作为核心元件，有机集成了仪器仪表、计算机系统、控制设备等各类技术，从而促进了机械设备工作效率的有效提升，同时也有助于设备使用寿命的大幅加强。当下的技术条件下，炼钢技术正在将微处理技术、通信技术有机结合，并持续促进钢铁企业的合理发展。而智能控制在监控技术领域的应用，则是确保突发危险时能够实现有效应对的必要方向[2]。在机械设计的制造工作中，难以避免会出现突发问题，如何对突发问题进行有效解决，进而将事故损失降低到最低，是机械设计工作最终的目的。而监控系统的大规模推广，能够更为准确高效地助益工作人员确定问题发生的原因及过程，从而高效地对问题进行处理。在设备突然有故障发生时，应当尽可能及时地了解情况并对设备运行状态及时停止，以避免更为严重后果的发生。这时为对突发问题进行解决，在监控技术方面应用智能化机电一体化技术，便可满足对故障的实时处置需求。并可对机械设备运行状态进行实时监控，同时能够自动及时地处置相应问题。机电一体化技术在监控系统中的应用，促进了设备工作效率的有效提高，降低了设备运行中的故障发生风险，从而为机械设计制造提供了更为充分的保障机制。

3.3 智能控制系统在机械制造方面的应用及创新发展方向

机械制造也是机电一体化的重要组成，当今机械制造技术对计算机技术及智能控制技术进行了有效融合，借助应用相关技术，能够促进机械制造的进一步高效发展。智能控制技术能够逼真地还原人制作机械的动态过程，并可通过传感器融合方式，预先处理收集而来的信息，并可对有关控制模式中的必要整合，有效进行修改，以此促进机械制造效率的累进式提升。智能控制技術在机械制作系统、机械故障诊断等方面，都能够有效发挥监督及控制作用，还能够基于逻辑相符的有效信息，开展智能化学习。智能控制机电一体化的发展，大体表现在下述几个方面。由于传统机械设计及制造过程中人工成本较高，且有设计标准难以控制、设计资源被大量浪费的情况发生，产品的基本质量及效益同预期效果并不吻合。而伴随信息技术的迅速发展，智能化机电一体化系统已经日渐成为机械设计与发展的主流趋势，在可见的未来，机械生产与设计工作将进一步朝数字控制的方向进行转变，从而搭建起更为成熟的机电一体化技术体系。机电一体化技术智能化水平的进一步提升，将大幅提高我国机械设计制造工作的自动化水平，进一步促进工业生产效益的提升。

机电一体化技术作为科技持续发展的综合技术，在当下的自动生产设备领域，机电一体化模式被普遍应用。其优点大致可划分为两个方面。

（1）对生产力的大幅提升，并依照智能化、自动化技术，以技术人员提前设置的机器设备流程作为基础，进行设计制造工作。这一过程中，基本不需要人力介入，机电一体化技术实现了人力、财力、物力的整体节约，促进了生产时间的压缩和生产效率的提升，进而实现了更高的经济效益。

（2）能够对安全事故进行有效预防，在传统工业制造生产过程中，需有大量工人参与，不当操作、机器隐患等各类原因，均使得安全事故时有发生。不仅造成了生产环节的拖延，还加剧了人力成本的投入。借助智能化技术及机电一体化技术，生产过程能够大体实现全自动操作，生产实践远离了危险的生产环境，而是更多转移到了更为安全的后方。这样的转变，促进了安全性能的提升，也促进了经济效益的有效提升。

智能化机电一体化技术的创新，首先体现在对产品原材料的创新应用上。在对材料进行选择及应用时，将会对环保、性价比特性更为注重。这要求实践过程中依照产品特征，优先对性价比高、环保、轻便的材料予以选用，从而促进机电一体化产品的高质量发展。例如具备创新型的智能、高分子、纳米等相应材料，因为具备轻便、耐磨、耐用等特性，同时与绿色环保需求相符合，又具备可回收性特征，因此可良好应用在机电一体化系统中。其次是在产品功能及产品造型的创新，机电一体化应当对产品造型美观性予以持续优化，以便实时与大众审美相匹配。智能化技术在这一方向上发挥着中心作用，并需确保审美、造型同预定功能相互结合，在这基础上，尽可能做到功能的多样性及全面性。而在产品控制领域的创新上，由于机电一体化产品通常基于光子、电子等现代技术，并持续推动产品控制的高效自动、安全便捷发展，智能控制应当致力于对传统设备操作冗杂的问题进行整合，以达到有效节约人力、规避人工操作带来的危险的目的，促进工业生产效率的进一步提升。

4 结语

智能控制技术实现了机电一体化系统的整体优化，能够有效促进机电一体化技术体系的更为合理应用。可在监控、钢铁生产、煤矿开采、建筑工程、机器人等领域发挥综合作用，能显著提升机电一体化工作的运行效率。

参考文献

[1] 王怡.论述智能控制在机电一体化系统中的运用[J].科学技术创新，2015（23）：20.

[2] 石其行，段贵华.浅谈智能控制在机电一体化系统中的运用[J].建材发展导向，2020（14）：1.

[3] 华懿玮.浅谈智能控制在机电一体化系统中的运用[J].中国设备工程，2020（6）：2.