机电一体化系统中智能控制的应用方式

陈磊

[摘要]随着社会经济的发展，人们对于机电设备的要求不断提高，因此，以机械技术与电子技术为一体的机电一体化系统得到快速地发展。近几年来，机电一体化系统创新地将智能控制技术运用到实践应用中，针对环境、目标以及任务等被控制对象，进行智能化的调控，并在不断研究与实践中取得了较好的成效。本文主要针对智能控制技术在机电一体化系统中的应用策略进行探讨。

[关键词]智能控制机电一体化系统应用

中图分类号：TU85 文献标识码：A

机电一体化系统的应用逐渐趋于成熟化，人们应用机电一体化系统解决越来越多的问题，尤其是在技术人员将智能控制技术与机电一体化技术有机地融合到一起后，机电一体化系统的功能越来越强，它可以针对不同的因素进行智能的、多层次的、非线性的、可变的调控，使机电一体化系统的应用领域愈加宽广，应用效果也在不断提高。一、简述智能控制技术与系统

智能控制技术主要是将人工智能理论、自动控制理论、信息理论等有关优化调控方式的理论知识综合起来，形成有别于传统自动化控制技术上的新型控制技术。这种智能控制技术是将复杂的、非线性的任务作为控制对象，运用开放式、分布式的结构解决控制问题，因此，智能控制是较为先进的控制方法。

智能控制系统是多项控制技术的集合，它主要分为两部分：外部环境与控制器。外部环境部分主要发挥传感器与执行器对影响控制效果的外界环境因素进行感应与判断，然后将外界信息传递给智能控制器。智能控制器一方面对外部环境感知的信息进行分析、处理、评价、规划与控制决策，另一方面将感知的信息储存入数据库，已备以后认知学习之用。二、智能控制技术在机电一体化系统中的应用

(一)智能控制技术在机电一体化系统中的应用类型

在机电一体化系统中应用智能控制技术，是将不同的控制系统联合起来，形成混合集成型的控制系统，通常这个系统是由以下几部分组成的。学习控制系统：它主要负责利用信号输入等形式对系统内部的结构进行认知、分析，从而保证系统的自动调控；神经网络控制系统：这是应用最多的系统之一，它主要利用复杂的神经网状的输入、输出层，实现对机电一体化系统的智能控制；分级控制系统：它主要利用自身的自适应与自组织能力进行协调、控制工作，这种控制系统可以简化控制流程，提高控制效率；专家控制系统：它主要是通过将技术人员的指令编入计算机中，使系统按照计算机编程进行控制工作，可以提高解决实际问题的能力与效率。

(二)智能控制技术在机电一体化系统中的应用优势

智能控制技术是当前工业生产研究的主流方向，也是未来科技发展的流行趋势，因此，在机电一体化系统中应用智能控制技术是有一定优势的。首先，智能控制技术根据外部环境变化，针对系统工作内容进行智能化的调控，可以有效提高机电一体化系统工作的精度与效能；其次，智能控制技术可以使机电一体化系统按照工作人员输入的指令编码进行工作，这样可以有效地优化系统加工流程，缩短加工时间，实现系统加工工作的改革；最后，智能控制技术还可以有效地对机电一体化系统中的部分结构与程序进行智能化控制与调试，以保证系统工作程序的安全性与可靠性，进而提高系统的工作效率。

(三)智能控制技术在机电一体化系统中的应用

当前，智能控制技术的应用已经成为改革机电一体化系统的一个方向，以此，相关技术人员积极从不同方面、不同角度、不同层次进行智能化控制的研究，以期可以更好地应用于机电一体化系统中，提高机电一体化系统的应用效率，促进机电一体化系统向着现代化、智能化、信息化方向发展。

机电一体化系统中最重要的组成部分即是数控机床，所以在数控机床方面应用智能控制技术，充分发挥智能控制技术的高效率、高精度、高性能的优势，使数控机床在遇到加工程序问题时，系统可以按照预先设定的控制程序进行调控，并能够继续按照加工运行指令进行工作。这种智能化调控可以有效控制加工信息模糊的状况，以有效加工过程。

要想提高机械制造的效率，就必须创新机械制造技术、开发新型的制造控制模式。在此基础上，技术人员将智能控制技术应用于机械制造机电一体化系统中，利用计算机为载体，使用专家控制系统的学习、认知功能，充分地对机械制造信息进行学习与认知，然后进行信息的识别与处理，提高对残缺信息的处理利用效率，进而提高机械制造机电一体化系统的工作效率。

三、智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1智能控制在机器人领域的应用

在控制参数方面，机器人要求控制参数是多变的；在动力学方面，机器人具有时变性、非线性和强耦合的要求；在传感器信息方面，机器人具有多信息要求；在控制任务方面，机器人具有多任务的要求。分析机器人和智能控制的特点可以发现，智能控制非常适合应用于机器人领域。

如今，在机器人领域的很多方面都应用了智能控制技术。例如，利用智能控制技术可以有效控制机器人手臂的动作、姿态；利用多传感器信息融合技术、信息处理技术和控制技术对机器人的行走路径、停留位置和躲避障碍物等动作进行控制。

随着智能控制方法的不断发展，它们的实用性、可靠性和优越性已经在很多应用系统中得到证明。神经网络控制具有很强的鲁棒性和容错功能，通过利用神经元之间的联结和权值的分布表示特定的信息，并对各传感器接受到的信息进行处理，最后以直接自校正控制等方式对机器人进行控制；模糊控制具有很强的鲁棒性，建立在模糊集合、模糊推理和模糊语言变量的基础之上。模糊控制广泛应用于机器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先对被控对进行建模，在同时考虑控制规则和模糊变量的隶属度函数的基础上，利用模糊控制器，对机器人机械控制；在设计与规划机器人路径的时候主要用到免疫算法，再结合遗传算法和进化算法，可以对控制程序和控制技术进行优化。

3.2智能控制在数控领域的应用

智能化是当今数控系统的一个发展趋势，随着科学技术的发展，人们对加工质量提出了更高的要求，尤其是在数控领域应用智能控制成为人们越来越迫切的要求，如对制造网络通行能力、加工运动的模拟、推理和决策能力、智能编程、智能监控、自寻优等功能的要求。数控系统中的某些模块通过数学建模及传统的控制方法可以实现，但是数控系统中的很多环节因为缺乏准确的信息，无法通过数学建模和传统的控制方法实现，这时就需要通过智能控制方法和理论实现。利用模糊推理对数控机床进行故障诊断，利用模糊控制优化加工过程，利用模糊集合理论对某些控制参数进行调整；利用神经网络技术可以实现插补计算、故障诊断；利用专家系统可以实现对某些难以确定算法或结构不明确的情况进行推理计算。另外，利用专家系统对多个数控机床维修专家的经验进行综合，并收集现场故障信息，再根据合理的推理规则，结合故障情况提出相应的维修意见。

3.3智能控制在交流伺服系统中的应用

伺服系统是机电一体化典型产品的重要组成部分，它属于一种转换装置，通过转换电信号以实现机械操作。交流伺服系统非常复杂，由于存在强耦合、负载扰动、参数时变等诸多不确定因素，所以不可能建立起精确的数学模型，只能建立起与实际情况相近的模型，该模型难以满足某些厂家对系统高性能指标的要求。如果能引入智能控制系统，交流伺服系统将不再需要精确的控制器参数和数学模型就能使系统具有较高的性能指标。

结语：

综上所述，智能化的机电一体化系统将改变传统机械自动化技术的工作模式，使工业生产与人们生活活动向着现代化、智能化、信息化发展。随着技术人员对智能控制技术研究力度的不断加大，其在机电一体化系统中的应用效果也在不断提高，充分发挥智能控制技术高效率、高水平、高性能的调控优势，促进机电一体化系统的不断更新与发展。

参考文献

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