智能控制及其在机电一体化系统中的应用

张鹏

摘 要：机电一体化系统是由多方面技术组成的，其中包括机械技术、微电子技术、电力电子技术、信息技术等多种技术。机电一体化系统是将多种技术融合在一块的并且用于实际的综合技术。随着科技与智能化的高速发展，人民已经不再满足于传统方式的机械化机电模式，而且传统的控制技术也不能满足机电一体化系统的要求，在机电一体化系统中运用智能控制是完全符合时代要求，顺应时势的做法。机电一体化系统中的研究人员也期望通过智能控制，达到机电一体化系统的控制目的。本文将对智能控制及其在机电一体化系统中的应用进行解析。智能控制在机械制造过程中的应用，减少一定的劳动力;智能控制在交流伺服系统的应用，提高机械控制稳定性;智能控制在机器人领域的应用，实现多方面智能控制;智能控制在数控领域的应用，代替部分人工作业。

关键词：智能控制 机电一体化 机械系统 智能领域

智能控制是一门综合性较强的学科，其包括自动控制、人工智能、信息论、机械理论和统筹学等。智能控制弥补了传统控制理论的许多缺点，实现可以通知更高难度、更复杂系统的预期目标。智能控制的主要构成为遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统控制、专家系统控制、分级递阶控制、组合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理论等等。其中遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统控制、专家系统控制一直受到机电一体化系统的广泛使用，而智能控制的基础理论知识为运筹学、人工智能、计算机科学和控制理论等。将智能系统带入到机电一体化系统中可以在很大程度上减少劳动力，许多较为机械的作业可以使用智能系统产物也完成。近年来，市场上出现了层出不穷的智能产品，现阶段，智能产品在我国的销量还是非常可观的。

一.智能控制在机械制造过程中的应用

智能控制在机电一体化系统中的机械制造领域应用比较广泛，机电一体化系统的机械制造系统通过智能控制实现模拟专家智能活动，延伸或者取代部分的人脑劳动。智能系统通过其特有的神经网络和模糊数学对机械制造过程中的机械行为进行分析，智能综合处理问题。在机械制造领域，智能控制的应用主要包括智能学习、机械故障的智能诊断、决策与预测、机械零部件的可靠性分析、机械零件的优化设计、切削参数的优化、制造系统监控和智能检测、加工过程控制和智能传感器等方面。

二.智能控制在交流伺服系統的应用

智能控制在机电一体化系统中的交流伺服驱动装置系统应用较为广泛，其是机电一体化的重要组成部分，驱动装置的一种转换部件和装置，主要将电信号转换为机械动作，其主要决定控制系统的功能、质量以及系统的动态性能。交流伺服驱动装置系统主要应用智能控制系统中的电力电子技术功能，其可以提高交流调速系统性能;提高交流伺服系统应对一些不确定的因素的能力。从任务对象及任务本身出发，智能控制适用于较高难度、任务较复杂的环境，基本属于非线性、模型可以具有不确定的情况。智能控制强调描述数学模型、识别环境和符号、设计推理机和知识库，而传统控制则侧重于运用传递函数、动力学方程、运动学方程来描述系统。所以在机电一体化系统中的交流伺服驱动装置系统中智能系统的作用十分明显。

三.智能控制在机器人领域的应用

智能控制在机电一体化系统中的机器人领域应用广泛，机器人是目前我国智能发展科技创新的先驱力量，机器人对其智能控制要求十分严格并且十分精密。传统控制方法下的机电一体化并没有很好的将机器人彻底无人化，甚至在某些方面上仍然达不到完全智能。在机器人领域运用智能控制是十分有必要的，从动力学控制方面，机器人告别了传统模式下有线性、固定性和不实用性的时代，取而代之的是非线性、时变和强耦合;再到控制参数方面的多变量性;传感器信息上，多信息性;最后到控制任务的要求方面，多任务性。可以说，机器人领域对于智能控制的需求是十分庞大的，机器人的每一部分都需要有智能控制的参与。例如机器人的行走路径规划、机器人姿态控制等具有智能形态的选择。智能控制中的模糊控制、专家系统技术进行环境建模和检测、机器人定位等是机器人系统中最常用的控制功能。

四.智能控制在数控领域的应用

智能控制在机电一体化系统中的数控领域应用广泛，数控系统需要系统性能具有高可靠性、高精度和高速性，同时要具备可以高效处理扩展、延伸和模拟智能行为的处理功能，例如制造网络通信、自主学习和自主组织的能力、感知加工环境能力、自规划能力等等具有人类工作想法的高智商行为能力。日前，能够建立清晰的数学模型是数控系统的核心技术要求，但在数控系统应用中存在一部分无法成功建立数学模型的功能，为了更好的将数控功能体现出来，智能系统被合理的引入到数控领域中。智能控制中的模糊控制，可以优化数控领域中控制加工过程;模糊推理规划，能够诊断数控机床故障;模糊集合理论，可以调节并整定数控系统中的参数。同时，智能控制也可以优化机械人系统中的适应能力，机器人系统是将几种智能系统综合在一起达到实现机器人可以与人类近似的目标，并且它拥有很高的智能性。智能系统在数控领域中的应用还有很多，例如遗传进化算法，快速寻找数控系统的最佳加工路径;预测和预算，在数控系统高速加工时加强对综合运动的控制，提高稳定性。

五.结束语

当前，智能控制的技术已经在很多的工业的生产领域中被得到使用。智能控制技术在机电一体化中有着广泛的使用，比如在数控领域、机器人领域、交流伺服系统领域和机器制造领域等。机电一体化系统广泛应用于工业生产，在很大程度上推动了工业产业的发展。但是由于工业生产过程具有多层次、多结构以及各种不确定性使得数学建立非常困难，不利于机电一体化系统的有效控制和管理。智能控制应用于机电一体化系统，则可以很好解决这些问题，充分展现机电一体化系统的重要作用。所谓的机电一体化系统中智能控制指的是机械设备在没有人控制的情况下实现自主驱动，为实现这一目的而开发的技术被称为智能化自动控制技术。

参考文献：

[1] 董永.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].机械文刊，2018（21）

[2] 谢世敏.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].2017