摘要:智能控制技術(shù)與系統(tǒng)是機(jī)電一體化控制技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。智能控制技術(shù)通過(guò)自動(dòng)化控制解決了時(shí)變性、非線性、多層次性等復(fù)雜的控制問(wèn)題,提升了機(jī)電一體化系統(tǒng)的支行模式,而智能控制策略在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:智能控制;機(jī)電一體化系統(tǒng);應(yīng)用
一、智能控制概念及作用
智能控制系統(tǒng)是指能夠模擬人工智能或具有人工智能的系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng),可以分為兩部分:智能控制器和外部環(huán)境。智能控制通過(guò)分析歸納廣義被控對(duì)象的各類固有知識(shí)和信息,并對(duì)這些知識(shí)和信息進(jìn)行處理,使系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。
二、機(jī)電一體化概述和特征
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
三、 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
(一)智能控制在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用
智能控制應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中能夠極大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率,在工業(yè)工藝過(guò)程, 如專家控制器和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制器等控制器的設(shè)計(jì)中,就可以引進(jìn)智能控制。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)龐大復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程,單單利用人工是難以完成的,對(duì)整個(gè)工藝的操作和控制、以及對(duì)整個(gè)過(guò)程故障的診斷等都需要智能控制的參與,而且智能控制在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中將占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。
(二)智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用
在控制參數(shù)方面,機(jī)器人要求控制參數(shù)是多變的;在動(dòng)力學(xué)方面,機(jī)器人具有時(shí)變性、非線性和強(qiáng)耦合的要求;在傳感器信息方面,機(jī)器人具有多信息要求;在控制任務(wù)方面,機(jī)器人具有多任務(wù)的要求。分析機(jī)器人和智能控制的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn),智能控制非常適合應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。
如今,在機(jī)器人領(lǐng)域的很多方面都應(yīng)用了智能控制技術(shù)。例如,利用智能控制技術(shù)可以有效控制機(jī)器人手臂的動(dòng)作、姿態(tài);利用多傳感器信息融合技術(shù)、信息處理技術(shù)和控制技術(shù)對(duì)機(jī)器人的行走路徑、停留位置和躲避障礙物等動(dòng)作進(jìn)行控制。
隨著智能控制方法的不斷發(fā)展,它們的實(shí)用性、可靠性和優(yōu)越性已經(jīng)在很多應(yīng)用系統(tǒng)中得到證明。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)功能,通過(guò)利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)和權(quán)值的分布表示特定的信息,并對(duì)各傳感器接受到的信息進(jìn)行處理,最后以直接自校正控制等方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制;模糊控制具有很強(qiáng)的魯棒性,建立在模糊集合、模糊推理和模糊語(yǔ)言變量的基礎(chǔ)之上。模糊控制廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先對(duì)被控對(duì)進(jìn)行建模,在同時(shí)考慮控制規(guī)則和模糊變量的隸屬度函數(shù)的基礎(chǔ)上,利用模糊控制器,對(duì)機(jī)器人機(jī)械控制;在設(shè)計(jì)與規(guī)劃?rùn)C(jī)器人路徑的時(shí)候主要用到免疫算法,再結(jié)合遺傳算法和進(jìn)化算法,可以對(duì)控制程序和控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
(三)智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用
智能化是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)加工質(zhì)量提出了更高的要求,尤其是在數(shù)控領(lǐng)域應(yīng)用智能控制成為人們?cè)絹?lái)越迫切的要求,如對(duì)制造網(wǎng)絡(luò)通行能力、加工運(yùn)動(dòng)的模擬、推理和決策能力、智能編程、智能監(jiān)控、自尋優(yōu)等功能的要求。數(shù)控系統(tǒng)中的某些模塊通過(guò)數(shù)學(xué)建模及傳統(tǒng)的控制方法可以實(shí)現(xiàn),但是數(shù)控系統(tǒng)中的很多環(huán)節(jié)因?yàn)槿狈?zhǔn)確的信息,無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)建模和傳統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn),這時(shí)就需要通過(guò)智能控制方法和理論實(shí)現(xiàn)。利用模糊推理對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷,利用模糊控制優(yōu)化加工過(guò)程,利用模糊集合理論對(duì)某些控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整;利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算、故障診斷;利用專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些難以確定算法或結(jié)構(gòu)不明確的情況進(jìn)行推理計(jì)算。另外,利用專家系統(tǒng)對(duì)多個(gè)數(shù)控機(jī)床維修專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合,并收集現(xiàn)場(chǎng)故障信息,再根據(jù)合理的推理規(guī)則,結(jié)合故障情況提出相應(yīng)的維修意見(jiàn)。
(四)智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
在機(jī)電一體化產(chǎn)品中,伺服系統(tǒng)是其主要組成部分,而伺服系統(tǒng)的合理性將決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量、性能等,而伺服系統(tǒng)又是一種非常復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu),所以其參數(shù)的改變非常頻繁,容易受到各種因素的影響,這就容易導(dǎo)致很多不確定的因素,而智能控制能夠減少這些不確定因素,使交流伺服系統(tǒng)更加穩(wěn)定的工作,所以把智能控制應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)中,能夠有效地促進(jìn)交流伺服系統(tǒng)的工作效率。
(五)智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用
在現(xiàn)有的機(jī)械制造中,人力占據(jù)了很重的一部分,但是隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,這越來(lái)越不符合時(shí)代的要求。機(jī)械制造的未來(lái)發(fā)展的未來(lái)發(fā)展方向是智能化的新技術(shù)方向、所以,應(yīng)當(dāng)按照現(xiàn)在的現(xiàn)實(shí)情況把原有的經(jīng)典機(jī)械理論和現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,這樣能夠是機(jī)械制造效率和準(zhǔn)確度都大大提高,而且同時(shí)能夠節(jié)省很大一部分人力。
三、 總結(jié)
綜上所述,人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步體現(xiàn)在人腦的智能上,毫無(wú)疑問(wèn),機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步也體現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上,因此,智能化是它的一個(gè)重要發(fā)展方向,智能控制理論的提出,為其提供了理論依據(jù),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高,使機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)智能化有了現(xiàn)實(shí)依據(jù),目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)很多智能化的產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn):
[1]陳雪梅.機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)智能控制的有效應(yīng)用的幾點(diǎn)思考[J].河南科技,2010,14:7.
[2]董勇,謝士敏.機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用體會(huì)[J].數(shù)學(xué)技術(shù)與應(yīng)用,2011,10:93.
[3]王成勤,李威,孟寶星.智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓,2008,8:280-300.
[4]顧偉軍,彭亦功.智能控制技術(shù)及其應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2006,s1:101-104.
[5]晏建新.智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽,2011,30:308.
作者簡(jiǎn)介:朱慶良(1987年4月),性別:男,籍貫:遼寧省沈陽(yáng)市,研究方向:機(jī)電一體化endprint