智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐘開波

摘 要：伴隨著我國近年來經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)取得了良好的進步成果，我國的機電領(lǐng)域逐漸向著自動化、智能化、一體化的方向發(fā)展，機電一體化中包含著機械技術(shù)和電子計算機技術(shù)。機電一體化智能系統(tǒng)的應(yīng)用對機電設(shè)備的自動化控制起到了良好的效果，本文對電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：智能控制;機電一體化;應(yīng)用

引言

機電一體化系統(tǒng)是我國應(yīng)用范圍最廣的系統(tǒng)，對于一個工業(yè)大國來說至關(guān)重要，所以對于機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，我們要不斷改進其不足，提高其可靠性與高效性。

一、智能控制技術(shù)系統(tǒng)的特點

智能控制技術(shù)的特點主要有：整體改進技術(shù)，把控并完善理論體系，適應(yīng)性強，操作方法不一。其中，整體改進技術(shù)是指在以往的控制理論前提下形成并成長起來的較為先進的控制系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)通常是以開放型，分段型和分布型為主。這令智能控制可以真實有效的解決各類信息，提升信息的利用空間。這一特點也說明了智能控制的主要意圖則是整體改進而不是向往系統(tǒng)高度。（1）把控完善理論體系，由于智能控制的操作運行前提是人工智能，自主把控和信息論。（2）適應(yīng)性強，在應(yīng)用智能控制技術(shù)的時候，務(wù)必要做到合理科學(xué)。（3）操作方法不一，在傳統(tǒng)控制中，通常利用的都是動態(tài)軌跡方程，物理動力學(xué)等一些數(shù)字類的模型來構(gòu)造把控對象。

二、智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別

（一） 智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的高級階段

傳統(tǒng)的控制技術(shù)具體使用到各個領(lǐng)域生產(chǎn)工業(yè)的底層，重點是將簡單的重復(fù)性的機械工作完成，真正實現(xiàn)取代人力的目的。智能控制技術(shù)是在傳統(tǒng)的控制技術(shù)的前提上，應(yīng)用了計算機， 實現(xiàn)了智能化。智能控制技術(shù)結(jié)構(gòu)更為開放、多變，擁有非常強的組織控制、綜合處置信息與學(xué)習(xí)的能力。

（二） 兩者的控制對象和任務(wù)目標(biāo)有很大不同

智能控制技術(shù)的具體控制對象是高級計算機系統(tǒng)，利用復(fù)雜的程序系統(tǒng)，做好控制系統(tǒng)非線性、不確定性、多功能智能化控制命令是具體的任務(wù)目標(biāo)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)控制對象較為單一，一般是適用于線性、確定性的控制對象中。

（三）兩者的設(shè)計重點不同

智能控制技術(shù)的設(shè)計重點就是針對不同控制對象與任務(wù)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型進行準(zhǔn)確識別、描述，利用數(shù)據(jù)庫以及程序代碼，完成控制命令，做好任務(wù)目標(biāo)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)就是使用動力學(xué)與運動學(xué)方程等數(shù)學(xué)函數(shù)， 對控制對象進行操作，實現(xiàn)單一的任務(wù)目標(biāo)。智能控制技術(shù)可以做到混合控制，利用廣義的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)混合的數(shù)學(xué)控制工作，使用開閉環(huán)結(jié)構(gòu)，利用定性定量的決策與控制方法，實現(xiàn)多模型、多狀態(tài)的控制方法。

（四）兩者的學(xué)習(xí)方式不同

智能控制技術(shù)具備模仿人的智能化功能，能夠綜合應(yīng)用控制決策、控制對象狀態(tài)與控制環(huán)境的知識，傳統(tǒng)的控制技術(shù)知識可以按照單一的命令來實現(xiàn)簡單的任務(wù)目標(biāo)。

三、智能控制技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用

（一）數(shù)控領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)控行業(yè)中，由于近年來科技技術(shù)的進步使得行業(yè)內(nèi)部競爭越來越激烈，這便對數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性有了一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。而智能控制技術(shù)在此方便的應(yīng)用中，不僅僅可以提高數(shù)控的精準(zhǔn)度以及可靠性，更是滿足了所有當(dāng)下數(shù)控行業(yè)的一切要求，因此智能控制技術(shù)走進了數(shù)控領(lǐng)域的大門。在數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用智能控制技術(shù)時，由于智能控制技術(shù)有著可以整合信息，感知控制環(huán)境，靈活決策，擴寬虛擬智能知識的功能，所以在應(yīng)用于數(shù)控領(lǐng)域時，能夠在數(shù)值貯藏庫，程序運行碼或通信技術(shù)中完成自主學(xué)習(xí)功能，甚至也可以實現(xiàn)對機械設(shè)備的自主控制，修檢，調(diào)試，識別等功能。由于數(shù)控行業(yè)中的數(shù)字模型并沒有全部覆蓋到，所以傳統(tǒng)技術(shù)有時很難完成預(yù)期目標(biāo)，而智能控制技術(shù)則會很輕松的處理數(shù)控領(lǐng)域中控制對象和任務(wù)這一問題。在數(shù)控領(lǐng)域中存在很多信息相對而言有著含糊的控制任務(wù)，應(yīng)用智能控制技術(shù)中的相關(guān)含糊控制理論會使其獲得明顯成效。利用該控制理論可以使系統(tǒng)的加工技術(shù)得到優(yōu)化，也可以幫助數(shù)控機床進行故障的檢修和診斷，以提高數(shù)控機床工作的安全平穩(wěn)性。智能控制技術(shù)也可以對數(shù)控系統(tǒng)中的查補運算和問題診斷有重要幫助，其主要依靠的技術(shù)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)擁有較強的適應(yīng)性對于調(diào)試把控數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的收放環(huán)建構(gòu)有重要意義。查補運算則是為數(shù)控領(lǐng)域中系統(tǒng)的中心，它可以通過機床生產(chǎn)出的產(chǎn)品加工形態(tài)，頻率等信息在加工的起始點到終止點中任意位置進行查補，這可以使數(shù)據(jù)獲得更為密集處理。

（二）機器人領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

機器人有著非線性的物理動力學(xué)等多個特征，在含有的傳輸感性信息中，需要不同變量的控制參數(shù)來完成各種智能化的把控目標(biāo)。這些特點的機器人領(lǐng)域需要智能控制技術(shù)的全面幫助才能夠使各技能特點得以實現(xiàn)。例如，利用智能控制技術(shù)可以幫助行走中的機器人進行感官視覺傳輸感性信息回饋，使機器人的自我障礙把控，運動路線規(guī)劃，運動定位軌跡自己機器人的動作形態(tài)變化等功能得以實現(xiàn)。所以智能控制技術(shù)可以使機器人完成自主學(xué)習(xí)能力，自主調(diào)試能力和自主適應(yīng)能力。再如，智能控制技術(shù)在應(yīng)用于機器人工作中，機器人的碼垛作業(yè)時，需要對機器人的工具，機器人本體以及正規(guī)箱的傳輸設(shè)備對正規(guī)箱的形態(tài)處理。因此碼垛作業(yè)是由以上三個方面進行合作完成。這三項的節(jié)奏必須保持一致性，共同協(xié)調(diào)完成，以防止出現(xiàn)工序待機狀態(tài)的發(fā)生，這也是保障碼垛工作順利完成重要前提，在達(dá)到規(guī)定的碼垛頻率時，通過分揀系統(tǒng)挑出的箱體依照種類的不同進行合理的劃分，通常設(shè)定三個通道，每一個通道則為一個箱體種類。在通道終端需要設(shè)定機器人的抓取動作和接收完成動作后的信號。順利完成工作機器人將進入待機狀態(tài)，若夾取箱體時出現(xiàn)了真空度降低，機器人將減速前行，很有可能這是的箱體已經(jīng)從夾取工具中將要遺落，當(dāng)真空值達(dá)到設(shè)定數(shù)值時，機器人將停止前行以免箱體在運動中被掉落。并當(dāng)即發(fā)出警報，當(dāng)人工檢測調(diào)整后，真空度恢復(fù)到正常值后機器人自動回到預(yù)設(shè)軌道，等待工作命令的信號發(fā)出。

（三）交流伺服系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

在機電一體化中，有著一個關(guān)鍵的構(gòu)成部分，這便是交流伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是為了使信號信息得到處理后調(diào)換為機械運動，這個系統(tǒng)過程主要是為把控機電一體化的質(zhì)量和效果有重要的價值及影響。特別是在對機電一體化系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能上有著關(guān)鍵的作用。該系統(tǒng)是機電一體化中最繁瑣復(fù)雜的運行技術(shù)。其把控的對象大多為非線性的，不明確性，因此該系統(tǒng)內(nèi)沒有精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型。通過使用智能控制技術(shù)的含糊控制運算，可以有效的改進該系統(tǒng)的反應(yīng)速率，有效的提升該系統(tǒng)敏捷性。在保障了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的同時，也完成了系統(tǒng)在智能控制技術(shù)下的自主學(xué)習(xí)，自主調(diào)整和控制等功能。

四、結(jié)束語

智能控制具有高效率、高水平、高性能的優(yōu)點，是機電一體化系統(tǒng)中使用最多的控制方法。在未來發(fā)展中，智能控制將取代傳統(tǒng)控制方式，它在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用將會更加完善，它的優(yōu)勢將會惠及更多的行業(yè)。

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