智能控制及其在机电一体化系统中的应用

桑小明

身份证号码：130623198501285415

智能控制及其在机电一体化系统中的应用

桑小明

身份证号码：130623198501285415

本文探讨了智能控制与机电一体化发展的关系，并重点阐述了智能控制在机电一体化系统中的应用。

智能控制；系统；应用；

一、机电一体化系统中智能控制的概述

智能控制是在传统理论的基础上发展起来的，传统控制仅是智能控制的一部分，属于智能控制的最低级阶段。智能控制系统的机构是开放的、分布式的，对综合信息的处理能力比较强。智能系统不仅追求机电一体化的高度自治，更注重全局性的优化。智能控制是一个多学科相互交叉的学科，其理论基础是自动控制理论、人工智能、信息论及运筹学的交叉。智能控制的任务及主要对象具有不确定性、高度复杂及非线性的要求，而传统控制形式的方法，一般仅能用于单一的任务对象，通常要求有精确的数学模型。

二、智能控制与机电一体化的关系

智能控制是21世纪机电一体化发展的必然趋势。机电一体化技术在国外的起步时间相对较早，发展相对成熟，早在20世纪90年代，发达和较发达国家的机电一体化技术就开始逐渐步入智能控制的阶段。一方面，通信技术、光学等加入到机电一体化行列中，微细加工技术也逐步在机电一体化中得以有效应用，出现了微机电一体化及光电一体化等新的分支结构；另一方面，有关机电一体化系统建模的分析、设计以及集成方法，机电一体化学科体系及发展趋势等都开展了深刻的研究。同时，因为神经网络技术、人工智能控制和光纤技术等多领域都有了较大进步，这为机电一体化的技术发展提供了广阔空间，也为产业化奠定了基础。

三、智能控制在机电一体化系统中的应用

1.智能控制在机床中的应用

(1)智能控制应用于机电一体化系统中时，其最主要的表现形式便是在数控机床中的智能化应用。传统的数据机床设备中，由于不具备先进、科学的智能化理念，所以使得所加工的产品不够精细与完美。而将智能控制技术应用于机床加工中时，该技术通过CPU控制系统、RISC芯片等先进、智能的控制系统，可大幅度地提高机床的精度。智能控制机床的应用，可以对制造过程做出准确、果断的决定，其智能化系统对机床的整个制造过程均是十分了解，并可利用监控、诊断以及修正措施，来规避机床生产过程中容易出现的各种偏差。除此之外，将智能控制应用在机床中时，该智能化系统还能够精准地计算出机床所使用的切削刀具、轴承、主轴、导轨等部件的磨损程度及剩余寿命，从而让人们在使用机床时更加清楚该机床剩余的使用时间以及替换时间。

(2)机床的智能化主要体现在三个方面：第一，智能安全屏障。机床的智能安全屏障是指通过智能化的设计，以防止机床各部件在作业过程出现碰撞智能热屏障。智能热屏障主要是指热位移控制，因为机床各部件的运动或动作下所产生的热量以及室内温度的变化，会使机床生产发生定位误差，而此种智能热屏障就是针对定位误差进行自动补偿，使误差值降低到最小。第二，主动振动控制。通过智能化主动振动控制，可将机床作业时产生的振动降至最小，由于进行切削等加工时，振动过大会影响加工的精度，而有效控制振动频率有幅度后，对机床加工精度与效率也有着十分积极的意义。第三，语音信息系统。语音信息系统又被称作马扎克语音提示，当操作人员对机床进行手动操作或调整时，其智能系统中的语音信息提示，可动态地提示操作人员操作的流程及正确性，从而避免失误的产生。

2.智能控制在交流伺服系统中的应用。交流伺服系统作为机电一体化系统中的一个重要组成部分，将智能控制技术应用于其中实属必然。交流伺服系统主要是指一种转换装置，其是通过对电信号的转换来进行机械操作的一种系统。但是，从实际的应用情况来看，由于交流伺服系统结构的复杂性，使得其也存在参数时变、负载扰动、强耦合等诸多的不确定因素，导致建立精确的数学模型十分困难，只能建立起与实际相似的模型，但所建立的这种模型有时却难以达到系统高性能的要求。在这种情况下，将智能控制技术应用进去时，使交流伺服系统无需再建立精确的数学模型，也不再需要精准的控制器参数，便可实时、动态地掌握交流伺服系统的各种数据指标，进而保证交流伺服系统的高性能指标，满足相关厂家的要求。

3.智能控制在机器人领域中的应用

将智能控制技术应用于机器人领域中时，其主要智能控制体现在如下几个方面：第一，行走方面的智能控制。采用智能化技术，对机器人的行走路径以及行走轨迹跟踪等方面进行智能控制，从而实时、动态地了解机器人的行走情况，并给机器人下达行走的命令。第二，多传感器及视觉处理方面的智能控制。对机器人的多传感器信息融合方面，视觉处理方面进行智能化控制，使机器人能够利用多传感器等，准确、迅速地接收所传达过来的信息与命令。第三，动作姿态方面的智能控制。采用智能控制技术，对机器人的手臂姿态以及动作进行控制，使其动作姿态协调、有规律。第四，运动环境方面的智能控制。还可利用智能控制技术中的专家控制系统和模糊控制系统，对机器人的运动环境进行定位、监测、建模以及规划控制等。

4.智能控制在设备装置中的应用。

(1)家庭家居中的智能设备装置。家庭家居中的智能设备装置主要包括有家居控制器、总线连接器与智能家电。通过家庭家居设备装置中的智能元件，再经由蓝牙信号接收、传输接口等媒介，主动将自身状态息信传送给相应的控制器，同时在控制器发出指令之后，自动执行动作。(2)企业中的智能设备装置。随着我国大中小型企业的不断发展，企业在运营中所使用的设备装置朝着智能控制的方向发展也就成了必然的趋势。例如在企业的数据管理方面，可根据企业的实际的运行情况，配备智能化与自动化元件、硬件及软件设施，构建出商务智能系统，进而利用联机分析处理技术、数据仓库技术以及数据挖掘技术，大幅地提高企业数据管理的效率，减少人力、财务、物力的大量耗费。

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