浅谈机电一体化系统中智能控制的应用

文/秦杨斌 贵州贵阳 550001

1、智能控制的概述

1.1 智能控制的定义

智能控制系统不仅在机电一体化制造中可以发挥重要作用，在与金融、军事、医疗、教育、农业、工业等多个领域进行结合时也能够取得很大的成就，对于智能控制而言，在未来应用一定是极其广泛的。智能控制其本质指的是在没有人进行干预的状况下，可自主自立地驱动相关智能机械做到对目标进行有效操控的一类自动操控技能。其是借助计算机进行人类智能拟的一类重要范畴，主要针对比以往传统控制更加复杂多样的操控任务和目的，给目前中国社会各大领域的发展提供了更加广泛的适应空间，同时有效解决了传统操控不能完成的复杂体系的操控。以往传统的操控仅归属于智能操控的一个简单环节，是智能操控最底层的组成部分。智能操控的理论基础有很多，如主动操控论、信息论、人工智能及运筹学等。其属于一项由多种学科彼此相互穿插所构成的学科。

1.2 智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7个方面，即：①其具有组织性特点，核心主要是由高层来进行有效控制的；②智能操控具有变构造特色；③其智能控制器具备非线性的特点；④智能操控系统可达到多样性方针的高性能要求；⑤智能操控系统具备总体自寻优的特点；⑥智能操控系统属于一种新兴的研讨课题；⑦智能操控系统归属于一种边缘交叉的学科。

2、智能控制系统分类

2.1 分级控制

分级控制是分级递阶智能控制的简称，在这一系统当中，其运作主要是以自组织控制、自适应控制等作为前提来加以实现的。一般情况下，在分级控制的古城中，会有不同方面的控制，包括协调级、组织级以及执行级，每一集的功效具有独特性。

2.2 学习控制

学习控制系统借助的是对自身内部结构的认知、辨识以及调整，可以利用相关数据信息的循环输入处理，从而使得整个系统运行的有效性得到充分的保证；除此之外，在实际的运行过程当中，学习控制系统还能够以部分非预制信息为参照来进行自控。

2.3 专家控制

在这一系统当中，其本质上是将人的知识、技能以及经验等进行整合，将其应用到计算机系统当中的一种重要方式。在实际的运行过程中，专家控制系统能够依据计算机当中所发出来的各种指令程序来对不同的操作相应的完成。在专家系统当中，一般情况下由于存储了比较多的理论知识与经验，所以在面对各种实际问题的时候，可以进行有效地辨识从而进行处理，提高处理结果的有效性。

2.4 神经网络控制

在当前阶段中，人工神经网络控制是应用比较广泛的一种控制系统，在这种智能控制系统当中，其结构布设是以人体的神经网络为重要参照，利用人工神经元、神经细胞来进行构成的。

3、智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1 智能控制在数控领域的应用

数控领域中应用智能控制技术可以有效弥补系统的技术性缺陷。众所周知，高速度、高可靠性及高精度是数控机电系统在功能上的基本要求，同时数控电机系统还要求设备在实际运行中有较高的智能处理能力，其中常见的有模拟、延伸及扩展等相关智能性行为。这里以数控机床为例，常规数控机床在运行过程中只能按照通过自动变成软件生成的代码实现加工过程，根本不能有效规划加工运动，也不能对加工路径进行预测，不具备基本的决策功能，此外，系统本身也不能干预加工过程。而利用智能控制技术开发出来的数控机床不仅具备了以上各项能力，同时还具有智能变成、智能监控等多项能力，可以真正做到自识别、自适应及自整定等工作。

3.2 智能控制在机器人领域的应用

从当前智能控制技术的应用情况来看，机器人是其应用的主要领域之一，机器人技术本身涉及到了很多方面的知识，机器人动力学控制是机器人行为得以实现的核心所在，这些动力学理论都是乾沟河、非线性及时变的。这里以两足机器人行走为例分析，这种机器人模型属于一种非静定二级倒立摆的形式，这种架构具有非线性的特点。此外，机器人技术还涉及到了很多传感器，这些传感器信息非常复杂，其系统本身为多变量系统，同时需要对很多任务进行执行，例如机器人的信息融合、自主避障及合作规划等，这些任务利用传统控制算法都是难以完成的。

3.3 智能控制在交流伺服系统的应用

交流伺服系统是机电一体化系统另外一个应用领域，很多机电一体化系统都会用到该装置，应用该装置可以完成电信号到机械动作的转换，与系统动态性能直接相关，可以收交流伺服系统性能直接决定了机电一体化设备性能的发挥。在实际运行过程中，应用矢量控制技术可以完成交流伺服系统的交流花，其系统非常复杂，其中涉及到了参数时变、负载扰动等部分，其控制参数均属于时变形、非线性，这种情况下应用常规PID根本不能满足系统在性能上的需求，这时应用智能控制可以在交流伺服系统中以非线性控制方式植入智能控制技术，从而实现参数的在线调整，充分保证了系统的适应性。

3.4 智能控制在机械制造领域的应用

机械制造是传统工业的一部分，近年来随着计算机辅助技术的广泛应用，机械制造加工行业中近年来面临着很多新的发展基于，现代机械制造加工对加工工程控制提出了更为严格的要求，对于加工精度的要求也越来越高，这种情况下智能制造系统开始成为整个机械制造加工行业中的主要发展趋势。智能制造系统其核心是利用计算机来模拟人类的各项活动，利用计算机来取代人的脑力劳动，应用智能制造系统可以按照缺损的数据进行预测，帮助人类解决加工过程中遇到的问题。在实际工作中应用模糊算法、神经网络技术可以帮助解决动态环境建模的有关问题，同时利用传感器技术还能实现整合，通过传感器实现对信息的处理。在该领域中专家系统可以将逆向推理作为反馈机构来使用，最终实现对相关参数及控制机构的优化。总之，智能制造系统可以通过模糊集合与模糊关系，实现对信息与闭环系统的整合，应用神经网络技术可以提升智能制造系统的学习能力，最终完成在线自动识别的任务。

结语：

综上所述，人类社会的发展和进步体现在人脑的智能上，毫无疑问，机电一体化的发展和进步也体现在其产品的智能上，因此，智能化是它的一个重要发展方向，智能控制理论的提出，为其提供了理论依据，随着计算机技术的提高，使机电一体化实现智能化有了现实依据，目前国内外已经出现很多智能化的产品。

参考文献：

[1]陈雪梅.机电一体化系统对智能控制的有效应用的几点思考[J].河南科技，2010，14：7.

[2]董勇，谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数学技术与应用，2011，10：93.