智能控制技术在机电一体化系统中的应用

张广宁

摘要：随着科技的迅速发展，智能控制技术也得到了很好发展，但在机电一体化系统中的应用日渐深入。智能控制技术的发展给传统控制技术中对象控制的操作形式带来了极大的挑战，发挥着更加重要的作用。本文首先阐述了智能控制技术相关的特点及其理论，对比智能控制技术与传统控制技术的区别，重点分析了智能控制技术的实际应用。

关键词：智能控制技术 机电一体化系统 应用

随着集成电路技术的快速发展，机电一体化科学技术水平也趋于完善成熟，很大程度上拓宽了机电一体化技术的应用范围和领域，在国内各领域行业生产和工艺过程中得到了广泛的应用。这不仅能够使工作效率得到提高，还改善了人民的生活质量。随着科学技术的竞争逐步加剧，机电一体化系统中引入智能控制技术，和传统的机电系统相对比较有着重要优势，不仅克服了传统的成本高和效率低的缺陷，而且使一体化系统的工作效率得到了有效提高，带动了机电一体化系统技术发展走向进步和成熟。

一、智能控制技术的主要特点和控制理论

智能控制技术在我们生活中随处可见，被广泛应用于生活各领域，是计算机科学技术的深入应用和重要发展。和传统的机电一体化系统最大的区别是其整个控制过程都不需要人工干预和操作，是通过智能软件控制操作和智能机械设备运行以控制命令从而实现自动控制的一种智能技术。它在技术上解决了传统智能技术在机电一体化中应用只能在最底层的问题，改善了传统智能控制技术需要人工操作的弊端，并把多个学科的技术知识相结合，全方位地实现了不同领域的智能化。

智能控制技术的主要特点有以下几点。

第一，智能控制技术和传统的简单机械控制区别在于其能够在系统的高层控制单元中得到应用。

第二，智能控制设备的功能种类比较齐全，非线性特性比较良好。

第三，智能控制设备比较灵活，可以根据整个系统的运行来进行结构的改变和调整。

第四，智能控制设备具有自我寻优的特点。

第五，智能控制技术具有很强的组织控制功能和学习功能，可以满足不同领域多样化、多功能化的需要。

第六，智能控制技术是一个新型的控制领域，具有很大的发展空间和潜力。

二、智能控制技术与传统控制技术的主要区别

1.智能控制技术是传统控制技术的高级阶段

传统控制技术主要目的是机械控制代替人力劳动控制，只能单一地重复简单机械动作，只能应用于工业生产的底层。智能控制技术和传统控制技术有很大的不同，它以传统控制技术作为基础，通过计算机技术达到了智能化的目的，其本身的技术结构比较灵活开放，在综合处理信息及学习能力等各方面比传统控制技术先进。

2.智能控制技术和传统控制技术在控制对象和任务目标方面有很大不同

智能控制技术和传统控制技术的控制对象不同，前者面对的控制系统是具有非线性特征、非确定性和功能多样化的高级计算机系统，主要是通过一系列复杂的指令程序达到智能化控制的目的；后者则是面对线性或者确定性的相对简单的控制对象。

3.智能控制技术和传统控制技术的设计重点不同

智能控制的设计侧重点是识别、扫描不同类别的控制对象和任务目标，通过改变程序编程和数据库设置进行命令控制以实现任务目标的完成。传统的控制技术实现的目标任务比较单一，主要通过固定的数学函数和运动学理论公式来进行对象的控制和操作。智能技术控制功能多样化，也可以根据广义的数学模型定义来实现混合控制，也可以根据开环闭环特征模型，以定性定量方式执行控制命令决策，达到模型多样方式、状态多样方式的控制目的。

4.智能控制技术和传统控制技术的学习方式不同

智能控制获取知识的方式是通过专业人士的经验总结实现，并在后期不断地改进。传统控制技术获取知识的手段主要是通过固定的公式理论定义来实现。智能技术本身模仿人类的行为智能，可以综合利用对控制对象所处的状态和环境情况进行判断，控制决策能力比较强。传统控制技术完成控制任务的程序指令简单，通过控制指令进行简单的机械动作。

三、智能控制技术在机电一体化系统中的應用

1.智能控制技术在数控领域的应用

科学技术的迅猛发展使数控领域的竞争日益剧烈，除了保证系统本身具有稳定性强、可靠性高、安全指数级别强和精确度高之外，还要实现功能多样化。这就必须要求数控领域必须要引进智能控制化以满足实际需求。经过智能化的数控系统功能更加强大，可以对信息进行综合处理、对控制灵活决策、通过感应及时了解控制环境，可以根据情况通过程序编程改变、网络和数据库设置等方式在数控领域中进行灵活变动和调整，以达到自我学习、适应、组织、控制和修复的目的。智能控制技术理论有模糊控制理论，在数控领域中对于控制任务中信息比较模糊的任务具有很大的作用。它可以对数控系统的控制进行优化，还可以寻找运行中的数控机床故障点，提高了数控系统安全指数。

2.智能控制技术在机器人领域的应用

机器人领域的技术发展离不开智能控制技术的支撑。机器人正常的功能实现通常具有动力学特征。这些特征有非线性、时变等，需要传感器信息多样化，控制系统参数不断变化以实现功能多样和智能化的控制目标。这些技术和智能控制技术密切相关，因此智能控制技术在机器人领域中发挥着重要的作用。比如机器人行走的路线和定位跟踪、信息处理、动作控制等都需要智能控制技术，引入智能控制技术的机器人在行走过程中能根据情况自我学习、调整和适应。

3.智能控制技术在交流伺服系统中的应用

机电一体化系统中有一个重要的组成部分即交流伺服系统。该系统主要功能是对信号进行处理从而让设备执行机械动作，它影响着机电一体化系统的控制质量、性能效果。交流伺服系统会随时间改变电动机的参数和负载扰动，系统控制的对象具有非线性和不确定特征，整体运行情况比较复杂，因此很难获取精确的数学模型公式。如果把智能控制技术引入到交流伺服系统，则可以改善整个系统的稳定性和可靠性，带动整个系统各项功能指标的提高。智能控制技术中的模糊控制理论还能够使交流伺服系统响应速度加快，优化系统自身的灵敏性，确保系统能够具有优良的抗干扰能力，并具备自我学习、控制、调整的功能。

四、小结

在机电一体化系统中，智能控制技术的作用越来越重要。通过智能控制技术的不断进步，机电一体化系统的发展方向必将是高度的智能化，会对各领域的进一步发展起到重要作用。