浅谈智能控制在机电一体化系统中的运用

华懿玮

（苏州市职业技能鉴定中心，江苏 苏州 215002）

在现代工业生产领域，机电一体化系统的应用越发普范，并对提高产出效率及安全发挥了重要作用。尤其是随着工业产品附加值的不断增加，其产品精度的要求越来越高，加速了工业生产流程的复杂化，并对机电一体化系统功能提出了更高要求。事实上，传统工业控制技术已难满足该类需求，而智能控制技术的发展，则发挥了重要的运用价值，有效降低了人为因素的影响，并为复杂设备的控制问题提供了新的解决方式，使得机电一体化系统的性能表现更佳。

1 智能控制概述

所谓智能控制即是指在无人干预的情况下能自主驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，其相关应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。综合来讲，智能控制的核心在于高层控制，是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，从而实现问题求解，具有交叉学科的特点，包括运筹学、信息论、系统工程等，可以说是当前自动控制技术领域的最高成果，能够解决更加复杂环境下的信息处理问题。相较于传统控制系统，智能控制系统的整体构成更为开放，并且可自动获取所需内容，因而展现出了优质的信息处理性能，得到了各行业企业的广泛应用。同时，智能控制较之人工操作更高的可靠性和安全性，可通过预设程序完成危险度高的操作指令，对推进现代工业发展有着重要价值。目前来讲，基于智能控制支持的应用扩展包括神经网络、专家系统、分级控制等。其中，神经系统基于人工神经网络基础建立，其并行计算、分布存储、可变结构、高度容错等系列特性，可适用于任意复杂对象的控制。而专家系统是利用专家知识对困难问题进行描述，所提供的支撑结构相当丰富，常见于机械故障的诊断维修应用中。分级控制主要作用于组织、协调、执行相互间的配合，但其应用需要满足两个条件，即自适应控制和自组织控制，从而保证系统运行通畅。

2 智能控制在机电一体化系统中的运用优势

机电一体化又被称作是机械电子工程，将机械与微电子技术紧密结合在一起，是现代工业生产的重要基础，起到了降低能耗、改善精度等作用，实践工作中亦表现出了强度高、危险强的特点。而智能控制在机电一体化系统中的运用导入，可按照具体要求编写程序，继而实现对多台加工机床的同时控制，节省了大量人力资源成本，并且操作流程更为便捷，是提升企业生产效率的重要方式。同时，智能控制在机电一体化系统中的运用，还减少了人为操作失误对加工质量的影响，并可根据相关接收指令，自行调整和操控运行程序，保证产品质量之余，增强了机电一体化系统的运行安全性和可靠性，对提升企业经济效益作用显著。另外，基于智能控制技术应用支持的机电一体化系统，实现了对整个生产过程的统一部署安排，各要素链接更为紧密，其便捷的产品参数设定方式，可满足不同参数产品的生产需求。正是基于智能控制在机电一体化系统中的多重运用价值，有助于机电一体化系统的再优化与升级，已然成为其发展的重要动力，并由此引动了新一轮的创新潮流。

3 智能控制在机电一体化系统中的运用实践

随着现代科技发展，智能控制的研发愈加成熟，并且具备更加强大的功能构成，在机电一体化系统中的运用日臻普范。本节着重选取了机械制造、数字控制、机器人以及建筑工程等几个领域的智能控制，并就其运用实践展开了探讨。

3．1 机械制造

机械制造是机电一体化系统的重要组成，传统工作模式下以人工操作为主，并且受其影响较为明显。随着现代科技发展，智能化引领了新一轮的企业生产变革，基于智能控制技术应用的机电一体化系统逐渐取代了人工操作，包括监控检查、故障诊断等，并将工作人员的思维植入其中，通过仿真模拟的方式，推动着机械制造数字化发展。事实上，计算机技术在机械加工领域的高度融合，并在智能控制下生成了新一代的机电一体化系统，亦被称作是智能制造系统，进而借助模糊数学、神经网络等理论对产品的生产过程及环境进行建模，从而最大限度地保证产品精度和质量。在实际操作过程中，智能控制在机电一体化中的运用，可借助传感器融合技术，模拟机械制造的整个动态过程，并搜集相关的反馈数据，以此为参考结合实际情况，进行调整，从而为机械制造的再优化奠定基础。

3．2 数字控制

所谓数字控制即是指利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法，在现代工业生产中，要求其不仅能够快速、高可靠性的完成零件加工工作，同时还需具备一定的知识处理能力，以便于结合实际情况，动态调整产品动态加工路径，因此应具备良好的人机交互能力和通信能力，并由此自主学习提升。而智能控制在数据控制系统中的运用，则简单、有效地解决了上述问题，可通过模糊控制理论实现对数控系统中各个模块的控制。在数据控制系统中，智能控制的运用还包括神经网络控制技术，其关键作用在于补差计算，并基于自身强大的自适应能力，实现对零件加工位置的增益调节。所谓补差计算即是指在数控系统加工过程中，根据零部件当前状态下的毛坯件上关键点的位置与最终形态下关键点位置信息，在起点与终点之间插入一系列点，实现密化处理，进而提升其精度。

3．3 机器人

机器人可视作是智能化的机械装备，具有超强的计算能力、辨识能力以及执行能力等，并且表现出了非线性、时变性、耦合性等多元特性，普遍集中在动力系统中，是智能控制在机电一体化系统中运用的典型产物。具体而言，智能控制在机器人领域中的运用，有效解决了其在运动姿态中的系列问题，如可基此结合精密的计算，掌握和规划其行动路线，并附带上了一定的自主学习能力，对于复杂信息的处理更加智能，因而得到了广泛应用。在实际设计过程中，通过智能控制技术运用与机器人的视觉系统相连，使之通过自带传感器来感应周边事务，并躲避障碍物，使之动作看起来更加协调、稳定，一定程度上解决了人工劳动量大、效率低等问题。除却上述部分，智能控制在机电一体化系统中的运用还表现为通过专家建模、运动控制等机器人系统，对周边环境进行监测。

3．4 建筑工程

近年来，随着社会经济发展，面对人们更高品质的生活需求，智能建筑得到了愈加普范的关注，智能控制的运用价值得到了进一步释放。现阶段而言，智能控制在建筑工程机电一体化系统中的运用主要包含两方面，即照明通信系统和空调系统。在照明通信系统中，智能控制实现了建筑小区及主体之间的互联网通信，并实时动态监控每位用户的通信线路运行情况，一旦发现故障及其他问题，即可迅速做出精准高效的维修反应，提高其运行安全。同时，智能控制还可实现对建筑照明区域、时间等的自行控制，一定程度上降低了能源消耗，并便捷了人们的生活。另外，智能控制在空调系统中的运用，通过比例积分调节器闭环，模拟四季温度，并智能调节空调风阀，进以改善空气质量，并实现了一定程度的节能减排效果。时至今日，正是基于智能控制在建筑工程领域的运用价值，开启了人类现代化生活新方式。未来，智能控制在建筑领域机电一体化系统中的运用将得到进一步扩展。

4 结语

总而言之，智能控制在机电一体化系统中的运用十分重要和必要，有助于提升企业生产效率、质量及安全，并能够降低一定的能源消耗，产出了十分巨大的价值。目前来讲，智能控制在机电一体化系统中的运用，主要表现在机械制造、数字控制、机器人以及建筑工程等领域，所关联到的技术结构相当丰富。作者希望学术界大家持续关注智能控制在机电一体化系统中的运用发展，并结合当前阶段的技术发展水平及实际生产生活需求，提出更多有效性建议，使之产出更大价值效能，为人类社会发展做贡献。