智能控制及其在机电一体化系统中的应用

张滨 仝海龙 王健

摘要：智能控制技术在机电一体化技术中的应用是必然趋势。本文首先分析了智能控制及机电一体化技术的概念，然后分析智能控制技术与传统控制技术的主要区别，最后总结了智能控制在机电一体化系统中的应用，以为智能控制技术在机电一体化系统中的进一步应用提供参考。

关键词：智能控制技术;机电一体化;系统

机电一体化技术是工业生产中所必须用到的技术系统，其可以大大提升作业效率，在智能控制技术不断发展的今天，智能控制技术和机电一体化技术的联合应用可以有效增强机电一体化的发展，而智能控制技术的应用大量节约了人力成本，提高了生产效率，需要得到大力推广。

一、智能控制及机电一体化的概述

（一）智能控制

智能控制的产生基础是传统理论。智能控制技术是相对开放的，同时具有分布特征，对各种信息进行综合处理。在使用智能控制技术来促进机电一体化技术提升时，不应把眼光局限在机电一体化系统的自动化处理及高度自控方面，而需要对技术整体展开优化。另外智能控制技术涉及众多学科，比如运筹学、自动控制理论及人工智能技术等，其满足非线性、不确定性或复杂程度较强的任务目标，这是传统控制方法不能比拟的。

（二）机电一体化技术

机电一体化技术就是以微型处理技术为代表的电子信息技术向工业发展领域的渗透，是信息技术与机械技术的深度结合。机电一体化技术属于综合了机械、控制、传感、信息和网络等群体技术，并从系統理论角度出发，对系统功能和组织结构进行优化的工程技术。

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、智能控制在机电一体化系统中的应用

（一）在机器人领域中的应用

机器人具有时变性、非线性以及强耦合性的特点，这些特点会在在动力系统中体现出来，多变性以及多任务性的特点可以在控制参数系统中得到展现，這些表现都是证明机器人很适合将智能控制技术应用其中。目前机器人领域中的各种方面，智能控制的主要应用有很多，如：对于障碍物的检测;对于机器人的手臂动作与姿势的控制;对机器人的运动环境进行监测等等。机器人行走中对于障碍物的主动避让，以及能够进行规定动作，就是模糊控制、神经网络控制等技术的应用。这里面的神经网络控制得自主学习能力、反射能力等都很强，在机器人动力学中已经被广泛的应用。

（二）在数控机床方面的应用

机电一体化技术大量应用到数控机床当中，判断机电一体化系统应用质量的基础就是其精准度。由于传统的数控机床过于依赖人为操作，缺乏智能技术，造成机床的精度不合格，或产品的加工质量不达标等，但智能数控技术包含了众多 CPU 控制系统及高新 RISC 芯片，使得机床精度得到了很大程度的提升。为保证数控机床的运行质量，需要由策划环节着手，做好模块化策划工作。这是由于模块化会涉及到众多方面，同时剪裁功能较为良好，使各种产品的生产质量及型号均能够达到相关标准。同时在对群孔体系成果进行管理时，可以把各种类型群孔体系的各个操纵进行同一水平层次的规避，从而使调节体系满足相关需求。

（三）在机械制造中的应用

机械制造技术逐渐的向计算机辅助技术和智能控制技术的结合方面不断发展，方向逐渐发展到智能机械制造。目标是利用计算机技术逐渐代替人类的一些脑力体力劳动，对于人类制造机械的活动进行不断地模拟。并且，智能控制技术对机械制造现状进行模拟，逐渐实现预处理采集信息的功能，进行对于预处理进行有效地修改。现在，智能控制技术在智能学习与智能传感器等方面的应用更为普遍。在制造机电一体化系统中形成新的加入经典机械理论、计算机辅助技术和智能控制的机械制造技术，并将此技术往智能制造系统发展。

（四）智能控制技术加大重视与发展。

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。

综上所述，智能控制技术主要是由模糊系统、神经网络 以及遗传算法等多种高精尖系统构成，将其科学的投入到机电一体化技术中，能够使高级线性以及非线性问题得到很好的解决。所以智能控制技术的应用是非常有必要的，可以更好地推动机电一体化方法更好更快的达到高质量以及高性能控制目的。

参考文献：

[1]姜华.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].南方农机，2018，49（22）：78.

[2]孙力.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].南方农机，2018，49（22）：114.

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