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关于机电一体化系统中智能控制的应用


浅议机电一体化系统中智能控制的应用
摘 要:随着社会主义市场经济的发展与科学技术的发展进步, 我国的机电一体化系统建设正处于一个快速发展的黄金时期, 机电一 体化技术越来越成熟。但是随着系统控制的外部环境的变化,智能系 统在机电一体化中的应用也越来越广泛, 在机电一体化的发展过程中 起着至关重要的作用。本文将从智能系统与机电一体化的角度出发, 研究机电一体化系统中智能控

制的应用。 关键词:机电一体化;智能控制;应用;研究 随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展,我国的机电一体 化技术越来越成熟,在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。 但在实际的生活中, 很多机电一体化应用的农业与工业对象具有多层 次、不确定性、非线性等特征,给机电一体化的发展带来了很大的难 题。职能控制系统的出现及应用,为机电一体化的长远发展创造了良 好的外部环境。因此,智能控制在机电一体化方面的应用越来越受到 人们的重视,对其进行研究是当前人们热衷的一大课题。 一、关于机电一体化的概述 (一)机电一体化的含义 所谓机电一体化,又称机械电子学,是指将电工电子技术、信息 技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技 术等多只技术进行有机地结合, 并综合应用到实际生产生活中去的一 项综合性的技术。

(二)机电一体化的基本内容与组成要素及原则机电一体化的基 本内容包括以下几项内容:一是计算机与信息技术;二是机械技术; 三是自动控制技术;四是系统技术;五是传感检测技术。 机电一体化的组成要素包括:一是结构组成要素;二是动力组成 要素;三是运动组成要素;四是感知组成要素;五是职能组成要素。 机电一体化的四大原则包括:一是运动传递;二是能量转换;三是结 构耦合;四是信息控制。 二、针对智能控制的探讨 (一)智能控制的含义 所谓智能控制, 就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机 器实现控制目标的自动控制技术, 是用计算机模拟人类智能的一个重 要领域。传统的控制只是智能控制中的一个组成部分,是智能控制最 底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科,它的理 论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。 (二)智能控制的特征 智能控制具有以下特征:一是智能控制的核心在高层控制;二是 智能控制器具有非线性特性;三是智能控制具有变结构特点;四是智 能控制器具有总体自寻优特性; 五是智能控制系统应能满足多样性目 标的高性能要求;六是智能控制是一门边缘交叉学科;七是智能控制 是一个新兴的研究领域。 (三)智能控制的类型 智能控制的类型包括:一是分级递阶控制系统;二是专家控制系

统;三是集成混合控制;四是人工神经网络控制系统;五是模糊控制 系统;六是学习控制系统;七是进化计算与遗传算法;八是组合智能 控制方法等。 (四)智能控制发展的趋势 智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能,其 在机电一体化方面的广泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。 模糊 系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的 最常见的四种技术,它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。 三、智能控制在机电一体化系统中的应用 (一)智能控制在机械制造过程中的应用 机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分,当前最先进的机 械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合, 向智能 机械制造技术的方向发展。 其最终目标是利用先进的计算机技术取代 一部分脑力劳动,从而模拟人类制造机械的活动。同时,智能控制技 术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态 地模拟,通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理,从而修改控 制模式中的参数数。 在此过程中利用神经网络技术中的并行处理与学 习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理, 利用模糊系统所特有的 模糊关系与模糊集合等特征, 可以将一些模糊的信息集合到闭环控制 中的外环决策机构来选取相应的控制动作。 智能控制在机械制造中的 应用领域包括: 机械故障智能诊断、 机械制造系统的智能监控与检测、 智能传感器及智能学习等。

(二)智能控制在数控领域中的应用 随着科学技术的发展,我国的机电一体化技术的发展对数控技术 提出了更高的要求,不仅需要完成很多的智能功能,还需要扩展、模 拟、延伸等新的智能功能,从而使得数控技术可以实现智能编程、智 能监控、建立智能数据库等目标,运用智能控制技术可以实现这些目 标。比如说,利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明 确的一些问题进行综合处理, 再运用推理规则将数控现场的一些数控 故障信息进行推理,从而获得维修数控机械的一些指导性建议;利用 模糊系统技术可以将数控机械的加工过程进行优化, 对一些模糊的参 数进行调节,从而更加清晰地发现数控机械出现的故障,并找出相应 的解决措施。 (三)智能控制在机器人领域中的应用 机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系 统中,在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征,这 些特征适合智能控制技术的应用。 当前智能控制技术在机器人领域中 的应用主要表现在以下几个方面: 一是机器人手臂姿态及动作的智能 控制;二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制; 三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制; 四是通过模 糊系统及专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及 规划控制等方面的探究。 (四)智能控制在建筑工程中的应用 智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面:一是智

能控制在建筑物照明系统中的应用, 它主要通过通信与计算机控制的 联网,对每一个时段的照明系统进行控制,主要表现在对照明时间、 照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调 进行智能控制, 通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季 使用时的模式进行设置,可以智能地调节空调的风阀,在确保建筑内 空气质量的同时,减少能量的浪费。 四、结语 智能控制技术是在传统控制技术的基础上, 利用先进的计算机技 术与网络通讯技术发展起来的一项技术, 是二十一世纪机电一体化技 术发展的最新方向。 智能控制技术的优劣在很大程度上影响着机电一 体化系统的正常运行。通过模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网 络等四项技术的应用, 我国机电一体化技术非常顺利地实现了智能化 的控制,从而促进了我国机电一体化系统的健康长远发展。 参考文献: [1]周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].才智,2011(31). [2]董勇、谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术 与应用,2011(10). [3]王成勤、李威、孟宝星.智能控制及其在机电一体化系统中的应用 [J].机床与液压,2008(8) . [4]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) .


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