周瑋
摘要:智能控制技術(shù)以其具有高水平、高效率、高性能的控制優(yōu)勢,對傳統(tǒng)的控制方法造成了猛烈的沖擊。因其解決了大量的傳統(tǒng)控制無法解決的實際控制應(yīng)用問題,在當(dāng)前社會智能控制已經(jīng)成為機電一體化系統(tǒng)中被應(yīng)用最多的控制方法。21世紀(jì)機電一體化的系統(tǒng)研究中智能控制已成為發(fā)展的必然趨勢,本文對機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用進(jìn)行論述。
關(guān)鍵詞:機電一體化;智能控制;應(yīng)用;展望
前言
隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步,在工業(yè)生產(chǎn)中,人們對機電一體化技術(shù)的控制能力和效果提出了更高的要求,為了實現(xiàn)對機械設(shè)備的有效控制,人們運用了智能控制。在微電子技術(shù)及超大規(guī)模的集成電路不斷發(fā)展的條件下,目前我國的機電一體化技術(shù)越來越成熟,這為機電一體化的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境,呈現(xiàn)出更加強大的生命力和發(fā)展前景。所以,智能控制在機電一體化方面的研究是當(dāng)前人們熱衷的一大課題。
1、智能控制與機電一體化的關(guān)系論述
自 21 世紀(jì)的到來,智能化控制技術(shù)得到了有效的發(fā)展,并且廣泛的應(yīng)用到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程當(dāng)中。而將智能控制應(yīng)用到機電一體化技術(shù)當(dāng)中,不僅為機電一體化提供了一個廣闊的發(fā)展空間,還有效的促進(jìn)了工業(yè)化的生產(chǎn),為人類社會工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展打下了扎實的基礎(chǔ)。目前,我們除了將智能控制技術(shù)應(yīng)用到機電一體化當(dāng)中,還將許多先進(jìn)的科學(xué)理論融入其中,從而形成了許多新思想、新理論,為機電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展前景。
2、智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢
作為機械工業(yè)與微電子工業(yè)未來發(fā)展的主要方向,機電一體化必將會在以后的機械設(shè)備生產(chǎn)中占據(jù)主要技術(shù)地位,而智能控制系統(tǒng)技術(shù)也將會得到更進(jìn)一步的發(fā)展。智能控制系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)來講,在機電一體化系統(tǒng)中是具有更大的應(yīng)用優(yōu)越性的。這主要體現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)更加人性化和智能化,增強機電一體化的適應(yīng)能力。
2.1 完善機電一體化系統(tǒng)的性能,由于智能控制系統(tǒng)主要是在外部環(huán)境和控制器的作用下實現(xiàn)控制作業(yè)的。因此其控制指令的形成是直接按照外部環(huán)境的變化趨勢來確定調(diào)控方案,這就省去了中間模型分析的環(huán)節(jié),使機電一體化系統(tǒng)的性能更加快捷高效,工作精度更高,設(shè)備性能得到很大完善。
2.2 提高機電一體化的工作效率,采用智能控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機械設(shè)備依據(jù)操作人員所發(fā)出的命令編碼自動進(jìn)入工作狀態(tài),繼而按照流程順序完成系統(tǒng)運行,這樣就僅僅只需要人力完成第一步指令輸入即可,極大的提高了系統(tǒng)的運行效率,避免了因人為因素而引起的失誤影響到工作效率。
2.3 增大機電一體化系統(tǒng)的安全可靠性,在機電一體化系統(tǒng)中,智能控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)有效的智能控制,從而合理地調(diào)控設(shè)備中的結(jié)構(gòu)或運行程序,這樣就能夠在很大程度上確保機電一體化系統(tǒng)的安全可靠。
3、智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用
3.1 機械制造中的智能控制
以經(jīng)典的機械理論和計算機輔助技術(shù)并結(jié)合智能控制方法,在機電一體化系統(tǒng)的制造過程中形成了新型的機械制造工藝,并不斷向智能制造系統(tǒng)方面發(fā)展。智能控制技術(shù)解決了現(xiàn)代較為先進(jìn)的制造系統(tǒng)必須依靠不夠精準(zhǔn)和完備的數(shù)據(jù)來處理無法預(yù)測狀況的問題,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)的方法,建立制造過程的動態(tài)模型,并以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和并行處理信息的能力實行在線的模式識別操作,對殘缺不全的信息進(jìn)行及時有效處理。
把智能控制技術(shù)應(yīng)用于工程機械領(lǐng)域能夠提高工程機械各種故障的自我診斷能力,提高了工作效率和工程質(zhì)量,解決了傳統(tǒng)控制力一直無法很好適應(yīng)多變復(fù)雜對象的難題。特別是在一些特殊的情況工況中可以實現(xiàn)無施工人員的智能化、高質(zhì)量的施工。向智能機械制造技術(shù)的方向發(fā)展是當(dāng)前最先進(jìn)的機械制造技術(shù),其發(fā)展的基本原理是模擬人類制造機械的活動,利用先進(jìn)的計算機技術(shù)及其它信息技術(shù)工具取代一部分人的腦力勞動。而對于一些殘缺不全的信息而言,它利用模糊集合和模糊關(guān)系的特性,對于殘缺不全的信息進(jìn)行在線的模式識別。在高新科技和信息時代的引領(lǐng)下的背景下,人力操作為主的機電相關(guān)機械制造已經(jīng)不能夠適應(yīng)時代的節(jié)奏,未來其主要發(fā)展方向就是將智能控制及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)的機械理論進(jìn)行有效的融合。目前,工程機械的智能化主要體現(xiàn):工程機械單機集成化操作與智能控制技術(shù);工程機械的智能監(jiān)控、檢測、預(yù)報、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)技術(shù);基于網(wǎng)絡(luò)的機群集成控制與智能化管理技術(shù),特別是智能型救災(zāi)工程機械已成為當(dāng)前研制熱點。
3.2 電力電子學(xué)研究領(lǐng)域中的智能控制
將智能控制技術(shù)引入電力系統(tǒng),在電機電器設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計、故障控制和診斷等方面,都相當(dāng)有成效。對電器設(shè)備的設(shè)計優(yōu)化,可用先進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計算,能大幅度縮短計算時間,有效節(jié)約成本,并提高電機電器的設(shè)計質(zhì)量和效率。
3.3交流伺服系統(tǒng)中的智能控制
伺服驅(qū)動裝置在機電一體化系統(tǒng)中的控制質(zhì)量和系統(tǒng)動態(tài)性能方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,但交流伺服系統(tǒng)有著相當(dāng)復(fù)雜的非線性和時變性等不確定因素,而智能控制技術(shù)以非線性控制方式將人工智能引入智能控制器,能很好地適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的時變情況,其在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用解決了建立精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的困難,提高了機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3.4 數(shù)控領(lǐng)域中的智能控制
數(shù)控領(lǐng)域所應(yīng)用的智能控制有相當(dāng)高的性能要求,尤其是在延伸、擴展和模擬的知識處理方面,如加工運動推理、網(wǎng)絡(luò)通信制造能力以及感知加工環(huán)境的能力等,必須能進(jìn)行自適應(yīng)控制、自組織控制等,智能控制可以解決信息模糊、不確定性等控制問題,取得良好的成效。
隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展,智能控制和數(shù)控相關(guān)領(lǐng)域逐漸息息相關(guān)。由于研究的對象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜,我國的機電一體化技術(shù)的發(fā)展對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求,大量學(xué)者、工程技術(shù)人員開始嘗試應(yīng)用智能控制理論,在機械加工、模具制造等領(lǐng)域運用數(shù)控技術(shù)。
運用智能控制新興技術(shù)可以讓數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)智能編程、監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫等重要目標(biāo)。當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向主要是開放式數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)建。建立統(tǒng)一系統(tǒng)平臺,增強數(shù)控系統(tǒng)的柔性,借助于數(shù)學(xué)模型描述和分析的傳統(tǒng)控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題,調(diào)節(jié)變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾都是構(gòu)建開放式數(shù)控系統(tǒng)的一些主要目的。
結(jié)語
由上述分析我們可以看出,智能控制系統(tǒng)在機電一體化的發(fā)展過程中具有重要的核心地位。盡管智能控制技術(shù)是近年來方才被研發(fā)應(yīng)用的新技術(shù),但其發(fā)展速度卻是非??斓模壳爸悄芸刂葡到y(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域,并發(fā)揮出良好的功能作用。我們相信,在未來科技技術(shù)的推動下,智能控制系統(tǒng)的功能必將更加強大,從而促使機電一體化的快速發(fā)展。為此我們?nèi)匀恢辽傩枰龅揭韵聝牲c:(1加大研發(fā)力度,提高智能控制系統(tǒng)的理論研究水平。理論是技術(shù)發(fā)展的動力和依據(jù),只有深入研究智能控制系統(tǒng)的理論,才能促使其更加快速、穩(wěn)定的發(fā)展。(2不斷擴大智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍,進(jìn)一步增強其應(yīng)用功能。從當(dāng)前的智能控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來看,盡管其已經(jīng)被應(yīng)用在多個領(lǐng)域,但仍然具有很大的發(fā)展空問。只要能夠再進(jìn)一步的提高智能控制系統(tǒng)的性能,就可以促使其更好的為機電一體化的快速發(fā)展服務(wù)。
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