吳曰連

南昌海立電器有限公司

對(duì)于當(dāng)前機(jī)電一體化工程中智能制造的運(yùn)用分析

吳曰連

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本文主要從機(jī)電一體化中智能控制系統(tǒng)的概述出發(fā)，重點(diǎn)機(jī)電一體化中智能控制系統(tǒng)的重要性，最后對(duì)智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用進(jìn)行了探究。

智能控制；機(jī)電一體化；應(yīng)用

一、機(jī)電一體化中智能控制的概述

1、定義

所謂智能控制，主要是指在無(wú)人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)。就目前機(jī)電一體化中所涉及的智能控制系統(tǒng)來(lái)看，其主要是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以模擬人工智能或者具有人工智能的系統(tǒng)。

2、機(jī)電一體化智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)智能控制是在傳統(tǒng)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，屬于高級(jí)控制。具有處理信息的綜合能力較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化系統(tǒng)的特點(diǎn)。

2)智能控制系統(tǒng)融合了不同學(xué)科技術(shù)，包括微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等，是在多門學(xué)科的交叉下產(chǎn)生的一門技術(shù)。

3)相比于傳統(tǒng)控制的對(duì)象和任務(wù)的單一性，智能控制的對(duì)象更加寬泛，更加側(cè)重于數(shù)學(xué)模型、設(shè)計(jì)推理、識(shí)別環(huán)境和符號(hào)以及知識(shí)庫(kù)，任務(wù)也更加復(fù)雜，具有極強(qiáng)的不確定性。

4)智能控制在學(xué)習(xí)功能、適應(yīng)功能以及組織功能等多個(gè)功能方面，功能更加強(qiáng)大。此外，智能控制系統(tǒng)一個(gè)最大的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了擬人和仿人智能的功能。

二、機(jī)電一體化中智能控制系統(tǒng)的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能控制作為高科技的產(chǎn)物之一，可以在無(wú)人干預(yù)的情況下能夠自主的驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制技術(shù)，在實(shí)際的操作過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的有效運(yùn)作是一個(gè)非常復(fù)雜的運(yùn)作過程，涉及眾多領(lǐng)域與眾多專業(yè)學(xué)科知識(shí)，這對(duì)系統(tǒng)控制人員提出了很高的要求。而智能控制技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的編程對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化運(yùn)作控制，可以很好的控制機(jī)電一體化工作，能夠代替人進(jìn)行工作，并且智能控制技術(shù)還能降低失誤率，在企業(yè)工作室實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)化的運(yùn)作，能夠提高工作效率，還能減少人力資源成本。

1、完善機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能

智能控制技術(shù)主要是根據(jù)外部環(huán)境的變化，智能化調(diào)控系統(tǒng)的工作內(nèi)容。并且，在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，通常采用模塊化設(shè)計(jì)方案，能滿足全部的機(jī)電一體化生產(chǎn)要求。由此可見，智能控制能夠有效提高機(jī)電一體化系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。

2、提高機(jī)電一體化的工作效率

機(jī)電一體化智能控制體現(xiàn)在操作和加工等環(huán)節(jié)，將智能控制運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)過程中，操作流程得以優(yōu)化，同時(shí)縮短了加工時(shí)間。復(fù)合加工是智能控制的重要體現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了多軸加工，滿足了多控制需要，取代了大部分人工工作，而且實(shí)現(xiàn)了多道工藝一次性加工，因此，智能控制有效提高了機(jī)械制造機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率。

3、提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全可靠性

智能控制能在在較為復(fù)雜的工作條件下，有極強(qiáng)的克服能力，與傳統(tǒng)控制相比，更加安全、可靠。同時(shí)，智能控制技術(shù)能夠?qū)?duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的部分程序和結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能化控制與調(diào)試，以此來(lái)保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全性和可靠性，增大安全性和可靠性的同時(shí)，提高了工作效率。

三、智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、智能控制在機(jī)械制造過程中的應(yīng)用

機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，當(dāng)前最先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)就是將智能控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有機(jī)結(jié)合，向智能機(jī)械制造技術(shù)的方向發(fā)展。同時(shí)，智能控制技術(shù)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算的方法對(duì)機(jī)械制造的現(xiàn)狀進(jìn)行動(dòng)態(tài)地模擬，通過傳感器融合技術(shù)將采集的信息進(jìn)行預(yù)處理，從而修改控制模式中的參數(shù)數(shù)據(jù)。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用領(lǐng)域包括：機(jī)械故障智能診斷、機(jī)械制造系統(tǒng)的智能監(jiān)控與檢測(cè)、智能傳感器及智能學(xué)習(xí)等。

2、智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)器人具有非常多的特性，其中最主要的就是非線性、時(shí)變性以及強(qiáng)耦合，而這些特征主要都是體現(xiàn)在機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)之中。同時(shí)在機(jī)器人的控制參數(shù)系統(tǒng)當(dāng)中，機(jī)器人具有多邊變性以及多任務(wù)性的特征，而這些特征的存在是非常適合智能控制技術(shù)的應(yīng)用。就目前的技術(shù)和發(fā)展來(lái)說，在機(jī)器人實(shí)際操作中智能控制技術(shù)主要四個(gè)方面：對(duì)機(jī)器人行走軌跡和行走路徑以及跟蹤等方面的控制；對(duì)機(jī)器人手臂的姿態(tài)以及動(dòng)作進(jìn)行智能控制；有效利用專家控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)環(huán)境進(jìn)行建模、監(jiān)測(cè)、定位以及規(guī)劃控制；對(duì)機(jī)器人的傳感器信息融合和視覺處理進(jìn)行智能控制。

3、智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分。交流伺服系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理后轉(zhuǎn)換成機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作，對(duì)于整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制質(zhì)量、控制效果和控制功能有著重要的影響。交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)于交直流電動(dòng)機(jī)有著時(shí)變參數(shù)和負(fù)載擾動(dòng)的特點(diǎn)，并且控制對(duì)象非線性、不確定，因此不能得到交流伺服系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，這時(shí)將智能控制技術(shù)應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)中，結(jié)合交流伺服理論，實(shí)現(xiàn)了交流伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，提高了系統(tǒng)各方面的性能指標(biāo)。通過運(yùn)用智能控制技術(shù)的模糊控制算法，大大提高了交流伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的靈敏度和性能，并且保證了系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了交流伺服系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)、自我控制和自我調(diào)整。

4、智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)控領(lǐng)域的操作步驟比較煩瑣，操作過程相對(duì)于其他操作系統(tǒng)也比較嚴(yán)格，因此在操作的過程中很容易出現(xiàn)問題，操作的過程一旦出現(xiàn)了問題就會(huì)引起很大的故障，造成不可估計(jì)的損失。智能控制技術(shù)的引入能夠?qū)?shù)控領(lǐng)域的日常復(fù)雜的操作變得簡(jiǎn)單，并且能提高操作的效率和準(zhǔn)確性，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。在數(shù)控領(lǐng)域，還可以利用遺傳進(jìn)化算法，找到最佳的數(shù)控系統(tǒng)加工路徑，運(yùn)用只能控制中的預(yù)算和預(yù)測(cè)功能，在數(shù)控在高速加工的時(shí)候能夠控制數(shù)控的綜合運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)階段數(shù)控系統(tǒng)對(duì)其性能有很高的要求，不僅要求可靠性、精準(zhǔn)度，還要求有高速的運(yùn)算能力。所以，為了實(shí)現(xiàn)這些功能，在數(shù)控領(lǐng)域必須應(yīng)用只能控制，運(yùn)用智能控制降低數(shù)控領(lǐng)域工作的復(fù)雜性。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，作為機(jī)電一體化系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，智能控制以其獨(dú)有的高水平、高效率、高性能的控制優(yōu)勢(shì)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，相信隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，一定會(huì)推動(dòng)著機(jī)電一體化系統(tǒng)朝著高度智能化和功能化的方面不斷發(fā)展，為我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展發(fā)揮更大的作用。

[1]余建文.淺談智能控制與機(jī)電一體化的融合發(fā)展[J].應(yīng)用技術(shù)，2012-08-10