魏軍濤

（身份證號：130124198003070015）

淺談智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

魏軍濤

（身份證號：130124198003070015）

本文從智能系統(tǒng)與機電一體化的角度出發(fā)，研究機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應用。

機電一體化；智能控制；應用；研究

1 關于機電一體化的概述

1.1 機電一體化的含義

所謂機電一體化，又稱機械電子學，是指將電工電子技術、信息技術、接口技術、機械技術、微電子技術、傳感器技術、信號變換技術等多支技術進行有機地結合，并綜合應用到實際生產(chǎn)生活中去的一項綜合性的技術。

1.2 機電一體化的基本內容與組成要素及原則

機電一體化的基本內容包括以下幾個方面：①機械技術；②計算機與信息技術；③系統(tǒng)技術；④自動控制技術；⑤傳感檢測技術；⑥伺服傳動技術。機電一體化的組成要素包括：①結構組成要素；②運動組成要素；③感知組成要素；④職能組成要素。機電一體化的四大原則包括：①結構耦合；②運動傳遞；③信息控制；④能量轉換。

2 關于智能控制

2.1 智能控制的含義

所謂智能控制，就是指在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現(xiàn)控制目標的自動控制技術，是用計算機模擬人類智能的一個重要領域，主要面向比傳統(tǒng)控制更為復雜、多樣的控制任務和控制目的，為當今社會的發(fā)展帶來了更為廣泛的適應空間，解決了傳統(tǒng)控制無法實現(xiàn)的復雜系統(tǒng)的控制。傳統(tǒng)的控制只是智能控制中的一個組成部分，是智能控制最底層的階段。智能控制是由多個學科相互交叉所形成的學科，它的理論基礎包括信息論、自動控制論、運籌學及人工智能等內容。

2.2 智能控制的特征

智能控制具有以下特征：①智能控制的核心在高層控制，即組織級；②智能控制器具有非線性特性；③智能控制具有變結構特點；④智能控制器具有總體自尋優(yōu)特性；⑤智能控制系統(tǒng)應能滿足多樣性目標的高性能要求；⑥智能控制是一門邊緣交叉學科；⑦智能控制是一個新興的研究領域。

2.3 智能控制的類型

①集成或者混合（復合）控制；②分級遞階控制系統(tǒng)；③專家控制系統(tǒng)（ExpertSystem）；④人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)；⑤學習控制系統(tǒng)；⑥進化計算與遺傳算法；⑦組合智能控制方法等。

2.4 智能控制發(fā)展的趨勢

智能控制系統(tǒng)具有極強的學習功能、組織功能及適應性功能，其在機電一體化方面的廣泛應用是當前智能控制的一大發(fā)展趨勢。遺傳算法、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡是應用在機電一體化系統(tǒng)中的最常見的四種技術，它們之間存在著相互依存、相輔相成的關系。

3 智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應用

從20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能控制發(fā)展，開辟了機電一體化技術發(fā)展的新篇章。機電一體化的未來發(fā)展必將是以智能化作為主要方向，智能控制的優(yōu)劣直接決定機電一體化系統(tǒng)的整體水平。

3.1 智能控制在機械制造過程中的應用

機械制造是機電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，當前最先進的機械制造技術就是將智能控制技術與計算機輔助技術有機結合，向智能機械制造技術的方向發(fā)展。其最終目標是利用先進的計算機技術取代一部分腦力勞動，從而模擬人類制造機械的活動。同時，智能控制技術利用神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)計算的方法對機械制造的現(xiàn)狀進行動態(tài)地模擬，通過傳感器融合技術將采集的信息進行預處理，從而修改控制模式中的參數(shù)數(shù)據(jù)。

3.2 智能控制在數(shù)控領域中的應用

隨著科學技術的發(fā)展，我國的機電一體化技術的發(fā)展對數(shù)控技術提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數(shù)控技術可以實現(xiàn)智能編程、智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫等目標，運用智能控制技術可以實現(xiàn)這些目標。

3.3 智能控制在機器人領域中的應用

機器人所具有非線性、強耦合、時變性的特征主要體現(xiàn)在動力系統(tǒng)中，在控制參數(shù)的系統(tǒng)中機器人具有多任務及多邊變性的特征，這些特征適合智能控制技術的應用。當前智能控制技術在機器人領域中的應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①機器人手臂姿態(tài)及動作的智能控制；②機器人在多傳感器信息融合與視覺處理方面的智能控制；③機器人在行走路徑與行走軌跡跟蹤方面的智能控制；④通過專家控制系統(tǒng)對機器人的運動環(huán)境進行定位、監(jiān)測、建模及規(guī)劃控制等方面的探究。

3.4 智能控制在建筑工程中的應用

智能控制在建筑工程中的應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①智能控制在建筑物照明系統(tǒng)中的應用，它主要通過通信與計算機控制的聯(lián)網(wǎng)，對每一個時段的照明系統(tǒng)進行控制，主要表現(xiàn)在對照明時間、照明系統(tǒng)的節(jié)能、照明邏輯方面的智能控制；②對建筑物內的空調進行智能控制，通過比例積分調節(jié)器閉環(huán)的方式對空調在夏季與冬季使用時的模式進行設置，可以智能地調節(jié)空調的風閥，在確保建筑內空氣質量的同時，減少能量的浪費。

4 結語

隨著微電子技術及超大規(guī)模的集成電路的發(fā)展，我國的機電一體化技術越來越成熟，在工業(yè)與農(nóng)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用。但在實際的生活中，很多機電一體化應用中的農(nóng)業(yè)與工業(yè)對象具有多層次、不確定性、非線性等特征，給機電一體化的發(fā)展帶來了很大的難題。智能控制系統(tǒng)的出現(xiàn)及應用，為機電一體化的長遠發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。因此，智能控制在機電一體化方面的應用越來越受到人們的重視。

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1673-0038（2015）33-0245-01

2015-7-20