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        智能控制與機(jī)電一體化的融合分析

        2015-05-30 15:23:18華宏彬
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年16期
        關(guān)鍵詞:融合分析智能控制機(jī)電一體化

        華宏彬

        摘 要:伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,機(jī)電一體化技術(shù)日趨走向交叉化、數(shù)字化與整體化,而機(jī)電一體化與智能控制系統(tǒng)的發(fā)展也逐漸成為一項(xiàng)極其重要的內(nèi)容,而未來(lái)能否將兩者有機(jī)的融合在一起也是決定我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。文章就是在此大背景下,通過(guò)智能控制的基本解析,詳述智能控制與機(jī)電一體化融合的重要意義,簡(jiǎn)要分析其重要性,為相關(guān)行業(yè)提出意見(jiàn)。

        關(guān)鍵詞:智能控制;機(jī)電一體化;融合分析

        隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,進(jìn)行智能化的控制與機(jī)電一體化的相互協(xié)調(diào)發(fā)展,使兩者之間進(jìn)行不斷地有機(jī)融合。機(jī)電一體化把計(jì)算機(jī)的信息處理與微電子的相關(guān)控制進(jìn)行融合,并伴隨機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,在生產(chǎn)中對(duì)其的要求也在逐漸提升。智能控制系統(tǒng)就是在此環(huán)境中日益發(fā)展和完善起來(lái)的,而其在機(jī)電一體化領(lǐng)域的應(yīng)用上也越來(lái)越受人們的重視,逐漸成為一個(gè)新的研究課題。

        1 機(jī)電一體化在智能控制上的簡(jiǎn)要概述

        1.1 機(jī)電一體化在控制方面的相關(guān)要點(diǎn)

        機(jī)電一體化的智能控制是指控制目標(biāo)在無(wú)人為干擾的情況下,自主進(jìn)行控制智能機(jī)器的自動(dòng)控制技術(shù)。歷經(jīng)了現(xiàn)代的理論與經(jīng)典理論相互結(jié)合,形成控制體系,使得機(jī)電一體化在智能的控制上已經(jīng)走過(guò)了100多年的發(fā)展歷程。隨著微電子技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域的滲透蔓延,機(jī)電一體化是逐步形成的一個(gè)新概念,是綜合微電子、信息與精密技術(shù)的一種新形勢(shì)下的產(chǎn)物。

        1.2 機(jī)電一體化進(jìn)行智能控制的種類

        1.2.1 機(jī)電一體化中的學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)是對(duì)自身內(nèi)部的認(rèn)知與識(shí)別,在清晰后進(jìn)行調(diào)整,采用數(shù)據(jù)與信號(hào)相互循環(huán)的模式。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果在運(yùn)行過(guò)程中獲得對(duì)環(huán)境及其控制過(guò)程的相關(guān)信息,同時(shí)累積經(jīng)驗(yàn),并作出相應(yīng)的評(píng)價(jià)后進(jìn)行分類與決策并不斷進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)作。

        1.2.2 機(jī)電一體化中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量類似神經(jīng)元的處理單元通過(guò)并聯(lián)互聯(lián)而成,或者是指經(jīng)過(guò)由類似于生物的神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)細(xì)胞與人工神經(jīng)元相互組成的經(jīng)絡(luò)。其主要的結(jié)構(gòu)形式運(yùn)用了人工神經(jīng)元與神經(jīng)細(xì)胞的相互間的模式,模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能。

        1.2.3 機(jī)電一體化中的分級(jí)控制系統(tǒng)。分級(jí)控制系統(tǒng)是指由美國(guó)的普渡大學(xué)提出的控制系統(tǒng)理論。其理論主要是在組織控制與相互適應(yīng)控制的基礎(chǔ)上所提出的。主要組成主為三個(gè)控制級(jí),由低到高分別為執(zhí)行級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)與組織級(jí)。

        1.2.4 機(jī)電一體化中的專家級(jí)的控制系統(tǒng)。專家級(jí)的控制系統(tǒng)是指利用人的經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)技能、知識(shí)統(tǒng)一進(jìn)行整合后,再進(jìn)入到計(jì)算機(jī)里的一種形式。在此過(guò)程中,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)擁有專家級(jí)別的知識(shí)與豐富的經(jīng)驗(yàn),并具有靈活適應(yīng)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)并實(shí)際解決高水平難題的特點(diǎn)。

        2 智能控制系統(tǒng)與機(jī)電一體化相互融合的重要意義

        2.1 效能方面的優(yōu)化

        目前我國(guó)大部分在數(shù)控系統(tǒng)中模塊化的方式與設(shè)計(jì)思路,其裁剪性相對(duì)較好,而且涉及面較為廣泛,發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。若能采用整體控制系統(tǒng),則可以借助一些操作過(guò)程,實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的調(diào)整最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,既節(jié)省人力,同時(shí)能大大提高效率。

        2.2 產(chǎn)品智能效果的實(shí)現(xiàn)

        隨著人們的生活水平不斷提高,人們的需求量也在不斷的增高,從過(guò)去冰冷的機(jī)器產(chǎn)品,到現(xiàn)如今具有智能效果的產(chǎn)品。在機(jī)電一體化技術(shù)和智能控制相互融合發(fā)展的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)的主要指令可以由自動(dòng)控制的系統(tǒng)程序來(lái)完成,可以根據(jù)需要加工的產(chǎn)品尺寸與要求、精準(zhǔn)的來(lái)編寫(xiě)實(shí)際的程序,使產(chǎn)品在加工完成后,具備一定的實(shí)際效果,從而滿足產(chǎn)品智能化的需求。

        2.3 有效的提高機(jī)床精度

        當(dāng)今社會(huì),企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,企業(yè)生存壓力日趨增大,而企業(yè)的核心在于對(duì)產(chǎn)品的性能的認(rèn)識(shí),然而產(chǎn)品性能的關(guān)鍵點(diǎn)在于操作精度。且從實(shí)際的生產(chǎn)上看,操作的精準(zhǔn)度關(guān)系著產(chǎn)品成品合格率的高低,是衡量數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化技術(shù)的重要指標(biāo)。相比于傳統(tǒng),新型的智能控制系統(tǒng)不僅融合了CPU的控制系統(tǒng)、芯片與交流數(shù)字控制系統(tǒng)等技術(shù),使得機(jī)床的精準(zhǔn)度都有了顯著的提高。

        2.4 有效的提高工作效率

        效率決定效益,當(dāng)下,企業(yè)的發(fā)展更加注重生產(chǎn)的效率,而智能控制的不斷發(fā)展,不僅可以強(qiáng)化生產(chǎn)流程,還可以縮短時(shí)間,有效的提高工作效率。在數(shù)控機(jī)床中對(duì)于多軸與多控制的相關(guān)需求,通常可以通過(guò)智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn),這樣不僅可以減少人員操作,還在加工的程序上得到了改進(jìn)和優(yōu)化。

        3 智能控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化中的實(shí)際應(yīng)用效果

        3.1 智能控制系統(tǒng)在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

        在機(jī)電一體化的智能系統(tǒng)中,進(jìn)行機(jī)械的制造是其重要的組成部分,而將計(jì)算機(jī)的輔助功能與控制技術(shù)相互結(jié)合,是現(xiàn)如今最為領(lǐng)先的機(jī)械制造技術(shù),且著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)械制造向著智能化的方向發(fā)展。其最終目的就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行一部分的腦力勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)模擬人們制造機(jī)械的目的。同時(shí),智能控制系統(tǒng)在通過(guò)模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算法,對(duì)機(jī)械制造的現(xiàn)狀進(jìn)行模擬,通過(guò)融合技術(shù)來(lái)徹底實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的處理,進(jìn)而修改控制系統(tǒng)中的參數(shù)。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的學(xué)習(xí)能力與處理問(wèn)題的功能,對(duì)一些模糊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,利用模糊系統(tǒng)所特有的集合與關(guān)系,將模糊的信息統(tǒng)一集中到控制與決策機(jī)構(gòu)中,并選取相適應(yīng)的控制系統(tǒng)。在機(jī)械制造過(guò)程中,智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍主要包括:智能檢測(cè)與實(shí)際監(jiān)控、機(jī)械故障的智能診斷、智能傳感器等。

        3.2 智能控制系統(tǒng)在交流系統(tǒng)中的應(yīng)用

        驅(qū)動(dòng)裝置是機(jī)電一體化過(guò)程中重要的組成部分,對(duì)于控制系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)與質(zhì)量起著重要的作用。從實(shí)際情況來(lái)看,交流系統(tǒng)異常復(fù)雜,其數(shù)據(jù)可隨時(shí)變化,伴有一些負(fù)載的干擾。交流本身與被控對(duì)象之間存在非線性的不確定因素,所以從這方面來(lái)看,憑借現(xiàn)有的理論知識(shí)構(gòu)建起相關(guān)的模型是存在困難的。如果可以將智能控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用到交流系統(tǒng)中,便可使指標(biāo)的性能得到極大的提高。

        3.3 數(shù)控領(lǐng)域中控制技術(shù)的應(yīng)用

        隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用與發(fā)展過(guò)程中對(duì)數(shù)控技術(shù)提出了許多要求,不再局限于具備模擬、延伸與擴(kuò)展等功能,還需要具備其他的智能功能,使數(shù)控技術(shù)可以達(dá)到智能監(jiān)控并自行建立數(shù)據(jù)庫(kù)、編程等目標(biāo),例如,在數(shù)控領(lǐng)域中一些不確定算法與結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的問(wèn)題可以通過(guò)專門(mén)的系統(tǒng)進(jìn)行處理,利用處理規(guī)則對(duì)數(shù)控現(xiàn)場(chǎng)的故障信息進(jìn)行處理,從而獲得維修機(jī)械的指導(dǎo)性的建議。此外,數(shù)控機(jī)械的加工過(guò)程中通過(guò)模糊系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化,調(diào)節(jié)模糊參數(shù),從而準(zhǔn)確的找出數(shù)控機(jī)械的故障點(diǎn),并給出相應(yīng)的解決方案。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        機(jī)電一體化與智能控制系統(tǒng)都將是未來(lái)的發(fā)展新趨勢(shì)。智能控制系統(tǒng)的發(fā)展前景與機(jī)電一體化的發(fā)展前景必然存在相應(yīng)的區(qū)別,但重要的是它們之間所存在的緊密聯(lián)系,因而,不斷強(qiáng)化智能控制與機(jī)電一體化技術(shù)的融合,也將成為未來(lái)主導(dǎo)性的研究方向。在科技信息水平快速發(fā)展的當(dāng)下,運(yùn)用合適的方式讓智能控制技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行更全面深入的融合,將成為決定我國(guó)科技水平發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

        參考文獻(xiàn)

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