薛彥軍 甘肅省嘉峪關(guān)市酒鋼公共服務(wù)中心

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大量先進(jìn)且規(guī)模龐大的集成電路在人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用，因此這給機(jī)電一體化智能控制技術(shù)帶來(lái)了發(fā)展的契機(jī)，使得機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、更加安全、更加高效。在電氣化發(fā)展的今天，機(jī)電一體化技術(shù)一方面能夠?qū)ψ詣?dòng)化工程的使用進(jìn)行合理控制，確保系統(tǒng)運(yùn)行的效率以及可靠性，另一方面，能夠保證實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天二十四小時(shí)無(wú)縫銜接監(jiān)控，大幅增加了機(jī)電系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。基于此，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的廣泛使用能夠?yàn)樘嵘悄芑a(chǎn)水平奠定良好的基礎(chǔ)。

二、機(jī)電一體化與智能控制的概念

（一）機(jī)電一體化概念

機(jī)電一體化一般來(lái)說(shuō)是指在傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)中逐漸加入微電子技術(shù)過(guò)程中慢慢出現(xiàn)的概念，其主要是把傳感器、機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)以及微電子技術(shù)等各種技術(shù)有機(jī)融合，同時(shí)在實(shí)際生活與生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用的綜合性技術(shù)。從硬件的角度來(lái)看，機(jī)電一體化是由機(jī)械裝置、電子裝置以及計(jì)算機(jī)等共同組成的，控制與管理設(shè)備以及系統(tǒng)通過(guò)電子信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)完成。其主要應(yīng)用對(duì)象包括機(jī)電一體化產(chǎn)品以及機(jī)電一體化系統(tǒng)，其中機(jī)電一體化產(chǎn)品一般涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制裝置與信息處理、信息控制與處理、執(zhí)行以及動(dòng)力部分。

（二）智能控制概念

智能控制通常是指把自動(dòng)控制原理與人工智能等各種理論相融合，同時(shí)在沒有人為干涉的基礎(chǔ)上，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬人腦，并使用自動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器來(lái)調(diào)控部分多樣化控制系統(tǒng)的一種新技術(shù)。智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)相比較，其人性化熱點(diǎn)更加突出，大量人為控制策略被融入到智能控制中，結(jié)合被控制環(huán)境以及對(duì)象的不同實(shí)施及時(shí)的自我調(diào)整，這樣其結(jié)構(gòu)特征適應(yīng)能力更強(qiáng)、更加多變；不僅如此，智能控制還具備自主學(xué)習(xí)、自主適應(yīng)以及協(xié)調(diào)控制等不同能力，可以結(jié)合故障進(jìn)行不斷的自我修復(fù)與補(bǔ)償，并且還可以對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行決策與判斷。針對(duì)部分系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜的狀況，可以通過(guò)定量與定性的方法實(shí)施有效控制，這樣生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)器更加智能化，切實(shí)滿足系統(tǒng)的實(shí)際需求。對(duì)于智能控制研究的對(duì)象而言，其還具有一定的不確定性，能夠更好地完成各種非線性任務(wù)以及復(fù)雜任務(wù)。如今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能控制未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊，其不僅可以和現(xiàn)代技術(shù)完美融合，互相促進(jìn)對(duì)方的發(fā)展，而且應(yīng)用成效也更加實(shí)用化以及工程化。

三、智能控制的種類

（一）專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)是智能控制系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的一種系統(tǒng)，其主要應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)、故障分析與診斷以及故障檢測(cè)工作中，其主要作用是實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)與工程控制論的完美融合。專家控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)較廣，能夠?yàn)橹悄芴幚硖峁├碚摶A(chǔ)與依據(jù)，在進(jìn)行判斷工作的過(guò)程中，具備對(duì)應(yīng)知識(shí)面供給計(jì)算與參考，從而確保計(jì)算的結(jié)果更加合理與精確。

（二）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)

學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)主要的作用包括：（1）對(duì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以及識(shí)別。（2）為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與高效性，通過(guò)不間斷傳輸信號(hào)的方式，對(duì)程序中相對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)與處理。（3）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)所包含的信息進(jìn)行自主判斷與識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)自我處理。

（三）分級(jí)控制系統(tǒng)

影響分級(jí)控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行的主要因素包括兩大類：一方面是自組織的控制，另一方面是自適應(yīng)的控制。分級(jí)智能控制系統(tǒng)往往涉及三個(gè)不同級(jí)別，即執(zhí)行級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)以及組織級(jí)，這三種級(jí)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中都需要發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，相互之間存在聯(lián)系同時(shí)彼此獨(dú)立運(yùn)行。

四、機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的優(yōu)勢(shì)

（一）智能控制可以增加機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性

在得到人工指令之后，智能控制系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備中運(yùn)行程序以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理地調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)的監(jiān)督與管理，進(jìn)而顯著增強(qiáng)機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的可行性與安全性。

（二）智能控制可以增加機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的效率

智能控制技術(shù)是結(jié)合操作人員給出的命令編碼，其不直接實(shí)際工作。因此，會(huì)大幅減少由人工操作不當(dāng)所帶來(lái)的損失與失誤，從而顯著增加日常工作的效率。通過(guò)智能控制，人們?cè)趯?shí)際工作中只需要編制正確的工作指令以及編碼，只要確保指令與編碼的正確性，智能控制就能夠嚴(yán)格按照指令順利完成各種工作，從而顯著提高了機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的效率與安全。

（三）智能控制可以對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能進(jìn)行完善

相比于傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)優(yōu)越性更突出，其主要表現(xiàn)在能夠?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)的完善發(fā)展提供助力，基于此，其逐漸成為微電子工業(yè)與機(jī)械工業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)與方向。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制能夠自主分析中間模型，并根據(jù)外界環(huán)境的變化及時(shí)進(jìn)行自我調(diào)整，通過(guò)控制器，精確、快捷以及高效地完成各種任務(wù)與工作。

五、機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的實(shí)際應(yīng)用

（一）智能控制在建筑工程領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)使用智能控制，可以對(duì)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施智能化管理。在建筑照明系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制，能夠?qū)庹諒?qiáng)度以及照明時(shí)間進(jìn)行智能分配，不僅方便了工程的施工，而且節(jié)約了能源。智能控制在建筑物火警裝置中的應(yīng)用，通過(guò)智能傳感器、攝像頭以及計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)通信對(duì)建筑工程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控；若是監(jiān)測(cè)到建筑工程出現(xiàn)火情，就能夠向主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)反饋，實(shí)施智能化處理，智能化預(yù)警系統(tǒng)可以在第一時(shí)間通知消防部門，同時(shí)提醒在場(chǎng)施工人員火速撤離。

（二）智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

機(jī)器人具備大量特性，其中較為常見的有強(qiáng)耦合、時(shí)變以及非線性，這些特征一般表現(xiàn)在機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)中。不僅如此，在機(jī)器人參數(shù)控制系統(tǒng)中，也具備一定的多任務(wù)性以及多邊變性等特征，同時(shí)這些特征與智能控制技術(shù)十分吻合。就當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能控制技術(shù)在機(jī)器人實(shí)際操作過(guò)程中的主要作用表現(xiàn)為：智能控制機(jī)器人的傳感器信息視覺處理與融合；通過(guò)專家控制系統(tǒng)合理規(guī)劃控制、定位、檢測(cè)以及建模機(jī)器人運(yùn)動(dòng)環(huán)境；智能控制機(jī)器人手臂動(dòng)作以及姿態(tài)；智能控制機(jī)器人的行走路徑以及行走軌跡。

（三）智能控制在機(jī)械制造領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用

對(duì)機(jī)械制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)揮的作用十分顯著，對(duì)于機(jī)械制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前最有效的制造技術(shù)就是完美融合智能控制與計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而逐漸提高機(jī)械制造技術(shù)的智能化。智能制造技術(shù)的研究的主要作用就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)人腦進(jìn)行模擬，從而取代人工進(jìn)行機(jī)械制造。在進(jìn)行智能機(jī)械制造的時(shí)候，通過(guò)智能控制技術(shù)，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)機(jī)械制造的實(shí)際狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，通過(guò)傳感器融合技術(shù)收集加工過(guò)程中的信息，并且對(duì)控制模式中的部分?jǐn)?shù)據(jù)與參數(shù)進(jìn)行修改。

（四）智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，近些年來(lái)，數(shù)控行業(yè)得到了快速發(fā)展，逐漸成為眾多國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一。由于數(shù)控行業(yè)對(duì)于精度的要求十分高，因此，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的要求也不斷提高。在數(shù)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用智能控制能夠顯著增加數(shù)控系統(tǒng)的可靠性以及精度。為了全面實(shí)現(xiàn)智能控制的目標(biāo)，一定要建立科學(xué)的數(shù)控模型，融合傳統(tǒng)應(yīng)用控制理論。但是，對(duì)于數(shù)控模型信息比較模糊的位置，一定要通過(guò)智能控制才可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確定位。通過(guò)合理利用遺傳算法以及專家系統(tǒng)，可以將安全診斷系統(tǒng)設(shè)置在數(shù)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的預(yù)算以及監(jiān)測(cè)，從而強(qiáng)化數(shù)控系統(tǒng)的控制與預(yù)測(cè)能力，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行完善。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化系統(tǒng)中大量應(yīng)用智能控制技術(shù)是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，其一方面能夠大幅提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平，另一方面能夠顯著改善人們的生活環(huán)境，其重要性不言而喻?；诖耍瑱C(jī)電一體化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用智能控制必須得到相關(guān)部門足夠的重視，從而確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全、高效。