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        機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)研究

        2019-10-11 01:38:24陳英
        電子制作 2019年18期
        關(guān)鍵詞:控制技術(shù)機(jī)電智能化

        陳英

        (長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南長沙,410004)

        0 引言

        在工業(yè)生產(chǎn)過程中,機(jī)電一體化系統(tǒng)對提高產(chǎn)業(yè)效率方面起到關(guān)鍵性作用,隨著工業(yè)產(chǎn)品附加值的不斷增加,對工業(yè)產(chǎn)品精度的要求越來越高,導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)流程更加的復(fù)雜化。傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足高附加值工業(yè)產(chǎn)品的需求,在這種情況下,智能控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,在機(jī)電一體化系統(tǒng)中融入智能控制技術(shù),能夠提升企業(yè)的生產(chǎn)效率,提高工藝水平,制作出的產(chǎn)品更加精細(xì),通過程序的設(shè)定,機(jī)械設(shè)備可以進(jìn)行自動生產(chǎn),減少人為的干擾,提高企業(yè)綜合效率。

        1 智能控制與傳統(tǒng)控制的區(qū)別

        智能控制主要是利用計(jì)算機(jī)來對人類智能進(jìn)行模擬,在無人干預(yù)的條件下,對智能機(jī)器進(jìn)行驅(qū)動,完成比較復(fù)雜的控制任務(wù),智能控制的工作重心在于高層控制,完成多樣性的目標(biāo)。智能控制是對傳統(tǒng)控制理論的進(jìn)一步延伸,在傳統(tǒng)控制基礎(chǔ)上發(fā)展出的更高效的控制技術(shù)。智能控制系統(tǒng)會通過分布式及開放式的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)綜合的對信息進(jìn)行處理,達(dá)到系統(tǒng)某些方面高度自治的要求,使系統(tǒng)能夠做到全局優(yōu)化。智能控制技術(shù)綜合了許多與調(diào)控方式相關(guān)的知識學(xué)科,以自動控制理論、人工智能理論等為基礎(chǔ)進(jìn)行控制技術(shù)研究。傳統(tǒng)的控制只能解決單一的線性控制問題,而智能控制技術(shù)可以將多層次、不確定模型、非線性等復(fù)雜的任務(wù)作為控制對象,將環(huán)境及符號的識別以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)方面作為重點(diǎn),更好的運(yùn)用相關(guān)被控對象的控制策略進(jìn)行對人的智能的模仿。

        2 智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用

        2.1 使流程控制更加簡便

        通過智能控制技術(shù),可以對需要加工產(chǎn)品的具體要求進(jìn)行程序編寫,在智能化的控制下,對產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進(jìn)行簡化,提高單位時間內(nèi)的生產(chǎn)效率。有了智能控制技術(shù),可以同時對多臺機(jī)床進(jìn)行加工控制,節(jié)省了大量人力操作,對提高企業(yè)生產(chǎn)效率有很大促進(jìn)作用。

        2.2 提高生產(chǎn)工藝水平

        隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷成熟,對工業(yè)產(chǎn)品的精細(xì)程度要求更高,隨著智能控制技術(shù)的引進(jìn),可以對機(jī)床進(jìn)行更好的控制,生產(chǎn)出高工藝水平的產(chǎn)品,而產(chǎn)品的精度恰好能夠衡量機(jī)電一體化的技術(shù)水平。

        2.3 使工業(yè)生產(chǎn)過程更加緊密

        傳統(tǒng)的工業(yè)控制手段不具備智能控制技術(shù),會大大降低生產(chǎn)效率,而通過智能控制技術(shù),可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)一安排部署,使生產(chǎn)過程更加緊密。智能控制可以非常方便的對產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,便于在同一機(jī)床上生產(chǎn)出不同參數(shù)的產(chǎn)品。

        3 機(jī)電控制系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)

        3.1 接口的標(biāo)準(zhǔn)化

        一般情況下,不同生產(chǎn)廠商的機(jī)械設(shè)備連接接口都會存在不同,為了使不同設(shè)備之間能夠進(jìn)行有效對接,需要對接口模塊進(jìn)行優(yōu)化管理,使機(jī)械設(shè)備能夠在任何控制系統(tǒng)下操作,接口的標(biāo)準(zhǔn)化能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)商之間的交流。

        3.2 應(yīng)用的智能化

        通過智能化的應(yīng)用可以使機(jī)電一體化的數(shù)據(jù)分析更加準(zhǔn)確,有效提升系統(tǒng)工作效率,應(yīng)用模塊的智能化是機(jī)電控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。

        3.3 市場拓展網(wǎng)絡(luò)化

        目前,各類信息大多要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播,較以前相比,信息傳播的速度有所提高。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善,實(shí)現(xiàn)市場拓展的網(wǎng)絡(luò)化,運(yùn)用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)推廣,對行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義。

        4 機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        4.1 有關(guān)機(jī)床中控制技術(shù)的應(yīng)用

        在人們生活質(zhì)量不斷提高的基礎(chǔ)上,對機(jī)電一體化領(lǐng)域智能技術(shù)的要求在不斷提高。智能控制不僅可以使控制領(lǐng)域的內(nèi)容更加豐富,而且可以促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展。在數(shù)控機(jī)床中融入智能控制技術(shù),運(yùn)用一些RICS 芯片和CPU控制系統(tǒng),可以使數(shù)控機(jī)床的精度達(dá)到相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方式將數(shù)控系統(tǒng)劃分為幾個模塊,從而預(yù)防誤差的產(chǎn)生,提高數(shù)控系統(tǒng)的功能,滿足機(jī)電一體化的生產(chǎn)要求。

        4.2 機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,更多的人致力于研究機(jī)器人,許多高校以及企業(yè)都在舉辦機(jī)器人大賽,通過對機(jī)器人進(jìn)行程序編輯,來完成相關(guān)指令的工作。機(jī)器人屬于智能化的人類,具有很強(qiáng)的計(jì)算能力、辨識能力以及執(zhí)行能力,這一切與人們的智能控制是密不可分的,是機(jī)電一體化與智能控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在設(shè)計(jì)過程中,可以利用智能控制技術(shù)與機(jī)器人的視覺系統(tǒng)及傳感器相連接,機(jī)器人可以通過自身傳感器的感應(yīng)來繞過障礙物,根據(jù)程序設(shè)定的規(guī)劃來進(jìn)行工作。在行走方面可以對機(jī)器人的行走路徑進(jìn)行智能控制,實(shí)時了解機(jī)器人的行走情況,為機(jī)器人下達(dá)行走指令。另外可以通過智能控制技術(shù)對機(jī)器人的動作艾泰進(jìn)行控制,保證動作的協(xié)調(diào)性與穩(wěn)定性,通過智能化機(jī)器人的研究在一定程度上解決了人工勞動力大、效率低等問題。

        4.3 機(jī)械制造領(lǐng)域中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        機(jī)械制造領(lǐng)域是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),會涉及到智能監(jiān)控與檢查、智能診斷故障、智能傳感器等技術(shù)。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造領(lǐng)域中,人們主要是運(yùn)用腦力來進(jìn)行機(jī)械制造,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新,人們已經(jīng)開始借助智能控制技術(shù)來進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn),通過科學(xué)技術(shù)來替代腦力勞動,將工作人員的思維融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)程序中,通過機(jī)器來模仿機(jī)械制造相關(guān)的工作方式,推動機(jī)械制造向數(shù)字化方向發(fā)展。

        5 智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用優(yōu)勢

        在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,智能控制技術(shù)能夠體現(xiàn)諸多優(yōu)勢,首先,通過智能化控制技術(shù)的運(yùn)用能夠完善系統(tǒng)各方面性能,與傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)來講,智能控制系統(tǒng)可以作為微電子工業(yè)以及機(jī)械工業(yè)未來的主要發(fā)展方向,通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用可以幫助機(jī)電一體化系統(tǒng)省去中間模型分析的環(huán)節(jié),結(jié)合外部環(huán)境的變化趨勢來對控制指令進(jìn)行調(diào)控,最終在外部環(huán)境與控制器的共同作用下實(shí)現(xiàn)控制作業(yè)的完成,提高機(jī)電系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確度。其次,在提高工作效率方面智能控制技術(shù)也能體現(xiàn)不可磨滅的作用,通過智能控制技術(shù),系統(tǒng)能夠快速的進(jìn)入到工作狀態(tài),避免由于人工操作的不利因素而造成失誤或損失,影響工作效率。最后,智能控制技術(shù)的運(yùn)用能夠增加機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全可靠性,只要進(jìn)行指令輸入,系統(tǒng)便可以根據(jù)指令按照流程進(jìn)行工作,可以對設(shè)備中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,實(shí)現(xiàn)對于運(yùn)作系統(tǒng)的有效智能控制,最大限度的保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全可靠性。

        6 我國控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

        我國相關(guān)行業(yè)的自動化控制系統(tǒng)一般會采用DCS、FCS、PLC 三種控制系統(tǒng),PLC 可編程控制系統(tǒng)最為常見。PLC 控制系統(tǒng)組成圖如圖1 所示。

        圖1 PLC 控制系統(tǒng)組成圖

        PLC 控制系統(tǒng)屬于一種制動控制裝置,在微電子技術(shù)控制背景下,PLC 控制系統(tǒng)在單臺、多臺設(shè)備方面都起到非常重要的作用,目前來看,PLC 控制系統(tǒng)主要從以下幾個方面得到進(jìn)展。首先,通過提高軟件開發(fā)水平來完善系統(tǒng)的整體性能,PLC+網(wǎng)絡(luò)+IPC+CRT 模式將會成為未來發(fā)展的主要趨勢。其次,互操作性需要進(jìn)一步發(fā)展,根據(jù)國家的要求標(biāo)準(zhǔn),在程序設(shè)計(jì)過程中允許第三方軟硬件的技術(shù)融合,進(jìn)一步增強(qiáng)PLC 的功能,所以控制系統(tǒng)的使用范圍會越來越大,占領(lǐng)工業(yè)自動控制的主戰(zhàn)場,通過新型的PLC 控制系統(tǒng)來提高工業(yè)計(jì)算的精確度,解決自動化控制系統(tǒng)遇到的難題。最后要不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通訊,網(wǎng)絡(luò)通訊是連接控制技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁,在科技不斷進(jìn)步的背景下,人們對開放性網(wǎng)絡(luò)的需求也會越來越激烈,所以需要加強(qiáng)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊,快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多項(xiàng)功能。

        7 結(jié)束語

        隨著信息技術(shù)的不斷提升,在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸廣泛,而智能控制技術(shù)能夠滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)的高要求標(biāo)準(zhǔn),提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,通過智能技術(shù)的應(yīng)用可以減少人工操作的失誤,可以在智能的操作下驅(qū)動程序來完成相應(yīng)指令。智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)展改革的必然趨勢,通過計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的結(jié)合來促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在未來的發(fā)展過程中,智能控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣泛,改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式與生活質(zhì)量。

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