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        智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用

        2022-01-01 18:54:40
        科教導(dǎo)刊·電子版 2021年25期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)機(jī)電

        楊 宏

        (武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北·武漢 430205)

        0 引言

        在科技興起的時代,各行各業(yè)對技術(shù)的依賴性也越來越大,對電子技術(shù)要求也越來越高??萍际堑谝簧a(chǎn)力,以技術(shù)為手段,可以提高生產(chǎn)效率,創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)階段,機(jī)電一體化系統(tǒng)逐漸成熟,并朝著更高臺階發(fā)展。較比傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng),機(jī)電一體化系統(tǒng)融入了信息技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù),在現(xiàn)代社會里發(fā)揮著愈來愈重要的作用。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,智能控制是機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展亟須解決的一個問題,實現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制,可以提高機(jī)電一體化系統(tǒng)運行效率。智能控制是現(xiàn)代社會的一大亮點,將智能化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中,可以提高機(jī)電一體化智能化運作水平,使機(jī)械生產(chǎn)更便捷、更高效,進(jìn)而為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

        1 智能控制的概述

        所謂智能控制就是借助智能技術(shù),對生產(chǎn)對象進(jìn)控制,這種控制屬于機(jī)械化控制技術(shù)范疇。早在二十世紀(jì)初,控制理論就開始出現(xiàn),并在二十世紀(jì)五十年代發(fā)展成熟,尤其是后來的人工智能、自動控制等學(xué)科的出現(xiàn),智能控制更加成熟,應(yīng)用也更加廣泛。智能控制是基于傳統(tǒng)控制理論中存在的問題和缺陷而進(jìn)行的優(yōu)化和升級。智能控制涉及到自動控制、人工智能、信息論、機(jī)械理論和統(tǒng)籌學(xué)能。智能控制彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制理論的許多不足,可以實現(xiàn)更高難度、更復(fù)雜系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)[1-2]。智能技術(shù)是核心,該技術(shù)具有信息記錄、信息處理、信息表達(dá)等功能,可以很好地控制生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率。同時,智能控制的適應(yīng)性較強(qiáng),可以適應(yīng)各種環(huán)境下的機(jī)械作業(yè),保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定、安全運行。還有就是智能控制通過利用動態(tài)軌跡方式、物理動力學(xué)方式等來模擬機(jī)電一體化系統(tǒng)運行過程,從而分析機(jī)電一體化系統(tǒng)運行過程中可能存在的分析,方便管理者加以管理和控制[3]。另外,智能控制具有很強(qiáng)的包容型,不排斥傳統(tǒng)控制理論,在具體應(yīng)用中,不僅可以利用傳統(tǒng)控制理論來解決實際問題,還可以借助智能控制來處理一些復(fù)雜、難度大的問題。

        2 智能化控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用意義分析

        機(jī)電一體化系統(tǒng)就是綜合機(jī)械、微電子、自動控制、信息、傳感、信號變換等技術(shù)的一門綜合性科學(xué)。機(jī)電一體化是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。在機(jī)械生產(chǎn)中,生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)最為看重的兩個指標(biāo),而要想提高生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量,就必須應(yīng)用改善生產(chǎn)工藝,加大先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用[4-5]。智能控制中包含了多個學(xué)科,較比傳統(tǒng)的控制技術(shù),智能控制在使用中可以解決傳統(tǒng)控制技術(shù)中所需要的較多的人力資源問題,節(jié)省成本,同時,通過智能系統(tǒng),可以對控制系統(tǒng)運行過程中的風(fēng)險進(jìn)行有效評估,并主動去規(guī)避風(fēng)險。智能控制代表著先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向,在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有著顯著的應(yīng)用價值。首先,智能控制的應(yīng)用,可以優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)功能,使其功能更加多元化,使生產(chǎn)更為精準(zhǔn),提高產(chǎn)品質(zhì)量;其次,智能化控制的應(yīng)用,可以簡化機(jī)械生產(chǎn)流程,縮短時間,提升生產(chǎn)效率,而且在智能控制下,可以降低人為失誤,對機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行智能控制,降低設(shè)備故障的發(fā)生,保證生產(chǎn)的連續(xù)性[6]。

        3 智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用分析

        智能控制是一門綜合性的學(xué)科,在現(xiàn)代社會中有著廣泛的領(lǐng)域。智能控制的主要構(gòu)成為遺傳算法、專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、集成智能控制、小波理論等,其中遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。機(jī)電一體化是機(jī)械生產(chǎn)的一大趨勢,伴隨著機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)工藝的日益精細(xì)化發(fā)展,對機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制要求也越來越高,這種要求也決定了我們必須完善機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制。

        3.1 智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用

        在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,機(jī)械制造是十分重要的一環(huán),提高機(jī)械制造水平,可以高效完成機(jī)械生產(chǎn)任務(wù),保證機(jī)電一體化系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)。在機(jī)械制造中,應(yīng)用智能控制,可以提高機(jī)械制造智能化水平。在智能控制下,機(jī)械制造整個環(huán)節(jié)出于可控環(huán)境下,以計算機(jī)為基礎(chǔ),可以對人腦進(jìn)行模擬,由智能系統(tǒng)來發(fā)布機(jī)械生產(chǎn)指令、完成生產(chǎn)操作,進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。同時,通過智能控制中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以對機(jī)械制造生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)模擬,將機(jī)械生產(chǎn)細(xì)節(jié)直觀地展示出來,并通過傳感融合技術(shù),將相關(guān)信息傳送到控制中心,由控制中心來處理相關(guān)數(shù)據(jù),并針對機(jī)械制造生產(chǎn)的需求,對部分信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,進(jìn)而保證機(jī)械制造生產(chǎn)的穩(wěn)定性、可靠性[7]。另外,在機(jī)械制造中,需要借助各種機(jī)械設(shè)備,應(yīng)用智能控制,可以對機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,對設(shè)備故障進(jìn)行診斷,進(jìn)而保證設(shè)備安全、高效運行。

        3.2 智能控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

        傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床并沒有融入智能化理念,以至于數(shù)據(jù)系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)各種問題,實踐工作難以達(dá)到理想的效果?,F(xiàn)行社會形勢下,智能化理念已經(jīng)得到普及,在數(shù)控系統(tǒng)中加入智能控制系統(tǒng),可以促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。在數(shù)據(jù)機(jī)床中,智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用大致可以從以下幾個點來體現(xiàn)。一是智能熱屏障。數(shù)控機(jī)床在運行過程不可避免地會產(chǎn)生大量的熱量,如果數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的熱量過多、過高,就會影響到數(shù)控機(jī)床運作,引發(fā)設(shè)備故障,引進(jìn)智能控制技術(shù),通過智能熱屏障控制技術(shù),可以很好地調(diào)節(jié)數(shù)控機(jī)床運行過程中的熱量,降低差值。二是智能語音系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床運行過程中,需要注意的事項非常多,稍有不注意,就會引發(fā)問題。應(yīng)用智能控制,可以進(jìn)行智能提醒,同時還可以對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能化控制,提高運行效率。三是智能安全屏障。數(shù)控機(jī)床運行過程中,零件的碰撞會給整個系統(tǒng)的安全運行造成不利,尤其是數(shù)控機(jī)床中的零件,一旦零件脫落,就容易出現(xiàn)故障,引發(fā)安全事故,應(yīng)用智能控制,可以對數(shù)控機(jī)床運行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控,構(gòu)建智能安全屏障,保證數(shù)據(jù)機(jī)床安全運行[8]。四是智能振動控制。數(shù)控機(jī)床運行過程中會出現(xiàn)振動,如果振動幅度較大,就會影響到產(chǎn)品加工的精準(zhǔn)性,而應(yīng)用智能控制,可以對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能調(diào)節(jié),降低其振動頻率和幅度,從而提高數(shù)控機(jī)床加工水平。

        3.3 智能控制在交流伺服機(jī)中的應(yīng)用

        交流伺服機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分,起到了服務(wù)和控制作用。交流伺服機(jī)具有轉(zhuǎn)化技能,在實際運作過程中會涉及到大量的數(shù)據(jù),如果不能準(zhǔn)確處理這些數(shù)據(jù),就會影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常運行;同時,交流伺服機(jī)運行時會受到電控以及非線性因素的影響,使得機(jī)電一體化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)失準(zhǔn),容易引發(fā)系統(tǒng)故障。應(yīng)用智能控制,可以很好地避免上述問題的發(fā)生,保證交流伺服機(jī)的高效運行。一方面,通過智能控制技術(shù),可以對交流伺服機(jī)運行程序進(jìn)行進(jìn)一步的簡化,并且機(jī)電一體化運行需要,對交流伺服機(jī)的性能進(jìn)行確定,確保交流伺服機(jī)能夠滿足機(jī)械生產(chǎn)需要,提高系統(tǒng)運行效率,保證生產(chǎn)質(zhì)量;另一方面,通過智能控制,可以對交流伺服機(jī)運行過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,并進(jìn)行智能分析和處理,穩(wěn)定動態(tài)參數(shù),并將數(shù)據(jù)庫建模作為輔助,確保交流伺服機(jī)處于一個穩(wěn)定的運行狀態(tài);同時,智能控制的應(yīng)用可以根據(jù)交流伺服機(jī)的運行情況,對動態(tài)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整,確保交流伺服機(jī)的運行性能,為機(jī)電一體化系統(tǒng)穩(wěn)定運行生產(chǎn)提供基礎(chǔ)性的保證[9]。

        4 結(jié)語

        綜上,現(xiàn)行社會形勢下,智能控制已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,比如機(jī)械制造、數(shù)控機(jī)床、交流伺服機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域等,以智能控制為手段,可以大大提高機(jī)電一體化系統(tǒng)運行效率,提高機(jī)械生產(chǎn)水平。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越明顯,對智能控制需求也越來越大,我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入智能控制研究,積極推廣智能控制,以智能控制帶動機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展。

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