徐健飛

（四川九洲視訊科技有限責任公司，四川 綿陽 621000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，其電子技術和信息技術也得到相同的進步，隨之而來也產(chǎn)生了大規(guī)模的集成電路，而且大規(guī)模的集成電路在行業(yè)中的應用越來越廣泛，而其機電一體化的技術也得到了非常快速的發(fā)展，機電一體化技術其性能在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用越來越大。使用智能控制機電一體化系統(tǒng)能夠大大提升工程中多方面的可靠性，可以滿足在工程中高效性的需求。在機電一體化系統(tǒng)中使用智能控制可以有效地減少在因人工操作而出現(xiàn)的失誤，因此提高生產(chǎn)效率和精準度；對機電一體化系統(tǒng)應用智能控制對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性有一定保障。

1 智能控制與機電一體化相關概念

1.1 智能控制

智能控制指的是在無人直接干預下完成對目標控制的一項技術，主要是利用計算機模擬人腦實現(xiàn)智能化控制，與傳統(tǒng)控制相比控制任務更加復雜，能夠完成更加復雜的控制任務，為各項實際操作提供幫助，將其運用到機電一體化系統(tǒng)中，能夠完成傳統(tǒng)系統(tǒng)無法完成的控制內(nèi)容。智能控制包含了多項技術集成，如人工智能、計算機、信息技術以及通信技術等。

智能控制技術具有無與倫比的學習能力、組織能力，機電一體化控制作為智能控制技術最重要趨勢，利用較為先進的算法，如專家算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法等，這幾種算法在機電一體化中相互依存。我國智能控制系統(tǒng)在近年來有了廣泛應用，社會也逐漸進入智能化階段，隨著計算機、網(wǎng)絡、人工智能等技術普及，智能控制必將迎來一片繁榮景象。

1.2 機電一體化

機電一體化即是通過有效措施使得信息技術、電子工程技術能夠?qū)崿F(xiàn)有機結(jié)合，進而在機械工程中加以充分應用，確保其作用能夠充分發(fā)揮出來。對于機械工程而言，將機電一體化技術的價值展現(xiàn)出來，能夠使得操作的整個過程納入自動監(jiān)控。在現(xiàn)階段，信息技術和電子技術的發(fā)展速度是較快的，在此背景下，將現(xiàn)代信息技術、機械工程技術切實結(jié)合起來，并對智能系統(tǒng)予以充分利用，這樣可以保證機電自動化技術具有的優(yōu)勢真正展現(xiàn)出來，技術性能會有大幅提升，在工業(yè)領域得到應用后，也可為工業(yè)發(fā)展注入強勁動力。需要指出的是，技術結(jié)合并非只是將相關的系統(tǒng)予以疊加處理，必須按照嚴格的標準完成技術分析，繼而將不同技術具有的優(yōu)勢進行整合，確保一體化目標能夠切實達成，技術性能可以充分發(fā)揮，如此方可使得機電一體化技術能夠保持更穩(wěn)健的發(fā)展。

現(xiàn)階段機電一體化主要具有3 個特點，分別是綜合性、完整性和智能性。由于機電一體化系統(tǒng)的基礎理論有系統(tǒng)理論、信息理論和控制力，因此它具有檢測、管理、控制和機械等功能?？偟膩碚f，機械技術和微處理技術的結(jié)合便是機電一體化顯現(xiàn)出的綜合應用。另外在機電一體化技術中，有微處理、動力機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件和傳感器等部分，具有較明顯的完整性。機電一體化能夠優(yōu)化傳統(tǒng)機械中的復雜結(jié)構，還可以有效地整合微電子、智能測量、機械、微處理這些部分，這樣便能夠有效地提高多個領域的服務質(zhì)量，完成多領域一體化生產(chǎn)的任務[1]。

2 機電一體化系統(tǒng)中智能控制應用優(yōu)勢

在機電一體化系統(tǒng)之中，應用智能控制具有較大的優(yōu)勢，不僅能夠提高相關單位的工作效率，也能夠完善機電一體化系統(tǒng)的各項性能，使得安全可靠性增加，能夠滿足當前社會發(fā)展的實際需要。

2.1 有助于提高工作效率

利用智能控制技術能夠使得相關人員發(fā)出指令，使得系統(tǒng)能夠自動進入到工作狀態(tài)，這樣就不會因為人為因素導致相關環(huán)節(jié)受到影響。操作人員只需要按時發(fā)送操作指令，不需要參與到實際的勞動環(huán)節(jié)之中，從而能夠使得機電一體化系統(tǒng)的操作效率進一步提高。

2.2 有助于完善各項性能

在機電一體化系統(tǒng)中，應用智能控制便于更加完善各項性能，利用智能控制的特點以及優(yōu)勢，推動機電一體化系統(tǒng)進一步發(fā)展。在機電一體化系統(tǒng)之中，融入各種智能控制技術，創(chuàng)新當前的生產(chǎn)要素。通過不斷完善機電一體化系統(tǒng)的各項性能，能夠使得相關單位在運用機電一體化系統(tǒng)的時候更加方便。

2.3 有助于提升可靠性

在機電一體化系統(tǒng)之中，應用智能控制便于增加安全可靠性。相關系統(tǒng)只需要接收到命令之后，自動運行相關程序，進入工作狀態(tài)。與此同時，利用智能控制系統(tǒng)能夠監(jiān)督每一個環(huán)節(jié)，避免因為人為失誤導致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，落實安全生產(chǎn)的內(nèi)容，有效保障安全。

3 智能控制系統(tǒng)技術具體應用

機電一體化系統(tǒng)的正常運行，離不開智能控制系統(tǒng)的幫助，只有將智能控制運用到機電一體化系統(tǒng)之中，才能夠使得機電一體化系統(tǒng)達成相應的目標。

3.1 數(shù)控領域應用

在數(shù)控行業(yè)領域內(nèi)應用智能控制技術，能夠避免傳統(tǒng)數(shù)控機電系統(tǒng)應用諸多問題的出現(xiàn)。在我國數(shù)控行業(yè)發(fā)展中，機電系統(tǒng)作為不可缺少的部分，必須要求其具備良好性能以及精度等標準，才能夠保證企業(yè)生產(chǎn)活動順利進行。最為關鍵的是，當前部分企業(yè)也對數(shù)控機電系統(tǒng)智能處理性能提出了極高要求，要求系統(tǒng)能夠有效擴展以及延伸的基礎上，也能夠掌握準確模擬等能力。比如數(shù)控機床設備，在之前很長一段時間內(nèi)，企業(yè)所應用的數(shù)控機床設備，就是按照之前設置好的自動編程軟件，通過內(nèi)部含有的代碼實施加工處理，工作人員不能有效調(diào)整設備加工流程，同時也不能判斷接下來出現(xiàn)的加工行為，因為外界等多方面因素下，會導致數(shù)控機床設備難以正常運行等。

將智能控制技術應用到數(shù)控機床中，能夠做好靈活加工，便于工作人員隨時調(diào)整加工路徑的基礎上，也能夠達到全程智能化監(jiān)管的狀態(tài)，真正做到自適應、自識別、自學習、自組織、自整定、自規(guī)劃、自修復、自繁殖等。企業(yè)可以結(jié)合實際生產(chǎn)需求，先設置好數(shù)控機床的控制規(guī)范，接下來整合經(jīng)典控制理論，能夠構建良好的數(shù)據(jù)模型，在此過程中需要注意，嚴禁工作人員依照模糊信息實施建模行為的出現(xiàn)。通過智能控制技術的應用，能夠成立模擬推理嚴重，通過模擬把控強調(diào)加工流程更加完善以及針對性，智能控制技術的模糊集合理論可以對數(shù)控系統(tǒng)中的參數(shù)進行模糊化調(diào)節(jié)。

從數(shù)控加工系統(tǒng)方面出發(fā)，最關鍵的就是插補計算單元，企業(yè)可以整合加工過程中的數(shù)據(jù)信息，對中間點流程實施合理規(guī)劃，像加工數(shù)據(jù)的起點以及線型等，都是比較常見的加工數(shù)據(jù)。面對之前企業(yè)應用的數(shù)控加工系統(tǒng)，未能達到位置環(huán)軟件增益調(diào)節(jié)控制，但是融入智能控制技術以后，人工神經(jīng)網(wǎng)絡單元便能夠達到此項結(jié)果，而且也能夠逼近任意復雜程度的非線性函數(shù)。最后，通過智能控制技術的專家系統(tǒng)，面對數(shù)控加工機床中沒有明確的知識推理問題，此項技術能夠很好處理，而且再加上遺傳進化系統(tǒng)的作用，也能夠事先對企業(yè)加工路徑等進行動態(tài)化數(shù)據(jù)反饋。

3.2 機器人領域應用

在智能控制技術范疇中，最核心的就是機器人。機器人領域不僅涵蓋了多個知識面，而且要想能夠驅(qū)動機器人實現(xiàn)行為，可以整合其動力學控制理論。比如，針對兩足機器人（圖1）行走過程，隸屬于非靜定二級倒立擺模型類型，更能夠體現(xiàn)出非線性的特點[2]。而且在機器人使用過程中，需要使用到多種復雜類型的傳感器，因為自身就是多變量系統(tǒng)，在控制機器人時需要達到多個任務同時進行的效果，像機器人能夠自動學會躲避危險行為，以及整合信息規(guī)劃動作等，如果企業(yè)單純使用過去的控制算法，自然無法滿足以上要求。分析神經(jīng)網(wǎng)絡單元，就是行業(yè)人士所講的基礎仿生智能控制工藝，不僅僅具有良好非線性映射水平，而且也能夠凸顯出較強實時性等特點，在行業(yè)人士研究過程中，通常對機器人動力學有著極高關注，針對多自由度機械臂的現(xiàn)場學習控制，都希望能夠切實發(fā)揮出智能控制技術的應用價值[3]。

圖1 波士頓Atlas 機器人

除此之外，通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術的作用，也能夠確保所有傳感器數(shù)據(jù)加以妥善融合并使用。在動力學理論范圍中，最核心的就是魯棒性理論，作為機械人控制的關鍵，模糊控制技術是具有魯棒性的智能控制技術，可以用于機器人建模、控制、模糊補償、路徑規(guī)劃等[4]。目前來看，部分行業(yè)學者開始對免疫算法進行深度分析，像在進行機器人路徑規(guī)劃等事項中，也希望能夠發(fā)揮出理論作用。在今后很長一段時間內(nèi)，行業(yè)人士應該主要研究多樣化智能控制如何交叉使用，減少單一技術應用中出現(xiàn)的問題，比如在利用神經(jīng)網(wǎng)絡模擬控制工藝過程中，因為模擬控制思維的方式，能夠避免神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)元結(jié)構任意性等弊端的形成。

3.3 交流伺服系統(tǒng)應用

在機電一體化系統(tǒng)使用過程中，交流伺服系統(tǒng)也是關鍵部分，通過現(xiàn)實數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，當前很多企業(yè)使用的一體化系統(tǒng)，都應用到了交流伺服驅(qū)動裝置。通過交流伺服驅(qū)動裝置的作用，在原先電信號出現(xiàn)的基礎上，能夠有效轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動作，要想能夠確保系統(tǒng)保持良好動態(tài)性能，那么必須要求交流伺服驅(qū)動裝置信號順利轉(zhuǎn)變，而且系統(tǒng)使用性能高低，也與機電一體化設備應用價值之間存在著必然聯(lián)系。因為矢量控制技術的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)伺服系統(tǒng)交流化效果，面對凸顯出一定復雜性的交流伺服系統(tǒng)，涵蓋負載擾動以及參數(shù)時變等多個部分，控制參數(shù)也屬于非線性、時變性的，常規(guī)的PID 控制已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的性能需求，智能控制技術可以將非線性控制方式植入交流伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)參數(shù)在線自動調(diào)整，保證系統(tǒng)具備極強的適應性[5]。

在交流伺服系統(tǒng)中，如果能夠有效融入單一模擬控制算法，一方面可以確保系統(tǒng)靜態(tài)水平持續(xù)提升，另一方面也能夠確保系統(tǒng)更具較強抗干擾以及動態(tài)響應等性能優(yōu)勢。但是在實際情況下，如果企業(yè)單一應用模糊算法，很容易出現(xiàn)“抖振”問題，嚴重情況下還會導致系統(tǒng)自學習以及自組織水平不斷下降。通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術的應用，便于工作人員及時調(diào)整系統(tǒng)在線運行弊端，能夠防止前期模糊算法輸出等問題的發(fā)生，確保模糊算法自適應以及自組織能力能夠持續(xù)提升。比如，分析企業(yè)日常生產(chǎn)中應用的永磁同步電動機的交流伺服系統(tǒng)，在工作人員進行位置調(diào)整過程中，完全可以借助模糊神經(jīng)網(wǎng)絡技術加以處理，通過遺傳算法達到快速搜索的效果，最終能夠精確判斷出系統(tǒng)運行中存在的問題。大型發(fā)電勵磁控制器利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡技術得到映射的兩個時刻狀態(tài)變量。

3.4 機械制造應用

在我國傳統(tǒng)工業(yè)領域內(nèi)，機械制造行業(yè)作為核心力量，因為計算機輔助設計技術的出現(xiàn)與運用，也為行業(yè)平穩(wěn)發(fā)展奠定了良好基礎?；诂F(xiàn)代化發(fā)展背景下，行業(yè)人士更對機械制造加工生產(chǎn)提出了極高標準，要求能夠達到極高加工精確度的基礎上，也能夠要求企業(yè)全面控制好整個加工流程。對此，企業(yè)要想能夠在激烈市場競爭環(huán)境中占據(jù)重要地位，那么就必須緊跟時代發(fā)展步伐，合理應用智能制造系統(tǒng)。在企業(yè)應用智能制造系統(tǒng)過程中，就是要求工作人員通過強大計算機系統(tǒng)，對人類智能活動進行有效模擬，代替?zhèn)鹘y(tǒng)中人力思考的方式，因為現(xiàn)代化系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅能夠確保各項數(shù)據(jù)信息更具準確性，而且也能夠減少現(xiàn)實生產(chǎn)中存在的弊端[6]。

在之前企業(yè)制造加工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)動態(tài)環(huán)境建模隱患，此時企業(yè)可以引入模糊算法與神經(jīng)網(wǎng)絡技術，避免之前建模隱患出現(xiàn)的基礎上，也能夠有效整合先進傳感器技術，通過傳感器對海量數(shù)據(jù)加以妥善處理。除此之外，在企業(yè)使用專家系統(tǒng)過程中，可以將逆向推理當作反饋機構，對各項參數(shù)做到優(yōu)化調(diào)整的基礎上，甚至也能夠?qū)C構實施精細化把控。而且在閉環(huán)系統(tǒng)中，工作人員也可以借助模糊集合與模糊關系將信息整合到系統(tǒng)當中，通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術的作用，能夠提升智能制造系統(tǒng)的學習水平，最終達到在線自動化識別的效果[7]。

3.5 設備裝置應用

目前，很多企業(yè)生產(chǎn)設備都逐步運用了機電一體化系統(tǒng)，因而利用智能控制技術的現(xiàn)象也較為普遍。例如相關單位可以將智能控制系統(tǒng)應用到機械設備之上，從而推動自身的機械設備朝著智能化方向發(fā)展，有效提高自己的生產(chǎn)效率，使得機械設備的自動性進一步提高。此外，目前我國電商行業(yè)取得進一步發(fā)展，帶動了快遞行業(yè)的發(fā)展，因此快遞行業(yè)亟須提高自己的處理效率，進而滿足市場的需求。利用智能控制技術，不僅能夠使得快遞挑揀、商品分配效率提高，同時也能夠應用到大型的商品儲存?zhèn)}庫之中，便于快速挑揀商品貨物。另外，在一些家居產(chǎn)品上，運用智能控制技術也較為廣泛，例如自助掃地設備能夠幫助人們自主完成打掃工作[8]。

3.6 電力領域應用

城市化建設水平的提升，對電力產(chǎn)業(yè)提出更新更高的要求，電力產(chǎn)業(yè)服務水平關系到民眾生活質(zhì)量，關乎企業(yè)生產(chǎn)。在現(xiàn)代化時代背景下，電力已經(jīng)成為日常生活中不可缺少的一部分，在我國基礎設施建設中，智能電網(wǎng)作為國家重點規(guī)劃項目，在原有電網(wǎng)基礎上進行改造升級，通過智能化的控制體系、檢測體系以及操作體系，實現(xiàn)各類資源合理配置，提升電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。從當前我國智能電網(wǎng)建設和運用實際情況來說，配網(wǎng)自動化技術運用能夠提升智能電網(wǎng)運行效率，為電力企業(yè)節(jié)約大量的人力成本，運行維護成本也有效降低，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)經(jīng)濟效益的提高。同時，借助于配網(wǎng)自動化技術還可以及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行中故障，對故障范圍進行有效控制。

3.7 建筑領域應用

機電一體化系統(tǒng)在建筑領域也有極其廣泛的應用，同時也是智能控制技術應用發(fā)展的重要方向。將智能控制技術運用到建筑機電一體化系統(tǒng)中，能夠提升建筑行業(yè)智能化水平，為推動建筑現(xiàn)代化發(fā)展提供助力。其中，建筑照明系統(tǒng)作為智能控制常見類型，利用光照、聲音等實現(xiàn)對照明系統(tǒng)控制，即人們常見的聲控、光控。將智能控制運用到建筑領域，能夠為人們生活帶來便利，也能夠?qū)崿F(xiàn)能源節(jié)約效果。其中建筑消防系統(tǒng)、報警裝置、門禁系統(tǒng)等，都充分利用智能控制系統(tǒng)，為建筑智能化發(fā)展提供幫助，為居民創(chuàng)造了舒適、安全的居住環(huán)境[9]。

4 結(jié)語

綜上所述，機電一體化系統(tǒng)發(fā)展離不開智能控制，將智能控制技術引入機電一體化系統(tǒng)中，能夠提升工業(yè)生產(chǎn)效率，改變原有控制理論弊端，為各領域高效發(fā)展提供保障。通過對智能控制應用進行充分的探究和分析之后，才可以促進智能控制技術應用效率的提高，確保提升機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能型，進而推動機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，為社會的穩(wěn)定發(fā)展提供保障。