李風(fēng)明

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

融合機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種自動(dòng)化、智能化技術(shù)手段所構(gòu)成的機(jī)電一體化系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)的一大助力，利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能化操控，降低人力資源投入，規(guī)避人為因素引起的失誤，顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度，產(chǎn)品使用壽命得以延長(zhǎng)，其功能也能夠充分發(fā)揮出來(lái)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的統(tǒng)一化、集成化管理，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)安全性，給企業(yè)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)現(xiàn)代企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。可以說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制的融合將會(huì)掀起產(chǎn)業(yè)改革升級(jí)浪潮，賦予產(chǎn)品智能化特征，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品功能，更好的服務(wù)于社會(huì)公眾，給相關(guān)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入了源源不斷的活力生機(jī)。

1 機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制相關(guān)理論概述

機(jī)電一體化系統(tǒng)是由多種先進(jìn)技術(shù)集于一體的高新科技產(chǎn)物，主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力源、傳感器、控制裝置、執(zhí)行器，構(gòu)造精密，集成度高，在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較為廣泛。機(jī)電一體化系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)功能為：機(jī)身和零部件由機(jī)械構(gòu)成，不易遭到外力破壞；動(dòng)力裝置為系統(tǒng)運(yùn)行提供能源，維持各個(gè)構(gòu)件的高速運(yùn)轉(zhuǎn)；傳感器可以收集系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，并轉(zhuǎn)變?yōu)楦鱾€(gè)構(gòu)件可以識(shí)別的控制信息；控制裝置會(huì)對(duì)輸入指令進(jìn)行分析處理，向其他構(gòu)件發(fā)出控制指令；執(zhí)行器會(huì)嚴(yán)格執(zhí)行控制指令，控制不同裝置進(jìn)行精準(zhǔn)操作，高效完成產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。

智能控制是與人工控制形成鮮明對(duì)比的新型控制模式，模仿人的思維方式，向控制系統(tǒng)下達(dá)命令，深入到復(fù)雜惡劣的環(huán)境下作業(yè)，打破人工控制局限性，達(dá)到高效精準(zhǔn)的控制目標(biāo)，已經(jīng)成為產(chǎn)品生產(chǎn)加工中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。

應(yīng)用智能控制可以避免生產(chǎn)環(huán)境中的有毒有害、易燃易爆物質(zhì)或者生產(chǎn)工藝操作不當(dāng)對(duì)人體健康和生命安全造成威脅，對(duì)于各種突發(fā)性狀況能夠妥善應(yīng)對(duì)，減少了不必要的損失，深受廣大企業(yè)青睞。可以預(yù)見(jiàn)的是隨著智能控制技術(shù)的逐漸發(fā)展成熟，勢(shì)必會(huì)在更多領(lǐng)域中取代人工控制，控制機(jī)械完成人力不可及的任務(wù)，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)朝著現(xiàn)代化、智能化的方向全面邁進(jìn)。

2 智能控制與機(jī)電一體化系統(tǒng)融合發(fā)展的重要意義

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制是一個(gè)比較新穎的思路，可對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，降低機(jī)電一體化設(shè)備各個(gè)零部件的運(yùn)行沖突，簡(jiǎn)化操作流程，延緩設(shè)備老化，提高生產(chǎn)效率及企業(yè)效益。具體而言，運(yùn)用智能控制有著以下幾點(diǎn)突出優(yōu)勢(shì)。

（1）有利于優(yōu)化操作流程。群控系統(tǒng)是智能控制的一大特色，運(yùn)用該系統(tǒng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高了管理的便捷性，尤其是對(duì)于那些操作流程完全相同的機(jī)電一體化設(shè)備，直接對(duì)接任務(wù)系統(tǒng)，自動(dòng)下達(dá)控制指令，確保機(jī)電一體化設(shè)備能夠按照既定流程實(shí)施生產(chǎn)作業(yè)，提高了設(shè)備性能。

（2）有利于提高操作精度。在機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)α悴考扔兄^高要求，機(jī)電一體化設(shè)備的智能化程度是決定零部件精度的一個(gè)重要影響因素，而智能控制的應(yīng)用可以顯著提升機(jī)電一體化設(shè)備的操作精度，減小了零部件尺寸、規(guī)格上的誤差，提高了零部件的合格率，那么企業(yè)將獲得更多效益，在合作方心中也會(huì)樹(shù)立可靠形象，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更為強(qiáng)勁。

（3）能夠賦予設(shè)備智能特性。當(dāng)今時(shí)代企業(yè)傾向于使用智能化機(jī)電一體化設(shè)備，以滿足高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)要求，自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)指令，對(duì)產(chǎn)品尺寸和質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，致力于降低生產(chǎn)成本，減少資源浪費(fèi)。智能控制的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了這一理念，根據(jù)生產(chǎn)要求編寫(xiě)控制指令，對(duì)所有機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行集成化管理，有力防范了產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的滋生。

（4）有利于提高生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化設(shè)備通常同時(shí)進(jìn)行多軸加工，憑借人力控制極有可能出現(xiàn)失誤，而智能控制的應(yīng)用會(huì)預(yù)先編寫(xiě)嚴(yán)謹(jǐn)程序，不斷改良加工流程，強(qiáng)化控制效果，以實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻對(duì)數(shù)控機(jī)床不同刀具的精確控制，充分滿足了機(jī)械制造企業(yè)高效率、高精度生產(chǎn)加工需求，生產(chǎn)計(jì)劃能夠順利完成。

3 機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在機(jī)械制造中的應(yīng)用

若論機(jī)電一體化系統(tǒng)在民用生產(chǎn)中的最早應(yīng)用，要數(shù)機(jī)械制造行業(yè)，可以對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)控，檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)施故障診斷等，人工控制會(huì)給工作人員的身心造成極大負(fù)擔(dān)，工作時(shí)間越長(zhǎng)，工作效率就會(huì)越低，難以滿足企業(yè)高強(qiáng)度、連續(xù)性生產(chǎn)要求。智能控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用會(huì)仿造人的思維為機(jī)電一體化設(shè)備制定操作程序（如圖1），下達(dá)控制指令，完全不會(huì)受到時(shí)間、空間、環(huán)境因素的干擾，設(shè)備操作始終處于高效狀態(tài)，產(chǎn)品精度得以保證。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求編寫(xiě)程序并存儲(chǔ)在智能控制裝置中，由該裝置控制機(jī)電一體化設(shè)備，收集、處理和分析設(shè)備運(yùn)行信息，適時(shí)地調(diào)整參數(shù)，降低設(shè)備故障率，確保生產(chǎn)的安全高效性。

數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)制造體系中具有重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值，例如常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控火焰切機(jī)床等，這些設(shè)備在逐步更新的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用條件下，能夠根據(jù)實(shí)際需要做出軸頭旋轉(zhuǎn)、自動(dòng)換刀等動(dòng)作，是提升工業(yè)制造效率的關(guān)鍵因素。而在融入機(jī)電一體化技術(shù)后，將徹底消除原本數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用缺陷，無(wú)論是在編程還是在實(shí)際操作過(guò)程中，均獲得了漏洞修復(fù)條件，并為操作人員提供了更多的有效操控條件。

3.2 在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

相信關(guān)注智能控制技術(shù)的公眾對(duì)于智能機(jī)器人比賽不會(huì)感到陌生，由我國(guó)各大高校定期組織相應(yīng)賽事，要求參賽者將控制程序錄入到操作系統(tǒng)中，當(dāng)其下達(dá)指令后機(jī)器人就會(huì)按照既定程序完成特定任務(wù)，向公眾展示業(yè)內(nèi)最新科研成果。作為機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制融合的科技產(chǎn)物，智能機(jī)器人之所以能夠在人下達(dá)指令后迅速執(zhí)行，主要依賴于傳感器實(shí)施人機(jī)互動(dòng)，有效控制機(jī)器人的行進(jìn)方向和路線，定位極為精準(zhǔn)，可以替代人力從事一些簡(jiǎn)單重復(fù)的工作。如今在許多場(chǎng)所都能看到智能機(jī)器人的身影，有利于先進(jìn)知識(shí)技術(shù)的傳播，促進(jìn)社會(huì)朝著更高層次進(jìn)步發(fā)展。

3.3 在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

交流伺服系統(tǒng)在同步和異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用分為不同類型，無(wú)論哪種系統(tǒng)運(yùn)行都較為復(fù)雜，在多種因素的影響下，伺服特性會(huì)有所降低，機(jī)電一體化設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升。高性能伺服控制需要精準(zhǔn)反饋轉(zhuǎn)子位置，否則會(huì)對(duì)矢量控制方法的控制效果產(chǎn)生不良效應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)手段難以達(dá)成這一目標(biāo)，即使運(yùn)用無(wú)位置傳感器仍然無(wú)法適應(yīng)所有伺服控制場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)交流伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠商很難拓寬海外市場(chǎng)。提高伺服特性的有效途徑就是研發(fā)高動(dòng)態(tài)的伺服電機(jī)，構(gòu)建精度較高的數(shù)學(xué)模型，以便隨時(shí)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)予以調(diào)整，保持交流伺服系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性（如圖3）。

3.4 在數(shù)控加工中的應(yīng)用

數(shù)控加工中應(yīng)用智能控制技術(shù)，會(huì)使數(shù)控功能更加豐富，加工流程更趨于標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提高零件合格率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)。通過(guò)在線監(jiān)控?cái)?shù)控機(jī)床的運(yùn)行，提取不同時(shí)刻的運(yùn)行參數(shù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行比較，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障的第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，自動(dòng)排除故障問(wèn)題，盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)。機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制的融合，對(duì)零件生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密動(dòng)態(tài)的監(jiān)控，各個(gè)環(huán)節(jié)加工效率極高，根據(jù)不同零件的加工要求下達(dá)相應(yīng)指令控制刀具，自動(dòng)檢測(cè)零件質(zhì)量和精度是否達(dá)標(biāo)，計(jì)算合格率，為控制程序的優(yōu)化給予可靠依據(jù)。在先進(jìn)技術(shù)的有力支撐下，企業(yè)綜合效益將不斷提高。如圖3。

3.5 在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用

不同用戶對(duì)建筑使用功能有著差異化要求，智能建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)，能夠?yàn)榻ㄖ脩籼峁┒鄻踊纳罘?wù)，使之享受到舒適、健康和便利。機(jī)電一體化系統(tǒng)是智能建筑的核心系統(tǒng)，與智能控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，適時(shí)地啟動(dòng)暖通空調(diào)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)溫濕度，確保一年四季室內(nèi)溫度都比較適宜，通風(fēng)狀況良好，讓人們可以安心學(xué)習(xí)、工作和休息。對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行智能化控制，室內(nèi)光線較暗時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟燈具，采光條件好時(shí)關(guān)閉燈具，既可以節(jié)約電能，又能滿足人們的照明需求，社會(huì)公眾對(duì)居住環(huán)境由衷感到滿意，為建筑行業(yè)發(fā)展提供大力支持。

4 機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制融合發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制相結(jié)合運(yùn)用于眾多領(lǐng)域中，已經(jīng)取得了傲人成績(jī)，促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)得以穩(wěn)步落實(shí)，行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭一片大好，給企業(yè)生產(chǎn)及公眾生活帶來(lái)了極大便利。隨著人們對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制技術(shù)的研究越來(lái)越深入，二者的融合將會(huì)更加緊密，先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)物會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)模式，智能化機(jī)電一體化設(shè)備廣為運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)層面，加快生產(chǎn)進(jìn)度，擴(kuò)大生產(chǎn)效益，提高我國(guó)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)水平，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)走入強(qiáng)國(guó)之列，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

新常態(tài)下，機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制的結(jié)合應(yīng)用一定程度上促進(jìn)了機(jī)械制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，有利于滿足企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)管理要求，達(dá)成提質(zhì)增效目標(biāo)?；诖耍訌?qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究，探索機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能控制技術(shù)深度融合的可行路徑，使之能夠更好的服務(wù)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，提高行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。