基于智能控制的机电一体化技术应用与展望.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 装备及自动化71基于智能控制的机电一体化技术应用与展望陈鹏举九三集团铁岭大豆科技有限公司，辽宁 铁岭 112611摘要：随着信息技术、自动化技术、控制技术、机械技术等技术的不断发展，以智能控制为基础的机电一体化技术得到了广泛应用。文章重点介绍以智能控制为基础的机电一体化技术应用，并对其未来发展进行了展望。期待这一研究能够推动智能制造领域的发展，提升制造业的智能化程度。关键词：智能控制技术；机电一体化技术；柔性化生产；智能制造分类号：TP273；TH-39随着科技的持续进步，机电一体化技术已在制造业中崭露头角。这项技术融合了机械、电子和自动控制技术，提升了设备的自动化、智能化和灵活性，以更好地应对市场变化。制造业中的机器人、数控机床、自动化装配线等多个领域都广泛采用了机电一体化技术1。其主要优势包括提升产品质量、降低生产成本，并具有节能和环保的效果，因此受到了制造业的欢迎。随着人工智能和物联网技术的日臻完善，机电一体化技术的应用范围将进一步拓宽。智能控制系统在机电技术中将占据重要地位，设备的自动化和智能化程度将达到新的高度，生产效率和产品质量也会随之提升。1 机电一体化技术与智能控制技术概述1.1 机电一体化技术概述机电一体化技术是指将机械和电气控制技术有机结合，构成一种集机械、电气、液压、气动等多种技术于一体的系统，用于控制和实现机械运动、动力传输和物料处理等各种动作。机电一体化技术的发展不仅是机械工程和电气工程相互渗透的必然结果，更是实现智能化制造和提高产业自动化水平的重要途径之一。机电集成技术的应用领域广阔，覆盖了制造业、交通运输、医疗设备、航空航天、农业、能源、矿业等多个行业2。在制造业中，机电集成技术的应用尤为广泛，能够使生产流程实现自动化和高效化，降低生产成本，提升产品质量。在交通运输领域，机电集成技术能大幅度提升运输设备的安全性、舒适性、节能性、环保性等方面的表现。在医疗设备领域，机电集成技术能提升医疗设备的精度和稳定性，降低手术风险，从而提升诊断和治疗的效果。随着现代制造技术和科学技术的快速进步，机电集成技术的应用将愈加广泛，覆盖领域也将持续拓宽。为了满足日益提升的生产需求和消费需求，机电集成技术将继续在各领域中发挥其重要作用3。1.2 智能控制技术概述智能控制技术是一种基于计算机技术和控制理论的控制方法，具有自主学习、自主调节、自主决策、自主适应等特点，可实现系统的智能化控制与优化。智能控制技术已广泛应用于各行各业，尤其在机电领域得到了广泛的应用。智能控制技术的核心是算法，通过对系统进行数学建模和分析，设计出合适的算法，实现对系统的智能控制。常见的智能控制算法包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等。这些算法不仅可以应用于单一系统的控制，还可以应用于多系统协调控制，具有很强的灵活性和适应性。智能控制技术的应用已经逐渐扩展到机械制造、能源、交通、冶金等领域。在机电一体化领域，智能控制技术能够实现对机械、电气系统的一体化控制，使系统的效率和可靠性得到提高4。同时，智能控制技术可以对机电一体化系统的整个生命周期进行控制和管理，使整个生产过程的可控性、可靠性得到提高。人工智能、物联网技术日新月异，智能控制技术也将迎来更广阔的应用前景。未来，智能控制技术将成为机电一体化系统设计和制造的重要支撑，为智能作者简介：陈鹏举，男，本科，助理工程师，研究方向为自动化系统应用。文章编号：2096-3092（2023）08-0071-03 装备及自动化 2023 年 第 8 期 总第 221 期 造纸装备及材料72制造的实现提供强大支撑。2 基于智能控制的机电一体化技术的价值2.1 实现智能化生产智能化技术可以使机电一体化系统能够更好地适应不同的工作环境和工作任务，从而提高机电一体化系统的工作效率和性能。在智能化技术的推动下，机电一体化系统将会具备更高的自主性和灵活性。智能化水平的提高，将会使机电一体化系统具备更多的自主决策能力。通过与周围环境的交互，机电一体化系统可以获取实时信息并进行智能判断，从而对周围环境作出适当的反应。这种反应可能涉及机电一体化系统的运动控制、能量控制、信息处理等多个方面，因此智能化技术的提高对机电一体化系统的全面性能提升有着极为重要的作用5。同时，智能化水平的持续提升也会催生出更多的智能化设备和解决方案。比如机器人技术的开发与运用，已经实现了机器人在生产线上的协作和生产过程中的自主决策等功能。随着机器人技术的不断升级，机器人将可以更好地完成复杂的工作，从而使生产效率和质量水平进一步提高。同时，基于智能控制的机电一体化技术也会有更多的应用场景与解决方案，例如智能化物流设备、智能化医疗设备、智能化家居等。2.2 实现柔性化生产随着社会的不断发展，市场对生产的需求呈现出多变的特征，传统的生产模式已经不能满足这样的需要，柔性化生产已经成为现代生产的趋势。机电一体化技术的应用，以智能控制为基础，能够实现生产过程的柔性化，从而适应市场需求。此外，生产的柔性化可以实现高度自动化的生产过程，在生产过程中减少人为干扰，提高生产质量，同时能够更快地对市场需求作出反应，提高生产的灵活性和竞争力6。作为以智能控制为主的机电一体化技术，柔性化生产的发展前景，其通过利用先进的传感器、控制器和软件技术，生产系统可以根据不同的生产要求进行自动化调整和优化。比如市场需求变化的时候，机器人可以在不同的生产模式之间进行快速转换，以满足市场的需求。此外，柔性化的生产也能做到多品种小批量生产，满足了消费者的个性化需求。可以预见的是，随着技术的不断进步，基于智能控制的机电一体化技术将更广泛地应用于柔性化的生产。未来，生产过程中的机器人将更加智能化和灵活化，能够按照生产要求进行自动化的调节和优化，生产效率和品质也会得到更好的保障。机电一体化技术基于智能控制的应用前景广阔，会带来很大的经济效益和社会效益7。2.3 应用领域广泛机电一体化技术的应用越来越广泛，从机械、电子、计算机等学科的交叉应用，到智能控制、网络通信、数据处理等技术的整合应用，机电一体化技术应用领域不断拓展。在机器人制造领域，应用机电技术已是大势所趋。机器人制造的复杂性和高度精度要求需要机电一体化技术的配合，才能实现高质量的制造。同时，机电技术的应用也提高了机器人的智能化程度，使得机器人能够更好地适应各种工作环境和复杂工作任务，从而实现更高效地生产。在航空航天领域中，机电一体化技术的应用也十分广泛。航空器和航天器需要承受高速、高温、高压等严酷环境，而机电一体化技术可以在这些环境下保持较高的可靠性和精度。3 基于智能控制的机电一体化技术的具体应用3.1 机床生产制造领域的应用当前，机床制造技术的智能化控制已成为制造业发展的主流方向之一。传统机床存在一些缺陷，比如精度不高，生产效率不高等。而智能机床则能够通过数控、传感器、网络通信等技术手段，实现自动化控制、管理智能化，机床制造的生产效率和精度都有了很大的提高。在机床制造领域，基于智能控制的机电一体化技术主要应用于机床运动系统、加工过程控制系统、机床自适应控制系统等方面。在机床运动系统中，基于智能控制的机电一体化技术可以实现对机床动力学特性的建模和分析，通过先进的运动控制算法和电机控制技术，提高机床加工精度和稳定性。在加工过程控制系统方面，智能控制技术可以实现对机床刀具的自动选择和调整，从而保证加工质量和效率。在机床自适应控制系统方面，基于智能控制的机电一体化技术可以实现对机床动态特性的实时监测和分析，从而根据实际情况调整加工参数和控制策略。在机床制造领域，以智能控制为基础的机电一体化技术还有其他作用。比如机床零部件制造环节，机电一体化技术以智能控制为基础，通过机器人等自动化设备，可实现零造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 装备及自动化73部件的自动化装配，提高生产效率8。3.2 机器人生产制造领域的应用传统的机器人制造通常需要对其机械部件和电子元件进行分别设计和制造，然后进行组装。这种方式不仅效率低下，而且可能存在设计上的瓶颈。相比之下，机电一体化技术的应用可以实现高效的机器人集成化设计和制造。应用机电一体化技术，不仅能提高机器人的生产质量，还可以实现机器人的智能化控制，提供更多制造业解决方案。在机器人制造领域，基于智能控制的机电一体化技术在机器人的诸多方面都可以得到应用。例如，通过智能控制机器人的动作，可以使机器人能够更加高效地完成任务。智能控制系统还可以对机器人进行远程监测和调试，以实现机器人的无人化运行和维护。另外，机电一体化技术的应用还可以通过将传感器和智能控制系统集成到机器人中，使其能够实现自主学习和适应性控制，从而对不同的任务环境有更好的适应。以智能制造中的柔性生产线为例，机器人在生产线上需要完成各种不同的任务，例如零部件组装、物料搬运等。应用机电一体化技术，能使机器人的操作效率更高，从而提高了生产效率，提高了生产线的品质9。3.3 自动化装配线领域的应用自动化装配线是指采用计算机、机电一体化技术和现代控制技术，对装配生产线进行智能化、自动化控制和管理的一种装配生产方式。它通过对装配工艺的分析和设计，优化生产工艺，提升装配效益，同时避免了传统人工装配中存在的质量波动和低效率等问题。机电一体化技术以智能控制为基础，在自动化装配线领域也得到了广泛的应用。例如，在汽车装配流水线的设计和优化中采用机电一体化技术，通过智能控制和自动化管理汽车的装配过程，可以大幅提高组装的效率和精确度，同时也可以减少人力成本。机电一体化技术还可以用于自动化装配线上的传送、定位和组装等环节，减少人工干预，提高装配质量和效率10。4 基于智能控制的机电一体化技术的发展展望随着人工智能的不断发展，机器学习，云计算等等技术，智能制造技术已经逐渐进入了各个领域的制造业，这意味着未来智能制造的市场需求将会越来越大。智能制造技术可以提高生产降低生产成本、改善产品品质，并且能够在应对市场需求变化时更加灵活，因此未来机电一体化技术的发展会逐渐普及，并成为制造业的主流。随着智能制造技术的普及，传统的机械制造将向数字化、自动化和柔性化转型。通过机电一体化技术，可以使生产线上的机器人和设备更加智能化、自主化，从而实现自动化、智能化和高效的生产。此外，机电一体化技术在机器人制造、控制系统中也可以得到应用，从而可以大大提高机器人的制造和控制水平。5 结束语随着智能化程度的不断提升，制造领域的机电一体化技术应用也将得到持续普及和深化。多学科交叉应用将成为发展机电技术的重要潮流，涉及机械、电子、计算机等多个学科领域的交叉应用将会进一步加强机电一体化技术的智能化和自动化水平。机电一体化技术未来将更多地集中在生产自动化、智能化的实现上，生产效率和产品质量进一步提高。总之，机电一体化技术在制造领域的应用已经取得了很大的成功，但其发展潜力和前景仍然非常广阔。未来，可以通过不断地推进技术创新和交叉应用，进一步提升机电一体化技术的智能化水平和应用领域，实现更高效、更智能、更环保的生产方式。参考文献1 吕石磊,曹其新,李想,等.机电一体化机器人关节及其驱控系统硬件设计J.重庆邮电大学学报(自然科学版),2021,33(1):111-117.2 吴新友.传感器技术在机电一体化系统中的应用研析J.中国测试,2021,47(10):171.3 史龙凤.基于PLC的YL-235A型光机电一体化设备实训系统设计与研究D.西安:西安电子科技大学,2020.4 郭江龙,张春晖.机电一体化与机械制造智能化技术结合的发展研究J.有色金属工程,2023,13(1):156.5 杨仓军.机电一体化技术在智能制造中的运用分析J.中国测试,2021,47(7):161.6 刘毅.智能控制技术在机电一体化系统中的应用J.造纸装备及材料,2023,52(5):152-154.7 高阳.水下机械臂控制方法与系统仿真研究D.西安:西安理工大学,2022.8 张青.基于深度学习的抽油机智能控制系统研究D.西安:西安石油大学,2022.9 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