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智能控制及其在机电一体化系统中的应用分析

刘敏
摘 要：为了保证智能类型的控制系统能在机电一体化系统当中有良好的运用，应认识到智能类型的控制系统以及机电一体化系统的特点，从机械控制系统的实际需要出发，不断进行完善优化。本文就智能类型的控制系统在机电一体化系统当中的应用进行了分析。
关键词：智能控制；机电一体化；机械制造；
当前机械设备的发展变革已经不满足于机械设效率以及性能方面的优化，在机械设备的深入优化当中赋予了机械设备高度智能性。从而使机械设备具备了较高运行效率优势的同时也能实现设备运行的自动化以及智能化，降低了机械设备运行中对于人工劳动力的需要
1机械设备当中智能控制分析
1.1智能控制系统概述
在赋予机械设备智能化性能的时候需要多个学科之间良好的结合在一起，并在充分发挥每一个学科特点的基础上实现机械设备在性能方面的优化。在当前的智能化类型机械系统的开发当中，常会用到机械自动控制技术、高端人工智能處理技术、电子信息处理技术等多种技术，并且为了实现机械系统其智能性的切实提升，还要将这些跨领域、种类众多的技术有机的结合在一起。智能机械控制系统在投入实际使用之后，这种技术克服了众多过去机械系统当中存在的缺陷，使新型机械系统能以较高效率以及质量完成各种复杂系统操作内容。
1.2智能控制系统相比于过去控制系统优势
首先，两种控制系统在对比中突出的差距就是信息处理量方面的差距，智能类型的控制系统能迅速处理较大的数据量。并且对信息处理的深度也不相同，智能类型的处理系统能在进行数据处理的过程中更加深入的对数据进行分析，保证对于机械设备运行的控制精度。从机械控制系统的实际等级方面来看，智能类型的控制系统处在更高的等级上，智能类型的控制系统当中也已经包含了传统类型的控制系统。
其次，传统类型的控制系统在运行中所涉及的知识技术较为单一，这一特点导致传统类型的控制系统虽然能完成一些操作要求，但是却不能保证机械设备运行的各项指令都得到准确的执行。而智能类型的控制系统从其技术组成结构方面来看，这种控制系统往往是多学科、多种技术相互交叉结合的结果，因此这种处理技术也就在实际的控制具有更强的控制效果，能精准、高效的完成各种操作指令。
最后，这两种控制系统所能处理的任务也存在根本性的差别。传统类型的控制系统只能处理单一并且数据之间存在线性联系数据内容。而智能类型的控制系统在对数据任务进行处理的时候，不仅能对简单的数据内容进行精准处理，同时还能对内容复杂、数据之间存在非线性联系的任务进行处理。智能类型的控制系统的这一优势更加符合现代社会的要求，能有效的应对各种机械设备加工方案精度高、复杂性强的需求。
2智能控制在机电一体化系统中的应用
2.1智能控制在机械制造过程中的应用
机电一体化系统的机械制造需要向智能制造系统的方向发展，通过智能控制实现模拟专家智能活动，延伸或者取代部分的人脑劳动。在现代先进的机械制造系统中，智能控制能够实现用一些不完整或者精确的数据预测一些情况，通过神经网络和模糊数学对机械制造的过程实行动态的环境建模，通过传感器融合技术综合和预处理信息。智能控制还能够通过神经网络识别在线模式，对不完整的信息进行处理；通过模糊关系和集合的鲁棒性，运用模糊信息控制动作。智能控制还可以用“Then-If”的逆向推理反馈，选择比较令人满意的控制参数和模式对控制机构进行修改。
在机械制造领域，智能控制的应用主要包括智能学习、机械故障的智能诊断、决策与预测、机械零部件的可靠性分析、机械零件的优化设计、切削参数的优化、制造系统监控和智能检测、加工过程控制和智能传感器等方面。
2.2智能控制在交流伺服系统的应用
伺服驱动装置是一种转换部件和装置，它能够使电信号转换为机械动作，并且决定着控制的功能和质量以及系统的动态性能，它是机电一体化的重要的组成部分。智能控制中电力电子技术的发展能够提高交流调速系统性能，实现直流的伺服系统向交流的伺服系统的转变。将智能控制引入交流伺服系统，能够帮助交流伺服系统应对比如负载扰动、参数时变、被控对象和交流电动机严重的非线性特性以及较强的耦合性这样一些不确定的因素，帮助交流伺服系统通过不确定的模型获得较满意的PID参数，满足系统的高性能指标要求。
常规的PID控制和智能控制技术相结合，能够形成智能PID，方法就是通过非线性的控制方式将人工智能引入到控制器，使系统的控制性能更好，并且能够不依赖控制器参数和精确的数学模型进行自动地调整，使得系统的适应性增强。如果只运用智能控制中的模糊控制算法，那么也能够提高交流伺服系统的静态性能和动态响应速度以及抗干扰能力，只是在自学习、自组织能力和抖振问题方面还存在着一些欠缺。
2.3智能控制在机器人领域的应用
在动力学方面，机器人是非线性、时变和强耦合的；在控制参数方面，是多变量的；在传感器信息上，是多信息的；在控制任务的要求方面，是多任务的，因此，从这些方面的分析可以得出智能控制非常适合运用于机器人领域。而且，目前在机器人领域也广泛地使用到了智能控制技术，比如机器人地行走路径规划、机器人的定位和轨迹跟踪、机器人的自主避障、机器人姿态控制等。在机器人领域，人们可以通过采用智能控制中的模糊控制、人工神经网络、专家系统技术进行环境建模和检测、机器人定位、汽车柔性制造等。
为了提高机器人系统的适应能力和鲁棒性，人们可以综合运用几种智能控制技术，比如神经网络控制和模糊控制相结合、变结构控制和模糊控制相结合、专家系统控制和模糊控制相结合等。
2.4智能控制在数控领域的应用
目前，数控系统要求性能具有高可靠性、高精度和高速，还要具备扩展、延伸和模拟智能行为的很强的知识处理功能，比如制造网络通信的能力、自学习和自组织的能力、感知加工环境能力、自规划能力等等。其中有的功能能够建立清晰的数学模型，但是有的功能不能够建立数学模型，所以为了实现这些功能，在数控领域必须运用到智能控制。比如，运用模糊控制，可以优化控制加工过程；运用模糊推理规划，能够诊断数控机床故障；运用模糊集合理论，可以调节和整定数控系统中的一些参数。
结束语
智能类型的控制系统已经在众多领域替换掉了传统类型的控制系统，尤其是高精度数控领域、现代机器人制造领域以及人机交互领域中有了更为广泛的应用。当将智能类型的控制系统应用到机电一体化方面之后就能进一步发挥出他的作用，这项技术实现了过去机械设备自动化设备无法完成的操作。在对机电一体化类型控制系统实行深入优化过程中，要能从多方面入手，推机电一体化系统的发展。
参考文献：
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-全文完-