利用智能控制技术提升机械产品的性能与可靠性.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：文承勇（1980），男，汉族，广西桂林人，中级职称，本科学历，研究方向为机械设计制造及自动化。-157-利用智能控制技术提升机械产品的性能与可靠性 文承勇 广州卫富科技开发有限公司，广东 广州 510330 摘要：摘要：随着我国科学技术水平的不断提升，机械自动化、智能化技术的应用越来越广泛。特别是近年来，机械智能化技术开始深入机械制造系统中，在一定程度上推动了我国机械产品的发展，使其性能更加完善，可靠性更强。基于此，本文分析了智能控制技术在机械产品中的应用及其必要性，并对智能控制技术提升机械产品性能和可靠性的策略展开了研究。关键词：关键词：智能控制技术；机械产品；提升性能；方法 中图分类号：中图分类号：TP273 随着技术的不断升级与发展，智能控制技术在机械产品领域的应用日益广泛。利用智能控制技术提升机械产品的性能与可靠性，已成为机械产品行业的重要课题。智能控制技术通过整合人工智能、大数据分析和自动化技术，赋予机械产品更高的智能化和自主性。这种技术的应用使得机械产品能够实现精密操作、智能监测和自动化调节，从而提高工作效率、降低能耗，更好地适应复杂多变的工作环境。同时，智能控制技术还为机械产品提供了远程监控、预测性维护和故障诊断等功能，有效提升了产品的可靠性和稳定性。1 智能控制技术概述 智能控制技术是一种将人工智能和自动控制技术相结合的领域，它通过使用大数据、机器学习和其他先进技术，使得系统可以自动感知环境、做出决策并执行动作。在智能控制技术中，关键要素包括：感知与数据采集、数据处理与分析、决策与规划以及执行与调整1。首先，通过传感器网络和其他感知设备，系统可以实时获取环境信息和产品运行状态的数据。其次，数据处理和分析模块可以对这些数据进行处理，利用机器学习、深度学习等算法提取特征、识别模式并预测趋势。然后，基于分析结果，决策与规划模块根据预定的目标和约束条件，制定最优的控制策略和动作序列。最后，执行与调整模块将决策结果转换为具体的控制信号，并实施相应的动作。同时，系统会实时监测和调整控制过程中的反馈信息，以确保控制结果达到预期。智能控制技术在工业生产、智能家居、交通运输、医疗保健等领域均得到广泛应用，可以提高生产效率、节约能源、改善生活质量等。2 智能控制技术在机械产品中的广泛应用 智能控制技术不仅建筑施工、挖掘机械、起重机械、道路机械和农业机械等领域有着广泛的应用，而且在一些特种行业中如机器人、无人机等领域的应用也日益深入。例如，在排爆机器人应用中，智能控制技术首先可以使排爆机器人能够通过感知环境和分析信息来规划最优的路线，并通过精确的导航算法来实现自主导航。排爆机器人可以利用激光或摄像头等传感器获取环境信息，通过智能控制算法来分析、处理和规划路径，从而使得排爆机器人能够根据目标位置自主导航，避开障碍物和避免碰撞。其次，智能控制技术通过模拟人类智能的方式来控制排爆机器人的动作和行为，有助于提高排爆机器人的自主性和适应性，使得排爆机器人能够更好地适应不同的环境和任务需求。通过模拟人类智能，排爆机器人可以根据环境信息和任务需求来做出决策和执行相应的动作，亦可以根据视觉信息判断目标物体的位置和状态，并根据任务需求来执行抓取、放置等动作。3 智能控制技术在机械产品中应用的必要性 3.1 提升产品性能 在过去，机械产品主要通过人工来进行控制，不仅效率低，其性能、安全性都难以得到保障。如果操作工人对机械产品的了解不够深入，就无法充分发挥出机械产品的作用，导致产品利用率比较低。智能控制技术的应用可以显著提升机械产品的性能，例如提高运行效率、减少能源消耗和降低生产成本。以排爆机器人为例，传统排爆机器人需依赖操作人员的熟练中国科技期刊数据库 工业 A-158-程度，而智能控制技术的应用可以实现自动控制、自适应调节及智能化作业，大大提高了机器人的作业效率和精准度。另外，智能控制技术还可以通过数据分析和算法优化，实现对机械产品运行状态的实时监测和分析，及时发现问题并进行预警或自动调整，保障机械产品的正常运行，提高产品性能。3.2 提升产品可靠性 传统的机械控制在人工操作下，存在较多的不确定性和危险性。智能控制技术的应用可以有效提升机械产品的可靠性，实现预防性维护和智能损耗分析2。例如，智能控制技术在无人驾驶车辆中的应用，可以实现对车辆各部件的实时监测与诊断，预测设备寿命，提前发现隐患并实现远程故障诊断和处理，从而保障了车辆的安全可靠行驶和作业。此外，智能控制技术还可以通过数据分析，帮助用户了解设备使用状态并进行智能维护规划，提高了设备可靠性和使用寿命。通过应用智能控制技术，有效地避免了人工操作中的问题，使机械产品能够更加稳定的发挥作用，为工业生产和生活提供了更多便利。3.3 提升用户体验 在过去，机械产品的操作非常复杂，常常需要专业人士来进行操作，不懂得相关知识的人士不能也不敢随意操作机械产品。如今，智能控制技术的应用还可以带来更加智能化、便捷化的产品使用体验。以智能家电为例，通过智能控制技术，用户可以实现远程控制、定时开关和智能化场景联动等功能，提高了用户的使用便捷性和舒适度。同样地，机械产品也可以通过智能控制技术实现智能化操作界面、智能故障诊断等功能，提升了用户的操作便捷性和体验感受，使产品更加符合现代化的使用要求，即便是不具备专业技能的人，也能够通过一段时间的学习，掌握机械产品的操作要领，将机械产品的功能和价值充分发挥出来。4 智能控制技术对机械产品性能的提升 4.1 实时监测与调整 智能控制技术能够为机械产品提供实时监测与调整功能，通过实时监测，智能控制技术可以收集大量数据并对其进行分析，从而使机械产品能够对工作环境和负荷变化做出及时反应，实现更加精确和高效的运行状态。以排爆机器人为例，智能控制系统可以根据实时监测到的载荷情况和抓取力度等环境因素，自动调整伸缩臂的长度、机械爪的抓取模式和参数，确保排爆机器人操作的稳定和安全。在智能化挖掘机中，通过传感器和智能控制系统，挖掘机可以实时监测液压系统的压力、温度和流量等参数，同时检测工作装置的位置、角度和状态。当挖掘机在复杂地形中工作时，智能控制技术可以根据实时采集的数据，自动调整液压系统的工作参数，以适应不同的工况，从而保证了挖掘机在各种工作环境下的高效性能表现。这种实时监测与自适应调节的能力，大大提升了机械产品在复杂和动态环境下的性能表现，使之更为高效和可靠。4.2 节能减排与环境保护 现阶段，我国越来越重视机械产品的环保性，提倡节能减排。通过应用智能控制技术，对算法进行优化，并借助智能感知系统，可以实现对机械产品进行精细化控制和优化调度，从而达到节能减排和降低对环境的影响的目的3。以工业机器人为例，通过智能控制技术的应用，工业机器人在进行装配、焊接等工业生产过程中可以实现高效、精准的操作，避免了能源的浪费和材料的过度消耗。与传统生产方式相比，智能控制技术使得机器人可根据实时运行数据和环境条件进行智能调整，最大限度地减少了能源的使用，降低了生产过程中的排放和废物产生，实现了节能减排的目标。此外，智能控制技术还可以提高产品的效率和运行稳定性，在降低产品能耗的同时，减少了不必要的能源浪费。例如，智能控制技术在工程机械中的应用可以实现对动力系统、液压系统等关键部件的智能化控制和优化管理，提高了机械设备的能源利用率，减少了能源消耗和碳排放。5 智能控制技术对机械产品可靠性的提升 5.1 故障诊断与预防 通过先进的传感器、诊断算法和数据分析技术，智能控制系统可以实时监测机械产品的运行状态，及时发现潜在问题并采取预防措施，从而提高了机械产品的可靠性和稳定性。以汽车电子控制单元（ECU）为例，智能控制技术可以通过监测引擎状态、轮胎压力、刹车系统等多个参数，及时识别发动机、传动系统及中国科技期刊数据库 工业 A-159-其他关键部件的故障4。一旦系统发现异常，它可以自动调整相关参数，甚至限制车辆速度，从而减少因故障造成的损害并提供时间让驾驶员将车辆带到维修点进行检修。在工业设备领域，智能控制技术的应用可以实现对重要零部件的实时监测和预警。例如，当设备内部温度或振动超出正常范围时，智能控制系统可以发出预警信号，并通过联网系统发送到相关工程师，提醒其进行检修和维护。这种故障诊断与预防的功能大大降低了机械产品由于突发故障导致的停机时间，提高了设备的可靠性和稳定性。此外，智能控制技术还可以通过数据驱动的预测性维护来提高机械产品的可靠性。通过分析设备运行数据并结合机器学习算法，智能系统可以预测设备零部件的寿命和故障趋势，从而实现提前维护和零部件更换，避免了因设备突发故障带来的生产中断和维修成本的增加。5.2 安全防护与损耗延迟 在机械产品的运行过程中，通过智能感知系统、高精度控制算法和实时监测技术，智能控制技术可以有效地减少事故风险，保障操作人员和设备的安全，并降低设备的损耗和延长使用寿命。在工业领域，智能控制技术可以实现对生产设备和生产过程的安全监控与保护。例如，在自动化生产线上，智能控制系统可以实时监测设备的运行状态，一旦发现异常情况（比如超载、过热等），系统会立即采取自动停机或警报等措施，以避免进一步损坏设备、材料或威胁员工安全。此外，在机器人应用中，智能控制技术可以实现对机器人工作区域的动态监测和安全防护，当检测到人员进入危险区域时，系统可以自动停止机器人运行，有效预防了因操作不当导致的伤害事故。同时，智能控制技术的应用可以减少机械产品的损耗和延长使用寿命。例如，在液压设备中，智能控制系统能够精确控制液压元件的工作状态和工作参数，避免了因过载、振动等因素导致的损耗增加和零部件磨损加剧。在工程机械领域，智能控制技术可以实现对发动机、液压系统等关键部件的优化控制，使设备在各种工况下都能够保持最佳的工作状态，从而延长了机械产品的使用寿命并降低了维修成本。6 智能控制技术在未来机械产品发展中的前景与挑战 6.1 智能控制技术的发展趋势 智能控制技术的发展趋势是实现更高级别的自主性和智能化。随着人工智能、大数据分析和物联网等技术的不断进步，智能控制系统将具备更强的感知能力、学习能力和决策能力。例如，机器人领域将出现更智能化的协作机器人，能够与人类进行更加复杂和灵活的协同工作；无人驾驶汽车将实现更高级别的自动驾驶，提供更安全、便捷的交通方式。6.2 智能控制技术面临的挑战与风险 智能控制技术在发展过程中也面临一些技术挑战与风险。首先是安全与隐私问题。智能控制技术需要处理大量的数据，并进行实时分析和决策，这涉及到个人隐私保护和网络安全的问题；其次，随着智能控制技术应用的扩大，如何确保智能系统的可靠性和稳定性也是一个重要的挑战。意外的系统故障可能导致重大事故，因此需要从软件和硬件层面进行全面的安全设计与测试。6.3 未来智能控制技术与机械产品的融合 首先，产品性能和质量将得到显著提升。智能控制技术的应用可以实现精准和可靠的控制，从而提高产品的效率、稳定性和可靠性。其次，产品的使用体验将得到进一步提升5。通过智能控制技术，用户可以轻松地操作和控制设备，享受更高水平的智能化服务，提高工作效率和生活品质。最后，智能控制技术的发展也将推动机械产品领域的创新与发展。智能机械产品将逐渐取代传统的机械设备，为工业生产、城市运营等领域带来更多的机遇与应用场景。7 结束语 综上所述，通过利用智能控制技术，可以显著提升机械产品的性能和可靠性。智能控制技术的应用使机械产品能够实现节能减排、环境保护，故障诊断与预防，安全防护与损耗延迟等功能。它不仅提高了机械产品的生产效率和运行稳定性，还延长了产品的使用寿命，并提供了更好的用户体验和安全性。随着智能控制技术的不断进步和应用的推广，我们可以期待机械产品在性能和可靠性方面取得更大的突破。中国科技期刊数据库 工业 A-160-参考文献 1王珂.基于人工智能的机械电子产品质量控制技术研究J.网络安全和信息化,2023(09):60-62.2赵子瑜.智能控制技术在机电控制系统中的应用分析J.造纸装备及材料,2023,52(05):143-145.3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(05):152-154.4邓玲黎,沈侃,曹嘉佳.智能控制技术在机电控制系统中的应用J.自动化应用,2023,64(06):93-95.5李国昌.智能控制技术在机电工程中的应用J.集成电路应用,2023,40(03):238-239.