谈机电一体化系统中智能控制的应用

【摘 要】随着科学技术的不断发展和社会主义市场经济的进一步完善，作为推动工业现代化的重要技术，机电一体化系统建设正处于一个快速发展的黄金时期，而作为当代科技趋势所在的智能系统的产生与应用标志着机电一体化控制技术的发展提升了一个新的台阶，在这其中的应用也越来越广泛，越来越起着至关重要的作用，促使技术的发展产生质的飞跃。本文从智能系统与机电一体化的角度出发，将智能控制与传统控制进行对比，并对目前使用的智能控制系统进行简单地阐述，浅析智能控制及智能控制技术在机电一体化系统中的实际应用。

【关键词】机电一体化；智能控制技术；应用

0.前言

当今社会，科学技术突飞猛进，电子技术也不断发展，使得机电一体化系统也在不断的完善，并且得到了广泛的应用，这就要求控制水平也要随之提高，进一步导致了控制环境、被控制对象、控制目标和任务的日益复杂。于是智能控制应运而生，它的出现以及发展，为解决许多技术上的问题提供了行之有效的方法，在机电一体化系统运作实践中得到广泛应用并取得良好成效，为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。相信随着对智能控制的研究和探讨，智能控制技术的不断发展会在机电一体化系统的运作中发挥更大的作用。

1.有关智能控制的系统概要

1.1智能控制的简要介绍

所谓智能控制，就是指以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为，在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。智能控制系统集合了多项控制技术，主要分为外部环境与控制器。外部环境将通过传感器与执行器感应并判断的可能影响系统控制的一切外界因素信息传输到控制器。而智能控制器将外部环境传递过来的信息通过分析、评价、处理并规划所要应用的控制决策的同时将信息存入系统数据库，为以后的认知学习提供素材。智能控制系统不仅无模型参考，而且协调适应性极强，是值得投入更大研究力度的。

1.2智能控制与传统控制的区别

（1）智能控制在传统控制理论的基础上进行了延伸，发展出更高效的控制技术。智能控制运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，想要的是系统做到统筹全局的整体优化，并不只是简单的追求系统在某些方面的高度自治。

（2）传统控制理论体系将反馈控制理论作为核心，而智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，把人工智能、运筹学、自动控制理论、信息论的交叉部分作为它的基础。

（3）传统控制只是把线性的、单一的任务做为它的控制对象，与之相比，智能控制通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象，解决了传统控制无法解决的问题。

（4）传统控制是把运动学方程、传递函数、动力学方程等数学模型作为描述系统的方法。相较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。

（5）传统的控制是通过不同的定理、定律来获得所需的知识，而智能控制则通过对专家经验的学习从中获取所需的知识。因为智能控制系统可以较好的运用相关被控对象和人的控制策略和被控环境的知识，所以智能控制系统具有模拟或模仿人的智能。

1.3智能控制特征与主要类别形式

智能控制的特征：

一是智能控制的核心在高层控制，即组织级；

二是智能控制器具有非线性特性；

三是智能控制具有变结构特点；

四是智能控制器具有总体自寻优特性；

五是智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；

六是智能控制是一门边缘交叉学科；

七是智能控制是一个新兴的研究领域。

智能控制的主要类别形式：

一是分级递阶控制系统，它的理论是在自适应控制和自组织控制的基础上提出的，由低到高分为组织级、协调级和执行级这三个级别。

二是专家控制系统，它是人机相结合的一种形式，能将人的知识、经验、技能融合进计算机系统。

三是神经网络控制系统，它可以由大量的人工神经元互联而组成，这些人工神经元与生物神经系统的神经细胞相类似，也可以由大量象生物神经元的处理单元并联互联而成。

四是学习控制系统，它是一种自动控制系统，在运行过程中逐步获得受控过程以及环境的非预知信息，积累控制经验，不断更新各种数据和资源，并在一定的评价标准体系下进行分类、估值、决策和不断改善。

2.智能控制技术在机电一体化系统中的实际应用

2.1智能控制在机械制造过程中的应用

机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术采用经典机械理论、计算机辅助技术和智能控制相结合的方法，建立制造过程的动态模型，提高智能制造系统的技术水平，其最终目标是模拟人类的专家的智能活动，从而取代或者进一步开发人脑的部分劳动，进行制造机械活动。

智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。

2.2智能控制在数控领域中的应用

随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要智能控制有很高的性能，而且还要具有一定的延伸、模拟和扩展的知识处理功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，智能控制可以解决信息模糊、不确定性等控制问题，实现这些目标，取得良好的成效。比如加工运动推理、决策、规划能力以及网络通信制造的能力、感知加工环境的能力、智能般控、智能数据库、智能编程等，能够自组织、自适应、自寻优、自学习、自规划、自识别、自整定、自繁殖、自修复等。

2.3智能控制在机器人领域中的应用

机器人在动力学方面常常是强耦合、时变、非线性的，在传感器信息方面和控制参数上是多信息和多变量的，在控制任务要求上是多任务的，这些特性正适合智能控制的应用。当前智能控制技术已经在机器人领域中得到了广泛的应用。例如机器人多传感器信息融合和视觉处理，移动机器人行走过程的自主避障，行走路径规划、定位、轨迹跟踪，机器人手臂动作规划，空间机器人的姿态控制，具有自学习、自适应功能的控制器设计等。此外，智能控制还协助实现了水下自主运载器、水下无人机车、无人自主驾驶机动车在未知或复杂危险环境下完成探索、通信、合作等功能。

2.4 智能控制在交流伺服系统中的应用

作为机电一体化典型产品的重要组成部分，伺服驱动装置对控制质量、系统动态性能和功能有这决定性的影响。但交流伺服系统的参数可以随时变动、伴随着负载的扰动，与此同时交流电动机的本身与被控对象具有很强的非线性等诸多不确定的因素，所以想要建立精准的数学模型是很困难的。而智能控制技术以非线性控制方式将人工智能引入智能控制器，能很好地适应系统参数的时变情况，其在交流伺服系统的应用解决了建立精准数学模型的困难，提高了机电一体化系统的稳定性。

3.结语

虽然如何将智能控制技术与机电一体化技术以及传统控制理论结合起来实现机电一体化系统的高度智能化还有很长的距离，需要坚持不懈地探索和研究；但是智能控制技术的发展也在不断变化和前进，毫无疑义地成为在社会经济与科学技术同步发展的现代机电一体化系统中应用极为广泛的控制方式。它推进了人们生活与工业生产向信息化、智能化的发展，名副其实地成为二十一世纪机电一体化技术发展的最新方向。

【参考文献】

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