摘要:机电一体化技术是指将机械技术、微电子技术、电力电子技术、信息技术等多种技术融合在一块的并且用于实际的综合技术。随着机电一体化的发展,机电一体化系统对控制的技术水平要求越来越高,原来的控制技术已经不能满足机电一体化系统的要求,因此,人们开始将目光投向发展比较迅速的智能控制,期望通过智能控制,达到机电一体化系统的控制目的。因此,本文将分析智能控制的特点和主要方法,探讨智能控制如何在机电一体化系统中得到应用,从而更好地实现对机电一体化系统的控制。
关键词:智能控制技术;机电一体化系统;应用
1.机电一体化及智能控制技术的概述
1.1机电一体化系统
所谓的机电一体化系统即为可以将传感器技术、电子电工技术、信息技术以及机械技术等多种技术进行有机结合,并且将其科学、合理地运用到实际的生产与生活中的一种综合性技术[1]。其工作原理主要是基于所有技术的结构耦合完成对信息的有效控制,并且最终实现能量转换。
1.2智能控制
作为一种自动控制技术,所谓的智能控制即为利用计算机模拟人类智能,在无人干预的条件下,自主地驱动智能机器,使其完成一些比较复杂与多样的控制目的以及控制任务,最终实现控制目标的技术。其可以有效地控制那些比较复杂的系统,其具有非线性特性以及变结构特点,其工作重心主要集中在高层控制,能够有效地完成多样性的目标,可以有效满足高效能的要求等等。目前,随着社会的不断发展与科技的不断进步,智能控制也迎来了良好的发展契机,其不仅更加实用化以及工程化,而且可以与其它现代化技术互相依存,促进彼此的不断发展与完善。
2.智能控制应用于机电一体化系统的必要性
随着机械电子的不断发展,一些大型设备得以更好的发展,机械设计与电子学进行有效的融合可以更好的发挥机械与电力电子的优势,促进机电一体化的发展。为了提高工业设计质量,在进行工艺生产,机械工作时,需要充分考虑好自然环境,对复杂的背景进行精确分析,只有这样,才可以建立精确的模型,更好的促进工业的发展。而机械设计与电子虽具有很好的非线性分析,但是在过于复杂的环境下,无法对环境进行有效的模拟,更好的分析,这也成为阻碍机电一体化飞快发展的重要因素。而随着计算机技术的不断发展,微电子技术得到很大的发展,智能控制一大特点就是能够对多因素、复杂环境以及非线性条件进行精确的分析,进行自动校正,提出补偿措施,因此,将智能控制应用于机电一体化应用中,不仅可以有效的提高微电子的发展,更能够解决机电一体化发展难题,促进机电一体化的更好发展。
3.智能控制在机电一体化系统中的具体应用
3.1在机械制造中的应用
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。
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3.2在数控领域的应用
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,不仅需要完成很多的智能功能,还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能,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,运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说,利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理,再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理,从而获得维修数控机械的一些指导性建议;利用模糊系统技术可以将数控机械的加工过程进行优化,对一些模糊的参数进行调节,从而更加清晰地发现数控机械出现的故障,并找出相应的解决措施。在数控领域,还可以利用遗传进化算法,找到数控系统的最佳加工路径;还可以运用智能控制中的预测和预算功能,在高速加工时加强对综合运动的控制。
3.3在机器人领域的应用
机器人系统是一种复杂、非线性且具有研制不确定性的系统,这些特征适合智能控制技术的应用。机器人智能控制机器人学一直是智能控制的一个重要应用领域,每一种新的控制理论方法都会在机器人控制系统中得到过应用,使得新型智能控制技术渗透到机器人学研究的各个方面,因此,对机器人的控制也成为检验各种控制方法优劣的试金石。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面:通过模糊系统及专家控制系统对机器人轨迹规划的模糊控制策略;机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制;机器人轨迹规划中的模糊神经网络控制策略;机器人手臂姿态及动作的智能控制;机器人轨迹规划中的遗传算法控制策略。目前,采用模糊控制、人工神经网络、专家系统技术对机器人进行定位、环境建模、检测、控制和规划的研究已经在多个实际应用系统中得到验证。机器人控制系统的主要目的就是通过给定各个关节的驱动力矩,使得机器人的位置、速度等状态变量跟踪给定的理想轨迹。
3.4在交流伺服系统中的应用
伺服驱动装置是典型的机电一体化产品的重要组成部分,是实现电信号到机械动作的转换装置与部件,对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。随着电力电子技术的迅速发展和矢量控制技术的应用,交流调速系统的性能也日益提高,使得伺服系统由直流逐步向交流转化。伺服驱动装置在机电一体化系统中的控制质量和系统动态性能方面发挥着关键性的作用,但交流伺服系统有着相当复杂的非线性和时变性等不确定因素,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。
3.5在建筑工程中的应用
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面:一是智能控制在建筑物照明系统中的应用,它主要通过通信与计算机控制的联网,对每一个时段的照明系统进行控制,主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调进行智能控制,通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置,可以智能地调节空调的风阀,在确保建筑内空气质量的同时,减少能量的浪费。
结束语:综上所述,在机电一体化系统中应用智能控制技术具有一系列的优势,不仅加工效率可以得到有效的提高,产品质量也可以得到保证;经过近些年的发展,传统的控制方法已经逐渐被智能控制技术所取代。并且随着时代的发展,智能控制技术将会获得更快的发展,将会更加广泛地应用于机电一体化系统中。
参考文献:
[1]陈明录.浅议机电一体化系统中智能控制的应用[J].科技与企业.2013.
[2]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会.数字技术与应用.2011.
[3]黎洪洲.智能控制及其在机电一体化系统中的应用研究[J].信息系统工程.2014.
[4]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会.数字技术与应用.2011.
论文作者:梁学鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
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