张云云
哈尔滨思航计算机网络工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150009
摘 要 随着科学的进步，智能控制在机电一体化中发展已逐渐成熟。在科学技术比较发达的时代，机电一体化系统逐渐被广泛运用于社会生产与生活过程中，社会组织以及企业对机电一体化的质量与要求也越来越高，尤其是对机电一体化系统智能控制的要求标准越来越高。文中对机电一体化系统中智能控制的应用情况进行了分析。
关键词 机电一体化 智能控制 应用研究
随着科技水平的进步，我国经济在不断发展的同时，电子技术特别是微电子技术以及超大规模集成电路发展迅速，机电一体化技术日趋成熟，并广泛应用到各种工业和生产过程。如何提高机电一体化系统中智能控制的应用水平，并通过智能控制技术利用神经网络系统计算方法对机械制造智能化的应用具有非常重要的意义。
1.机电一体化及智能控制的基本概念
1.1机电一体化
机电一体化系统是指能够将信息技术、接口技术、机械技术、电工电子技术、微电子技术、信号变换技术以及传感器技术等多项技术在有机结合的基础上，将其运用于实际生产生活中去的一项综合性技术，通常也称之为机械电子系统。当前的机电一体化技术已经广泛应用到实际生产生活中，其基本内容主要是机械技术、计算机技术、系统及自动化控制技术和传感检测技术。机电一体化系统的工作原理就是在将所有技术进行结构结合的前提下进行信息控制，最终完成所需要的能量转换工作。机电一体化的基本原则有四个，分别是结构耦合原则、运动传递原则、信息控制原则以及能量转换原则。
1.2智能控制
“智能控制”指的是在无人操作控制的状态下，依靠智能机器设备来实现自动化控制的一种新技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。智能化控制是传统控制的优化升级，智能化控制系统是一个开放的、分布式的、对信息具有综合处理能力的机构，在当今社会得到广泛的应用。智能控制系统是将自动控制理论、人工智能理论、信息理论及运筹学理论综合应用的系统，具有非线性特性、核心在高层控制、有总体自寻优特性、具有变结构特点，与传统控制形式相比，智能化控制具有明显的优越性。现阶段，随着科学技术的不断进步和快速发展，智能控制作为一项新型的理论技术，目前已经进入工程化、实用化的阶段并与其他现代化技术相辅相成、相互依存，迎来它的发展新时期。
智能控制以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础，扩展了相关的理论和技术，形成了许多智能控制理论和方法，主要有：专家控制、模糊控制、神经网络控制和分级递阶智能控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆集成智能控制，即将几种智能控制方法或机理融合在一起而构成的智能控制方法；组合智能控制方法，即将智能控制和传统控制有机地结合起来而形成的控制方法；另外还有混沌控制、À小波理论、进化计算与遗传算法。
2.智能控制在机电一体化系统中的应用
机电一体化系统中智能控制应用的领域相当广泛，涉及社会生产与生活活动的方方面面。机电一体化逐渐演变成为智能控制背景下的机电一体化，这是时代发展所需要的。
2.1智能控制在数控领域的应用
随着现代科学技术的不断突破发展，目前人们对机电一体化技术中的数控技术提出了更高的要求，在原本具有智能控制技术的基础上，不仅需要智能控制有很高的性能，越来越多的研究人员将目标集中在扩展、模拟、延伸等新的智能功能上，以实现对数控领域中智能监控、智能编程以及建立智能数据库等目标，最终实现对于一些不明确的问题进行综合处理，以达到一些数控故障信息进行推理的最终目的。在数控领域，智能控制要有加工运动推理、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、智能监控、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、自修复等的能力。
2.2智能控制在机械制造中的应用
在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用智能控制等，形成新一代的机械制造技术，机械制造正向着智能制造系统(IMS)方向发展。在机械制造的过程中，智能控制可以充分与计算机技术有机结合，利用先进的计算机技术来模拟人类制造机器的流程来自动制造机械。智能控制在机械制造研究领域的应用主要有：智能传感器、加工过程的智能控制、制造系统的智能检测与监控、切削参数的智能优化、机械零件可靠性分析及最优化设计、机械故障智能诊断，以及智能学习、决策与预测等多个方面。
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，在传感器信息方面是多信息的，在控制参数上是多变量的，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。智能控制对于机器人的发展可以说是至关重要的，在机器人控制参数的多任务管理和多变形特征的适应中，智能控制可以进行科学、合理、有效的控制，进而能够操纵机器对于机器人在行走路径和行走轨迹方面进行跟踪、记录、控制等一系列智能化管理。
智能控制技术已经应用到机器人领域的许多方面，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。采用人工神经网络、模糊控制和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日趋成熟，采用神经网络的方法，对各传感器的输入信息进行融合，系统具有很强的容错性和鲁棒性。模糊控制是一种具有鲁棒特性的智能控制方案，对基于传感器的机器人控制以及移动机器人路径规划等各个不同层面都有广泛的应用和研究。免疫算法用于移动机器人路径发现与规划。为提高系统的鲁棒性和适应能力，将几种智能控制方法或机理融合在一起而构成集成智能控制方法或与传统控制相结合而构成组合智能控制方法，如模糊控制与神经网络控制的融合。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、合作等功能也需要智能控制的协助实现。
2.4智能控制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。交流伺服系统是一种复杂系统，存在参数时变、负载扰动等不确定因素，建立它的精确数学模型非常困难，只能获得近似的模型，将智能控制引入交流伺服系统与现代交流伺服控制理论方法结合，使系统朝着期望目标逼近，具有较高的性能指标。智能控制技术与常规PID控制相结合形成智能PID，使系统在任何运行状态下均能得到比传统PID控制有更好的控制性能，具有不依赖系统精确数学模型和控制器参数在线自动调整等特点，对系统参数变化具有较好的适应性。
3.总结
智能控制是机电一体化中与传统机械自动化技术的主要区别之一，是现代机电一体化系统中运用最多的控制方式，也是21世纪机电一体化技术发展的主要方向，其凭借“高性能、高效率、高水平”的控制优势正在逐渐取代传统的控制方法。现代工业生产中运用到智能一体化系统的还有很多方面，其控制效能的优越性将会得到更多人的认识。智能控制技术自身的发展也在不断变化和前进，如何将其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。
论文作者:张云云
论文发表刊物:《中国科技教育·理论版》2016年第4期
论文发表时间:2016/5/30
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