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摘要：近年来，机电一体化系统概念设计问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对机电一体化相关内容做了概述，分析了机电一体化产品控制系统概念设计过程，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了智能控制在机电一体化系统中的应用策略，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：机电一体化；系统；概念设计；原理
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，机电一体化系统概念设计的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对机电一体化系统的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其概念设计工作的最终整体效果。
2机电一体化概述
机电一体化（Mechatronics）这一概念，是日本学者在1971年首次提出来的。至今，经历了40多年的发展，随科技的发展不断丰富，不断更新，机电一体化的内涵也发生了根本性的变化。尤其是进入21世纪以来，人们的消费观念不断变化，围绕消费者之间的市场竞争日趋激烈和白热化，重点是针对机电一体化产品的输出柔性、工作性能及可靠性等方面，在这些方面的，人们的要求越来越高。
新时代背景下，机电一体化技术在计算机技术、人工智能技术、网络技术、信息技术、传感器技术等相关学科的快速发展下得到了飞跃发展，面临着更加广阔的应用前景和发展空间。电子产品结构也在集成技术、新材料、微电子的快速发展背景下发生了革命性的变化，传统的机械产品向智能化、小型化、网络化、模块化、自动化、柔性化、机电一体化迈进，已经步入了一个新的发展阶段。再就是随着传感、信息技术和传统机械产品的融合，机电一体化技术已成为一个新兴的跨学科的技术，它涉及到的信息处理技术、制造技术、驱动技术、传感技术、自动控制技术、接口技术等关键技术。
总之，科学技术越是向更新更高层次发展，就越能给人们带来更多的惊喜和生活空间，也能给人们更加丰富物质、文化和精神享受。可以说，机电一体化技术在21世纪的机械产品的设计和发展中发挥着重要的作用，重点研究机电一体化产品控制系统概念原理及设计方法具有重要的理论意义及现实意义。
3机电一体化产品控制系统概念设计过程
3.1用户需求模型
3.1.1用户需求调查与分解。用户需求表达的是用户自己的意愿，要想获得这些意愿与想法，需要通过市场调查，但是这样的可操作性不强，很难使设计者完全把握用户的需求，对此可以将用户需求进行细分。机电一体化系统用户需求可分为控制域、机械域和其他域，控制域又可分为硬件域和软件域。将最初的用户需求（父需求）对应于所设计的产品向各个领域进行分解，获得最终的用户需求（叶需求）.分解后的需求可以更具体的体现设计目标。
用户需求分解后，要进一步对客户需求进行评估，尤其是重点对每一个叶需求进行重审核，以此进一步用衡量的方法进行分析.
3.1.2衡量过程。衡量用户需求的优先次序，在关键的用户需求中做出挑选。衡量方法的原理是：如果一个“希望需求”与一定数量的“必须需求”之间存在相关性，那么这个希望需求也应该“必须”满足，作为额外的必须需求。衡量过程如下：
（2）标记0表示希望需求与必须需求之间没有相关性。
（3）标记1表示希望需求与必须需求之间有很强的相关性。
（4）如果希望需求的综合值在[3，5]之间或更高的作为额外的必须需求。
3.2建立功能模型
功能是系统输出量和输入量之间的关系，常被称为流，通常分为物料流、能量流和信息流。功能结构是功能模型或功能分析结果的一种表达形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆产品的总功能分解成若干功能元，将系统的各个功能元用流有机的组合起来就得到功能结构。
使用功能基建立功能结构的步骤如下：
3.2.1确定系统的总功能及输入、输出流。
3.2.2对于每一个输入流创建功能链。成立为每个输入的功能链。设计者设想成为流，考虑从输入到输出，或在每个操作发生对流的转换操作每个功能组按时间顺序排列，并建立功能链。可分为两个时间顺序，串行和并行的功能链。串行函数链对流操作发生的时间顺序，并联功能链的基础上发生的操作一次，串行并行功能链的功能链，共享一个或多个公共流的数量。在功能结构所表达的支流。
3.2.3连接各功能链得到功能结构。信号的检测，处理和反馈的过程其实就是所控制的过程。创建功能框图，对所有信号进行分析。通过分析，可以得出不同类型的信号和复杂的控制系统，尤其是进一步的功能的控制系统，然后在此基础上提出若干控制方案。
4智能控制在机电一体化系统中的应用策略
4.1在数控领域的智能控制策略
现在，数控系统一方面对性能有着较高的需要，另一方面还需要具备不少智能功能。换言之，数控系统需要具备良好的知识处理功能。在这部分功能里，有些功能模块需要以数学模型为基础，利用传统的控制理论来控制。但是需要注意的是，不少环节是没有办法进行建模的，这主要是由于某些相关信息的清晰度比较低，这就需要智能控制系统来完成相应的任务，实现更好的控制效果。利用智能控制中的人工神经网络就能够对系统里的问题进行检查和处理，对系统进行必要的调节和修补。这种方法能够利用各种各样的零件来进行连接，创建出“数据点的密化处理”。
4.2机器人领域的智能控制
现在，智能控制技术已经在机器人研究方面有了较为深入的应用，比如说机器人的信息处理能力、快速移动能力以及四肢控制能力等。利用智能控制技术，设计者可以使机器人具备学习和适应各种任务的能力。随着智能控制技术的逐渐成熟，机器人设计已经在很多方面取得了明显进展。比如神经网络本身的学习能力比较好，能够进行非线性映射，这种技术在机器人动力学上有着较为良好的应用，它能够使机器人更好地进行现场控制，以更为自由的方式进行机械臂的摆动。利用这样的方法，机器人能够对各式各样的信息进行有效的融合，具备良好的鲁棒性。
4.3交流伺服系统里的智能控制
伺服驱动设备是机电一体化设备最为重要的构成要素，它能够帮助产品将信号变为具体的动作，对系统的性能产生非常直接的影响。随着电子技术的进步和应用，相关系统的性能也得到了极大的改善。作为一种较为复杂的系统，交流伺服系统有着一定的不确定性，这种不确定性主要表现在参数时变、交流电动机自身的非线性特定等方面，这就决定了针对其构建出相应的数学模型的难度比较大。如果以较为相似的模型取代精确的数学模型，是无法满足系统本身较高的要求的。把智能控制系统应用到交流伺服中来能够使其更加满足任务的需要，达到原本难以达到的性能指标。
5结束语
综上所述，加强对机电一体化系统概念设计问题的研究分析，对于其良好设计效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的机电一体化系统概念设计过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
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论文作者:王蒙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/22
标签：机电一体化论文; 功能论文; 需求论文; 技术论文; 系统论文; 智能控制论文; 概念论文; 《电力设备》2017年第26期论文;