摘要:机电一体化是我国机械制造业发展的主导,在一定程度上提高了制造业的经济效益和社会效益。同时,机电一体化系统的正常运行是实现机械、通讯设备以及监控设备一体化、智能化和数控化的重要方式之一。在机电一体化系统外部环境和条件的变化下,机电一体化系统逐渐被应用于社会生产和生活中,并在社会主义市场经济中发挥着重要作用。
关键词:机电一体化系统;智能控制;应用
1 引言
随着社会的不断发展进步,在工业生产中,人们对机电一体化技术的控制能力和效果提出了更高的要求,为了实现对机械设备的有效控制,人们运用了智能控制。在微电子技术及超大规模的集成电路不断发展的条件下,目前我国的机电一体化技术越来越成熟,这为机电一体化的长远发展提供了良好的外部环境,呈现出更加强大的生命力和发展前景。
2 智能控制与机电一体化的关系论述
自21世纪以来,智能化控制技术得到了有效的发展,并且广泛的应用到社会经济发展的过程当中。而将智能控制应用到机电一体化技术当中,不仅为机电一体化提供了一个广阔的发展空间,还有效的促进了工业化的生产,为人类社会工业产业化的发展打下了扎实的基础。目前,我们除了将智能控制技术应用到机电一体化当中,还将许多先进的科学理论融入其中,从而形成了许多新思想、新理论,为机电一体化技术的发展提供了良好的发展前景。
3 机电一体化系统中智能控制的应用
3.1 智能控制在机电一体化系统机械制造过程中的应用
机械制造作为机电一体化系统中众多环节中最重要的环节之一,主要包括智能学习、智能监控与检查、智能诊断机械故障及智能传感器等方面的技术。目前最领先的机械制作技能就是将计算机辅佐技能和智能操控技能进行有机融合的一种技术。在以前人们靠单纯的脑力来进行机械制造,使人们长期处在高度思想集中的工作中,不利于人们长期工作。但是随着现在技术发展,越来越多的技术融合了智能控制,在机械制造方面人们最大的目标便是借助科学的计算机技能替代部分脑力劳动,通过将人们的思维融入在计算机程序中,让机器来代替人力,让机器来模仿人们有关机械制作的相关方式,为机械制造的数字化进程起到推动作用。
3.2 机电一体化系统中智能控制在机器人领域中的应用
机电一体化系统中,智能控制在机器人领域中的应用十分广泛,机器人技术的研究时间较晚,机器人研究领域是当前高端技术研究之一。动力学控制的实现,是控制机器人行为的核心,并且动力学理论大多是实时变化的、非线性的、高内聚的。以双足行走的机器人为例,双足行走的机器人可以看成动态二级倒立摆,动态二级倒立摆具有非线性特征。并且机器人研究领域中涉及到的传感器信息数据十分繁杂,机器人控制系统自身的复杂性较高,其控制系统隶属于多变量系统,要想保障机器人行动的平衡性就需要多个命令并行执行,例如,机器人自动躲避障碍命令、动作规划命令、平衡调整命令、视觉处理命令等。传统的控制算法,由于其自身的限制能难实现全方位的控制,因此,通过机电一体化系统中智能控制的应用,可以直接弥补传统控制系统的不足。以机电一体化系统中智能控制技术中的神经网络为例,神经网络是典型的放生智能控制技术,神经网络具有较强的非线性映射嫩里和较高的实效性,神经网络是当前机器人研究的主要方向之一,神经网络主要应用于机器人机械手臂的现场控制。机电一体化系统中,智能控制技术在机器人中的技术应用,还含有模糊控制技术等,多种不同智能化控制技术的综合性应用,也是机器人研究的一大发展方向,神经网络模拟控制技术,就弥补了控制思维神经元结构的相对任意性。
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3.3 智能控制在数控领域中的应用
现在的数控系统要求不再和以前一样局限于高速度、高准确率、高可靠性的特点了,更需要的是还要完成许多的智能工程,例如其需要有模拟、延伸、扩展的智能动作来完成对于信息知识的加工处理,尤其地是要实现对于一些智能行为的进行知识加工处理,例如人机交互功能、智能数据库的实现、智能检测与控制,最好是能够自学习、自适应、自寻优等一系列的“自立”能力,这些智能效果都需要额外的突出。这其中有部分的功能我们没有办法通过数学建模来实现,而且一些数据信息是不够精确的,我们没有掌握住其全部信息。如果在这里仍然是利用起传统控制,那么很难高效地控制机床。但是我们可以利用起智能控制的模糊控制的功能来完善数据信息加工处理的控制。模糊控制能够帮助我们优化机床的控制,模糊推理规则还有能力来诊断数控机床当中出现的一些故障与错误,模糊集合理论有利于我们对于机床中的某些参数进行调节和整定。
3.4 智能控制在交流伺服系统中的应用
伺服系统是机电一体化典型产品的重要组成部分,它属于一种转换装置,通过转换电信号以实现机械操作。交流伺服系统非常复杂,由于存在强耦合、负载扰动、参数时变等诸多不确定因素,所以不可能建立起精确的数学模型,只能建立起与实际情况相近的模型,该模型难以满足某些厂家对系统高性能指标的要求。如果能引入智能控制系统,交流伺服系统将不再需要精确的控制器参数和数学模型就能使系统具有较高的性能指标。
4 智能控制在机电一体化系统中的应用优势
作为机械工业与微电子工业未来发展的主要方向,机电一体化必将会在以后的机械设备生产中占据主要技术地位,而智能控制系统技术也将会得到更进一步的发展。智能控制系统相较于传统的自动化控制系统来讲,在机电一体化系统中是具有更大的应用优越性的。这主要体现在智能控制系统更加人性化和智能化,增强机电一体化的适应能力。
完善机电一体化系统的性能,由于智能控制系统主要是在外部环境和控制器的作用下实现控制作业的。因此其控制指令的形成是直接按照外部环境的变化趋势来确定调控方案,这就省去了中间模型分析的环节,使机电一体化系统的性能更加快捷高效,工作精度更高,设备性能得到很大完善。
提高机电一体化的工作效率,采用智能控制技术能够实现机械设备依据操作人员所发出的命令编码自动进入工作状态,继而按照流程顺序完成系统运行,这样就仅仅只需要人力完成第一步指令输入即可,极大的提高了系统的运行效率,避免了因人为因素而引起的失误影响到工作效率。
增大机电一体化系统的安全可靠性,在机电一体化系统中,智能控制系统可以实现有效的智能控制,从而合理地调控设备中的结构或运行程序,这样就能够在很大程度上确保机电一体化系统的安全可靠。
5 结语
由上述分析我们可以看出,智能控制系统在机电一体化的发展过程中具有重要的核心地位。尽管智能控制技术是近年来方才被研发应用的新技术,但其发展速度却是非常快的,目前智能控制系统已经被广泛应用在多个领域,并发挥出良好的功能作用。我们相信,在未来科技技术的推动下,智能控制系统的功能必将更加强大,从而促使机电一体化的快速发展。为此我们仍然至少需要做到以下两点:(1)加大研发力度,提高智能控制系统的理论研究水平。理论是技术发展的动力和依据,只有深入研究智能控制系统的理论,才能促使其更加快速、稳定的发展。(2)不断扩大智能控制系统的应用范围,进一步增强其应用功能。从当前的智能控制系统发展现状来看,尽管其已经被应用在多个领域,但仍然具有很大的发展空问。只要能够再进一步的提高智能控制系统的性能,就可以促使其更好的为机电一体化的快速发展服务。
参考文献:
[1]彭长辉.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].科技创新与应用,2017(9):144.
[2]杨正蕾,崔少鹰.机电一体化系统中智能控制的应用[J].山东工业技术,2017(4):163.
论文作者:李扬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
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