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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，在各个领域中应用广泛。本文探讨了机电一体化系统的集成总体方案，又对机电一体化系统和智能控制应用进行了概述。
关键词：机电一体化；系统；集成；智能控制
1关于机电一体化的概述
1.1 机电一体化的含义
所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多支技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。
1.2 机电一体化的基本内容与组成要素及原则
机电一体化的基本内容包括以下几个方面：一是机械技术，二是计算机与信息技术，三是系统技术，四是自动控制技术，五是传感检测技术，六是伺服传动技术。
机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是运动组成要素；三是感知组成要素；四是职能组成要素。
机电一体化的四大原则包括：一是结构耦合；二是运动传递；三是信息控制；四是能量转换。
2集成方法
机电一体化系统的集成方法，至今还没有形成明确的有系统的程式，虽然已有大量实践，但还缺乏深入的总结归纳。作者认为大体上可以分成四种：部件级集成、系统级集成、硬件和软件集成以及分层集成。
2．1部件级集成
部件级集成主要强调在传感器或执行器或两者一起这一级的集成技术，传感器和执行器数量较多，而且可以完成一种局部任务，事实上就局部而言也是一个完整的系统。
繁重的计算任务分成两部分，即高层计算和低层计算。高层计算由工作站进行，主要功能是对传感器或执行器的监控，对传感器或执行器的协调计划和高层控制计算。低层计算由现场控制器完成，它根据传感器信息和上位机命令，向与它相连的模拟控制回路发布控制命令。
2．2系统级集成
系统级集成主要着眼于系统的整体性能和整体结构，一般包括系统的整体结构和控制策略，传感器和执行器的数量和配置方案等。当要建造的系统能精确建模时，可以利用模型将系统的机械结构与控制策略的不同集成方案对比优选，或者按规定的约束条件进行优化，以得到最后方案。这种方法称为模型优化法。
2．3硬件软件综合集成
这种方法既可面向部件，也可以面向整个系统。其要领是将机电一体化系统所要完成的功能或任务，根据性质进行划分。划分后确定哪些任务应由硬件设备完成，哪些任务要由软件完成，哪些任务需要两者配合完成；然后由不同的工作小组分头承担并完成；最后再进行整体调试运行。
以计算机辅助设计与制造系统为例，可以分成计算机辅助设计与计算机辅助制造两大任务，设计部分又可分成零件和整机设计以及整机性能分析两个任务。制造部分又可分成加工和质量控制与测试两大任务。设计部分应由计算机和相应的软件承担，制造部分的零件编程要由计算和自动编程软件进行，加工装配要由数控机床和机械手、机器人等协同完成，质量控制与测试则由相应的测试设备及软件互相配合完成。这种方法可以称为任务驱动集成技术。
2．4分层集成
分层集成又可分为两种，自顶向下集成和自底向上集成。这两种方法首先要将系统按结构分成若干子系统，子系统又分成若干基本部件。
我们以电动汽车为例来说明自顶向下的系统集成方法。电动汽车可以分成车体、储能系统、电力驱动系统、照明系统和驾驶与信息管理系统等5个子系统。车体是整车的基本骨架，它既装载全车的所有子系统，又载人或载货。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了提高性能就要设法减轻总质量，降低车辆的阻力系数，在材料选用、外观造型和部件配置等方面进行优化设计。储能系统要考虑电池类型，是选用化学电池、燃料电池还是飞轮电池，除此之外还要考虑充电方式和设备。电力驱动系统要涉及电机类型，是选用交流感应电机，还是直流无刷电机，还是开关磁阻电机。要确定每个车轮装一个电机，还是其他方案，以及采用的控制器类型等。照明系统与普通燃油汽车无原则区别，可以借用。
2.5接口
接口也是机电一体化系统集成的一个组成部分，一是机器之间的接口，另一种是人和机器之间的接口。
2.6系统仿真
系统仿真是机电一体化系统集成的一个必要步骤，但只有系统能够建立精确或比较精确的模型时，仿真才是有效的手段，通过仿真得到的系统性能才是可信的。当系统模型无法建立时，可采用原型逐次逼进法进行系统集成，靠实际样机的测试来评估系统。
2.7系统测试和评估
系统测试和评估是系统集成的另一个重要步骤，它通过对样机或实物的性能测试，验证系统是否达到规定的或预期的要求，并根据测试结果和设计资料，对系统做出全面估价。应该指出的是，机电一体化系统的规模有大小之别，对于不同规模的机电一体化系统，集成方法是有所区别的。一个小系统一般可以一次集成完毕，但对于大系统则一般是分阶段渐进的，甚至是无限发展的过程。
3智能控制在机电一体化系统中的应用
3.1数控机床中智能控制系统的应用
随着现代科技的实质性进展，机电一体化技术对数控技术的要求愈加提高，在原有的控制系统基础之上，通过扩展智能控制功能，从而实现数控领域中的智能编程和智能控制，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，实现对一些不明确问题的综合处理，以达到一些数控故障信息进行推理的最终目的。
3.2机械制造中智能控制系统的应用
智能控制系统在机械制造中具有十分重要的意义，通过结合现代计算机技术，利用计算机软件模拟人类的制造工作，能够大幅度节省人类的脑力劳动时间，通过信息采集系统录入机械制造图纸，再以计算机软件分析图纸的结构，对制造参数进行修改，从而实现智能控制系统对机械制造业的控制。能够有效地提高机械制造的效率和精度。
3.3智能控制在建造行业中的应用
在建造行业中的智能化控制中，其应用主要表现在下面二个方面：一是在照明灯方面合理运用，它主要是通过互联网辅助控制的方法，对建筑中每一个时段的照明系统进行控制，其中主要表现在对照明系统、照明时间的控制上；二是，对冬季使用的空调进行智能控制，冬季和夏季空调的模式是不同的，所以必须通过比例积分调节器闭环的方式来将模式进行调整，这样可以智能地将空调的风阀进行调节，从而保证建筑内空气的温度，同时还能够减少能量的消耗。
3.4机器人领域中智能控制系统的应用
机器人领域是现阶段全球高新技术集中的热门领域，越来越多的先进技术均涌向机器人领域，从而实现机器人的高度智能化。通过智能控制系统在机器人领域的应用，能够使机器人在行走和工作中进行更加复杂的操作，通过专家对机器人工作环境的研究，设定适当的计算机程序能够使机器人的工作更加适应环境，通过合理有效的规划机器人的控制系统，保证机器人的智能化工作。
4结语
综上所述，智能化的机电一体化系统将改变传统机械自动化技术的工作模式，使工业生产与人们生活向着现代化、智能化、信息化发展。随着技术人员对智能控制技术研究力度的不断加大，其在机电一体化系统中的应用效果也在不断提高，充分发挥智能控制技术高效率、高水平、高性能的调控优势，促进机电一体化系统的不断更新与发展。
参考文献
[1]董勇，谢士敏，机电一体化系统中智能控制的应用体会[J]，数字技术与应用，2011，（10）
[2]刘祥斌，智能控制在机电一体化系统中的应用[J]煤炭技术，2011，（7）
论文作者:宋海江
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/31
标签：系统论文; 机电一体化论文; 智能控制论文; 技术论文; 机器人论文; 传感器论文; 领域论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;