智能控制技术在机电一体化系统中的应用

郑恒

摘 要：基于当前控制系统在机电一体化应用中存在的问题，阐述了智能控制技术的基本概念，并研究了智能控制技术在机电一体化系统中的应用方法。研究结果表明，要想使机电一体化系统具有高效性，就必须先实现系统的智能控制。

关键词：智能控制；机电一体化；交流伺服系统；机器人

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.154

本文列举了智能控制技术在多个机电一体化系统中的应用过程，目的是为相关单位提供一定的理论依据。目前，智能控制技术已广泛运用于各类工业生产中。因此，将智能控制技术应用于机电一体化具有一定的可行性和实用性。

1 智能控制技术的基本概念

智能控制技术是指在无人工干预的情况下，自主驱动机械设备的控制技术，即一种机械的自动控制方式。智能控制是通过自动控制、人工智能和运筹学三部分来实现的。其中，自动控制是一种具有动力学特性的动态反馈系统；人工智能是一种具有信息处理功能、学习功能、记忆功能和语言表达功能的知识处理系统；运筹学是对机械进行定量处理的优化方法，具体内容包括线形规划设计、网络规划管理和科学调度等。智能控制技术的应用需要建立在原有机器控制系统的数学模型的基础上，从而解决时间、线性等简单的系统控制问题，最终解决难度较大的机械设备运行控制问题。

2 智能控制在机电一体化中的应用

2.1 交流伺服系统

交流伺服系统是机电一体化系统中重要的组成部分之一，将智能控制技术应用于其中是提高工业生产效率的有效措施。交流伺服系统是一种通过转化电信号来控制机械的转换装置系统。交流伺服系统的运行过程比较复杂，导致其存在负载扰动、运行参数变化和强耦合等问题。在此情况下，难以保证数学模型的精确度，只能建立与实际运行情况相似的数学模型，但这样难以满足工业生产对交流伺服系统的高要求。而应用智能控制技术后，交流伺服系统可在不建立精确度较高的数学模型和无精准的系统控制器参数的情况下，动态调整各种运行指标，从而满足工业生产的实际要求。

2.2 设备装置系统

在机械设备的装置系统中应用智能控制技术后，能使设备的装置元件转变为智能化元件。在生物技术行业、石油化工行业、经济仪器制造行业以及节能环保领域，智能控制技术均具有一定的应用优势。具体而言，在企业的数据信息管理过程中应用智能控制技术时，需要相关工作人员详细了解企业的实际运行情况，并根据配备的自动化元件、智能化元件、系统硬件和相关软件设施构建商务智能系统。在此情况下，管理人员便能利用数据仓库技术、数据挖掘技术和联机分析处理技术管理，从而提高企业的信息管理效率。此外，应用智能控制技术还能减少企业在人力、物力和财力等方面的投入。

目前，智能控制技术还被广泛应用于家居行业中，衍生出了诸多具有自动化功能的家装设备装置。具体的自动化家装设备装置分为3类，即具有总线连接器的家电、家居控制器和智能化家电。这些设备装置具有的自动化功能与智能控制技术元件有很大的联系。具体而言，通过家居设备装置中的智能元件、蓝牙信号接收器和数据信息的传输接口等可实现自动化控制。此时，家居设备装置能主动地将家电的实时运行状态传送至相应的智能控制器，并在智能控制器处理后发出执行指令。

2.3 设备机床系统

数控机床设备是机电一体化系统中的重要组成部分之一，将智能控制技术应用于其中能提高设备运行的精确性和效率。在传统的数据机床设备中，由于缺乏先进的科学技术理念，生产出的产品存在精确度较低的问题。而将智能控制技术应用于数控机床的加工中，能有效改进机床的RISC芯片和CPU控制系统，从而提高产品合格率。具体而言，运用智能控制技术能从以下4方面提升数控机床的运行效率：①机床的主动振动控制。采用智能控制技术能有效消除机床作业过程中的振动问题，进而在数控机床切削加工的过程中不会因振动过大而影响产品的加工精度。②安全屏障。采用智能控制技术可使机床的安全屏障具有智能性，从而有效避免机床设备内部的各个部件在运行过程中发生碰撞。③语音信息系统。应用智能控制技术后，智能控制系统能根据数控机床的运行状态发出语音提示，从而及时提醒数控机床的操作人员，规范其行为，避免出现操作失误。

2.4 机器人

现阶段，随着市场经济的不断发展，利用智能机器人生产已成为未来工业的主要发展方向。这是因为智能机器人具有运行的时变性、非线性和强耦合性等特征，生产效率较高。而将智能控制技术应用于机器人的优势主要体现在以下4个方面：①机器人的多传感器和视觉处理方面的控制。对机器人的传感器、视觉处理内容进行智能化控制，能使其准确、迅速地接收系统传达的数据信息和命令。②机器人行走的智能控制。在控制机器人的行走轨迹和行走路径的过程中，采用智能化技术能实现具有时效性和动态性的控制，从而使机器人更加准确地执行系统下达的行走指令和操作命令。③机器人运动环境方面的控制。应用智能控制技术可完善模糊控制系统和专家控制系统，从而可对机器人的运动环境进行准确定位、实时监测、模型建立和规划控制等。④机器人动作姿态控制。利用智能控制技术能控制机器人手臂的姿态，从而使机器人的动作更具有协调性和规律性。

3 结束语

综上所述，智能控制是保证机电一体化系统内部诸多构件高效运行、高效生产的手段之一。本文研究了智能控制技术的具体应用过程，有效提高了数控机床的运行效率、产品精准度，延长了设备的使用寿命等。事实证明，要想加快工业生产的步伐，就要扩大智能控制技术的应用范围。只有这样，我国经济才能快速、稳定地发展。

参考文献

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[2]赵祥坤，李帅三，苏奎.基于智能控制在机电一体化系统中的应用研究[J].中国新通信，2014（03）.

[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（03）.

〔编辑：张思楠〕