智能控制及其在机电一体化系统中的应用研究

摘 要 机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果，因此在機电一体化系统开发的过程中，要特别强调技术融合，学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后，各单元的功能不仅相互叠加，而且相互辅助、相互促进、相互提高，使整体的功能大于各单元功能的简单的和，即“整体大于部分的和”。

关键词 智能控制；机电一体化；系统；应用

前言

所谓的机电一体化系统即为可以将传感器技术、电子电工技术、信息技术以及机械技术等多种技术进行有机结合，并且将其科学、合理地运用到实际的生产与生活中的一种综合性技术。其工作原理主要是基于所有技术的结构耦合完成对信息的有效控制，并且最终实现能量转换。

1 智能控制理论和系统概要控制

理论经历了反馈并传递函数的古典控制理论，到分析状态空间的现代控制理论，再到综合了自动控制、人工智能、信息论、运筹学等关于优化调控方式理论学科形成的智能控制理论三个阶段，而智能控制理论是控制理论发展至今的最高阶段。智能控制理论解决了传统控制理论的缺陷和问题，对传统控制理论无法实行控制的复杂系统采用分布式以及开放式结构解决机电一体化系统的控制难题。智能控制系统集合了多项控制技术，主要分为外部环境与控制器。外部环境将通过传感器与执行器感应并判断的可能影响系统控制的一切外界因素信息传输到控制器。而智能控制器将外部环境传递过来的信息通过分析、评价、处理并规划所要应用的控制决策的同时将信息存入系统数据库，为以后的认知学习提供素材。所以说，智能控制系统不仅无模型参考，而且协调适应性极强，是值得投入更大研究力度的，以提高其性能为机电一体化系统所应用[1]。

2 智能控制与传统控制的区别

（1）智能控制是对传统控制理论的延伸和发展，智能控制在传统控制的基础上发展出更高效的控制技术。智能控制系统运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，并不只是达到对系统某些方面高度自治的要求，而是让系统做到统筹全局的整体优化。

（2）智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，与传统控制理论将反馈控制理论作为核心的理论体系相比，智能能控制理论以自动控制理论、人工智能理论、运筹学、信息论的交叉为基础。

（3）传统控制只是解决单一的、线性的控制问题，与之相比，智能控制解决了传统控制无法解决的问题，通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象。

（4）传统控制通过运动学方程、动力学方程及传递函数等数学模型来进行系统描述。相较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。

（5）传统控制由不同的定理和定律获取所需知识，而智能控制则通过学习专家经验来獲取所需的知识。智能控制系统可以较好地运用相关被控对象和人的控制策略以及被控环境的知识，因此智能控制系统可以模拟或模仿人的智能[2]。

3 智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1 在机器人领域中的应用

由于机器人在动力系统中会充分体现出其时变性、非线性以及强耦合性的基本特点，而且在控制参数系统中还可以充分体现出其多变性以及多任务性的特点，因此，这都充分表明其比较适合智能控制技术的应用。

3.2 在建筑工程中的应用

在建筑工程中，智能控制技术主要应用在以下方面：实现对建筑物内空调的智能控制。其可以利用比例积分调节器闭环方式智能化地设置空调在夏、冬不同季节的使用模式与风阀。其不仅可以有效优化建筑内的空气质量，而且可以有效地节约能量；智能控制技术在建筑物照明系统当中的应用。

3.3 在机械制造中的应用

目前，在最为先进的机械制造技术即为实现计算机辅助技术以及智能控制技术的完美结合，逐渐往智能机械制造技术的方向发展。而且发展的最终极目标即为可以充分地利用计算机技术代替人类的一些脑力劳动，这样就可以有效地模拟人类制造机械的活动。除此以外，智能控制技术还可以动态地模拟机械制造现状，并且可以利用传感器融合技术，实现对采集信息的预处理，从而可以有效控制模式中的各项参数数据，进行有效的修改预处理。目前，智能控制技术主要在智能学习与智能传感器以及机械故障的智能诊断等方面得到应用。

3.4 在数控领域中的应用

随着我国社会的快速发展以及科技的飞速进步，我国的机电一体化技术也在谋求更好的发展，这也对数控技术也提出了更高的标准与要求。其不但必须要充分实现诸多智能功能，而且还要延伸以及扩展出更多新的智能功能。这样数控技术就可以实现智能数据库的建立，而且还能完成智能监控与编程的目标。例如，借助于专家系统能够更加科学、综合性地分析数控领域中存在的结构以及算法不够明确的问题，再根据推理规则，合理性地推理施工现场中的数控故障信息，进而得到关于数控机械维修的可行性建议[3]。

4 结束语

随着社会的不断发展以及微电子技术与信息技术的不断进步，大规模的集成电路也随之产生，并且得到了越来越广泛的应用。而与此同时，机电一体化技术也获得了飞速的发展，其在工业生产中也表现出越来越优越的性能。其可以从多方面提升工程的可靠性，并且可以充分满足高效性需求。首先，其可以有效减少由于工人操作而产生的失误，提高生产的高精度；其次，其可以充分确保系统运行的可靠性与稳定性。因此，加强智能控制在机电一体化系统中的应用研究，对智能化生产水平的提升具有非常重要的意义。

参考文献

[1] 韦娜.智能控制及其在机电一体化系统中的应用策略[J].求知导刊，2016，（26）：50-50.

[2] 吉庆.试析机电一体化中的智能控制策略[J].轻工科技，2012，（9）：57-58.

[3] 杨洪俊.机电一体化中的智能控制策略研究[J].城市建设理论研究：电子版，2013，（32）：55.

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