機電一體化係統中智能控製的體係應用
行業科技
作者：曹豔軍
我國的機電一體化技術越來越成熟，在工業與農業的發展中發揮著至關重要的作用。但在實際的生活中，很多機電一體化應用中的農業與工業對象具有多層次、不確定性、非線性等特征，給機電一體化的發展帶來了很大的難題。智能控製係統的出現及應用，為機電一體化的長遠發展創造了良好的外部環境。本文將從智能係統與機電一體化的角度出發，著眼兩者的融合應用，研究機電一體化係統中智能控製的應用。
一、機電一體化及智能控製係統概述
當前的機電一體化技術已經廣泛的應用到實際生產生活中，其基本內容主要是機械技術、計算機技術、係統及自動化控製技術、傳感檢測技術。基本組成要素包括結構組成要素、運動組成要素、感知組成要素以及職能組成要素。機電一體化的基本原則有四個，分別是結構耦合原則、運動傳遞原則、信息控製原則以及能量轉換原則。智能化控製就是在無人幹預的情況下能自主地驅動智能機器實現控製目標的自動控製技術，是用計算機模擬人類智能的一個重要領域。智能化控製是傳統控製的優化升級，智能化控製係統是一個開放的、分布式的、對信息具有綜合處理能力的機構，在當今社會得到廣泛的應用。智能控製係統是將自動控製理論、人工智能理論、信息理論及運籌學理論綜合應用的係統，智能控製的主要對象一般具有複雜程度高、非線性的特點，而且具有不確定性。與傳統控製形式相比，智能化控製具有明顯的優越性。
二、智能控製在機電一體化係統中的應用
從20世紀90年代後期，機電一體化技術向智能控製發展，開辟了機電一體化技術發展的新篇章。機電一體化的未來發展必將是以智能化作為主要方向，智能控製的優劣直接決定機電一體化係統的整體水平。
1.智能控製在機械製造過程中的應用。
機械製造是機電一體化係統中的重要組成部分，當前最先進的機械製造技術就是將智能控製技術與計算機輔助技術有機結合，向智能機械製造技術的方向發展。其最終目標是利用先進的計算機技術取代一部分腦力勞動，從而模擬人類製造機械的活動。同時，智能控製技術利用神經網絡係統計算的方法對機械製造的現狀進行動態地模擬，通過傳感器融合技術將采集的信息進行預處理，從而修改控製模式中的參數數據。智能控製在機械製造中的應用領域包括：機械故障智能診斷、機械製造係統的智能監控與檢測、智能傳感器及智能學習等。
2.智能控製在數控領域中的應用。
隨著科學技術的發展，我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數控技術可以實現智能編程、智能監控、建立智能數據庫等目標，運用智能控製技術可以實現這些目標。比如說，利用專家係統可以數控領域中難以確定算法與結構不明確的一些問題進行綜合處理，再運用推理規則將數控現場的一些數控故障信息進行推理，從而獲得維修數控機械的一些指導性建議。
3.智能控製在機器人領域中的應用。
機器人所具有非線性、強耦合、時變性的特征主要體現在動力係統中，在控製參數的係統中機器人具有多任務及多邊變性的特征，這些特征適合智能控製技術的應用。當前智能控製技術在機器人領域中的應用主要表現在以下幾個方麵：一是機器人手臂姿態及動作的智能控製；二是機器人在多傳感器信息融合與視覺處理方麵的智能控製；三是機器人在行走路徑與行走軌跡跟蹤方麵的智能控製；四是通過專家控製係統對機器人的運動環境進行定位、監測、建模及規劃控製等方麵的探究。