谈机电一体化系统中智能控制的应用.doc

1、谈机电一体化系统中智能控制的应用摘要：世界上的计算机科学技术发展让人迅猛，目前世界上的各大专家学者们在努力地让世界后 PC 化。未来的世界上一定是全面智能化控制化的世界。特别是在机电一体化系统当中，实现其的智能化控制化更是刻不容缓，否则难以赶上时代变迁的步伐。对此，应当高度重视机电一体化系统的智能化进程。 关键词：机电一体化；智能控制；神经网络 中图分类号： TU85 文献标识码：A 随着时代的进步，对于机电一体化系统的智能控制的要求也是越来越高。对于机电一体化系统的控制对象、控制环境、以及控制的目标，都会越来越复杂。未来的机电一体化系统的智能控制功能也会越来越完善。而且很多的工业企业的生产流

2、程具有非线性性、时变性、多层次性、以及不确定性高等特点，这些复杂的因素都加大了数学模型的建立和有效控制地难度。但是随着现今的微电子技术和超大规模集成电路的成熟发展，机电一体化技术也随着成熟。 智能控制的优点 1.1 继承了传统控制的优点 虽然智能控制的确有着传统控制不可取代的优点，但是智能控制也是建立在传统控制的基础而被设置出来的，它并没有排斥传统控制的理论。传统控制也是智能控制的组成部分。智能控制将传统控制的各个信息处理功能不断的加强与改进。为了实现更有效地控制，智能控制系统以开放、分等级、分布式的结构设计为核心。采用了这样的结构设计，不仅机电一体化系统的信息处理能力加强了，而且系统处理信息

3、的速度更快、更高效。当然了，智能控制也不是单单的追求机电一体化系统的高度自治目标，而是要实现系统的全面优化，提高整体的系统的性能。智能控制是人们“拟人化”的设计结果。它和人类一样具有很强的自学习的能力、自适应能力、和组织功能，能够将控制对象所存在的各种不确定性降到最低，并且最大限度地降低系统控制的杜复杂性，提高系统有效控制的能力。 1.2 以数学模型和识别环境为设计重心 机电一体化系统的智能控制实现复杂，它需要专业领域知识复杂。现在的智能控制所设计的知识领域有傅京逊的“二元论” ，Saridis 的“三元论” ，蔡自兴的“四元论” ，各个学科之间交叉相连。而且我们知道在人工智能、自动化控制理论

4、、以及运筹学、信息论当中，智能化控制都是其学科学习的重点。而传统的控制虽然实现比智能控制简单，而且其所涉及的学科知识远远没有智能控制这么复杂。传统的控制理论就是单单的以反馈控制理论为其的核心，然后不断的完善这一理论。以复杂学科为基底的智能化机电一体化系统设计主要是针对于数学模型、环境识别、知识库和推理机的设计上，它跟传统控制当中的使用死板的运动学方程和传递函数来解释说明数学模型的方法相比，更加的简洁和准确。智能控制系统不仅能够将各种控制对象混合控制通过开环或者定性决策以及定量控制相适宜的方式来实现，还能够灵活地运用起广义模型和数学表示来描述其的控制过程，简化人们的控制操作。 1.3 非线性性

5、就传统控制来说，其的线性性特点非常明显。当然，这在曾经的机电系统当中也是取得了很大成就。而且在传统控制的知识领域当中，关于线性问题的探讨也是有一定的深入。但是一定在高度的非线性的控制当中，传统控制技术明显地就差强人意。当机电一体化系统采用了智能控制之后，其的非线性性控制问题就得到了很大程度的改善。对于一些特别复杂的高级线性或者非线性的控制问题，智能控制的工作效果都能很出色，不仅如此还能够兼容一些传统控制的作用，由此，更加方便人们的操作。 智能控制于机电一体化系统 2.1 数控领域中的智能控制应用 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

6、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

7、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。现在，越来越多的数控系统开始采用起人工神经网络来完成数控系统的故障判断、和其的插补运算。这样的系统采用了自适应的神经元来完成数控系统位置环软件增益的调节控制。插补运算是数控系统的重要组成部分。它将加工零件轮廓所需处理的信息的起点和终点之间插入了一些“多余”的中间过程，和“数据点的密化处理”原理差不多。 2.2 机器人领域中的智能控制应用 我们知道现在的各大高校都在积极努力的搞机器人的研究与开发。机器人在动力学方面具有强耦合、非线性、时变性的特征，而且它对于控制参数的多变量、控制任务上的多任务要求高。这些种种要求恰恰适应了智能控制的特长。对此

8、，智能控制已经在机器人领域得到了广泛地使用。如机器人多传感器信息融合和视觉处理，移动机器人行走过程的自主避障，行走路径规划、定位、轨迹跟踪，机器人手臂动作规划，空间机器人的姿态控制，具有自学习、自适应功能的控制器设计等。采用人工神经网络、模糊控制和专家系统技术对机器人进行定位、环境建模、检测、控制和规划的研究已经日趋成熟，并在许多实际应用系统中得到验证。 结语 实现了智能化控制的机电一体化系统不仅单单地使得其处理信息速度大大地加快，而且使得整体的工作效率也不断地提高。21 世纪的机电一体化系统的智能控制更是机电一体化技术的发展的里程碑。虽然如此，我们仍旧不能够抛弃传统的控制技术，更重要的是将其改进，使得其能够适宜现在时代的发展要求。 参考文献： 1李航一,孙厚芳,袁光明,等.智能控制及其在机器人领域的应用 J.河南科技大学学报:自然科学 版, 2005, 26 (1): 35-38. 2李文,欧青立,沈洪远,等.智能控制及其应用综述J.重庆邮电学院学报:自然科学版, 2006, 18(3): 376-381. 3王敏,温斌,王秀丽.机电一体化系统的智能化J.太原科技, 2006 (6): 56-57.