1、1机电一体化系统中智能控制的应用论述摘要：随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展，我国的机电一体化技术越来越成熟，对智能控制系统方面的研究也越来越深入，不管是在现代机械上还是在传统机械上，机电一体化技术非常顺利地实现了智能化的控制，在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。本文将从智能系统与机电一体化的角度出发，研究机电一体化系统中智能控制的应用。 关键词：机电一体化 智能控制 应用 研究 中图分类号： TH-39 文献标识码：A 文章编号： 1 智能控制理论和系统概要 所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域
2、。传统的控制只是智能控制中的一个组成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。 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2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
3、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。 智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制；二是智能控制器具有非线性特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制是一个新兴的研究领域。 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
4、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。 3（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
5、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获取所需的知识。智能控制系统可以较好的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。 3 智能控制系统的类别 3.1 专家控制系统 专家控制系统是在把人的知识、经验和技能汇集在计算机系统中后按照相应的指令程序来操作运行的控制系统，其所涵盖的诸多理论知识在智能控制实行实际任务时发挥了很大作用，提高了控制系统的应用性能。 3.2 分级递阶智能控制系统 分级递阶智能控制系统简称为分级控制系统，它是在自组织控制及自适应控制的基础
6、上通过所关联的组织级、执行级以及协调级发挥的作用实行运行的。 3.3 神经网络系统 人工神经网络控制系统是神经网络系统在机电一体化系统中应用最为广泛的，它通过运用人工神经元、神经细胞等构成的模式来实行其非线性映射、分布处理、模仿人的智能等主要功能的发挥，具有自适应控制、自组织控制以及大幅度并行处理等优势。 43.4 模糊控制系统 模糊控制系统主要包括专家模糊控制以及以神经网络为基础的模糊控制。专家模糊控制能够充分表达并利用实行控制所需的多层次知识，提高了控制技术的智能。而以神经网络为基础的模糊控制利用神经网络来实行模糊控制的规则或推理以实现模糊逻辑控制的功能。 3.4 PLC 控制系统 PLC
7、 自动控制系统的编程模式主要以梯形图为主，操作的难度较低，因此很容易被操作人员所掌握，而且其自身设计的控制方案往往都十分简单，对日常运行和维护方面的要求不高，与当前我国工业生产自动控制技术的要求很适合。另外，PLC 自动控制系统本身的体积较小，在拆卸和连接方面具有较为灵活的特点，能够在不同的场合进行应用。在现代工业生产中应用 PLC 技术，利用梯形图编程方式对传统的继电器控制进行替代，同时通过内存和程序编制来完成对机电设备的逻辑控制，能够使控制效率极大的提升，与输出设备连接后便能实现对机电设备的整体控制。因此，在机电控制中应用 PLC 技术，不仅能够有效地节约控制系统的所占的空间，同时也有效地
8、提升控制系统的工总效率，使用一台PLC 控制系统便可以实现对整个机电系统的控制，而且能够满足连续控制要求，从这一方面来说，PLC 技术的应用实现了能源和资源的节约，提升了效率。 4 智能控制在机电一体化系统中的应用 4.1 智能控制在机械制造过程中的应用 5机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理
9、，从而修改控制模式中的参数数据。在此过程中利用神经网络技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。 4.2 智能控制在数控领域中的应用 随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术
10、可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议；利用模糊系统技术可以将数控机械的加工过程进行优化，对一些模糊的参数进行调节，从而更加清晰地发现数控机械出现的故障，并找出相应的解决措施。 64.3 智能控制在机器人领域中的应用 机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的
11、智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过模糊系统及专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。 4.4 智能控制在建筑工程中的应用 智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。 5 结束语 机电一体化系统应用智能控制技术改变了传统的机械自动化运行模式，智能控制是在社会经济与科学技术同步发展的现代机电一体化系统中应用极为广泛的控制方式，而机电一体化系统采用智能控制策略的原因是智能控制技术高性能、高水平、高效率的控制优势，这种合理、科7学的选择不仅促进了机电一体化的发展和进步，而且推进了人们生活与工业生产向信息化、智能化的发展。 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).
