1、机电一体化中的智能控制策略研究摘 要：智能控制在机电一体化系统运作实践中得到广泛应用并取得良好成效，加速了机电一体化的发展，为社会经济发展和人们生活带来了许多的便利，相信随着对智能控制的研究和探讨，智能控制技术的不断发展会在机电一体化系统的运作中发挥更大的作用。文章将重点介绍机电一体化中的智能控制策略，以供同行参考。 关键词：机电一体化，智能控制策略 中图分类号： TH-39 文献标识码： A 前言 随着科学技术的不断发展和进步,机电一体化系统成功将机械技术与电子技术合为一体，并得以快速运转和发展。而对机电一体化系统的控制也由传统的控制技术发展到自动化智能控制技术。 1、智能控制理论和系统概要
2、 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。 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
3、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。 （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。相比较而言，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。 3、智能控制系统的类别形式 智能化是顺应机电一体化系统
4、需要的发展趋势，从某种程度来说，机电一体化系统的优劣是受智能控制系统好坏的影响。当前，被机电一体化系统所广泛应用的智能控制系统主要有专家控制系统、分级递阶智能控制系统、神经网络系统、模糊控制系统。 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
5、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。 3.4 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。 4、智能控制在机电一体化系统中的应用 4.1 智能控制在机电一体化系统中的应用优势智能控制已得到机电一体化系统的广泛认可和
6、应用，并正在慢慢取缔着传统的控制技术，主要是因为其在机电一体化的应用中表现出来的有别于传统控制技术的优势，主要有：（1）优化效能。对于群控系统可以借助相关操作流程使系统的调整符合标准及要求；（2）程序控制。系统根据产品所需尺寸及精度编制操作程序指令进行运行；（3）改进加工。可以通过优化操作流程并缩短加工时间来实行复合加工，改进并优化了加工程序。 4.2 智能控制在机电一体化系统中的实际应用 4.2.1 机械制造中的智能控制 以经典的机械理论和计算机辅助技术并结合智能控制方法，在机电一体化系统的制造过程中形成了新型的机械制造工艺，并不断向智能制造系统方面发展。智能控制技术解决了现代较为先进的制造
7、系统必须依靠不够精准和完备的数据来处理无法预测状况的问题，利用神经网络和模糊数学的方法，建立制造过程的动态模型，并以神经网络的学习和并行处理信息的能力实行在线的模式识别操作，对残缺不全的信息进行及时有效处理。 4.2.2 电力电子学研究领域中的智能控制 包括变压器、电动机、发电机在内的电机电器设备在规划设计、投入生产、实际运行及控制过程等方面都是相当复杂的。将智能控制技术引入电力系统，在电机电器设备的优化设计、故障控制和诊断等方面，都相当有成效。对电器设备的设计优化，可用先进的遗传算法进行优化计算，能大幅度缩短计算时间，有效节约成本，并提高电机电器的设计质量和效率。而神经网络系统以及模糊逻辑专
8、家系统是在电机电器设备的故障控制和诊断中所应用的智能控制技术。 智能控制在电力电子学应用领域中发挥重要作用的最具代表性的现象是其在电流控制技术中的广泛应用，智能控制技术在电力系统中的应用方向是电力电子学研究领域极具研究价值的一个项目，可以推动电力电子领域的进步和电力系统不断的发展。 4.2.3 工业过程中的智能控制 智能控制在工业过程中的应用主要包括全局级与局限级两个方面。全局级智能控制针对整个生产过程的操作工艺，主要在规划过程中操作处理异常、控制过程的故障诊断等情况下发挥作用。而局限级智能控制在在线自适应调整、参数整定方面有明显优势，并且对解决非线性一类的复杂控制问题有显著成效。局限级智能控
9、制在主要是神经网络控制器和专家控制器的智能控制器上投入研究力度，通过将智能应用到工业过程的某一单元来设计控制器。 4.2.4 数控领域中的智能控制 数控领域所应用的智能控制有相当高的性能要求，尤其是在延伸、扩展和模拟的知识处理方面，如加工运动推理、网络通信制造能力以及感知加工环境的能力等，必须能进行自适应控制、自组织控制等，智能控制可以解决信息模糊、不确定性等控制问题，取得良好的成效。例如模糊控制系统可以处理信息模糊的问题从而优化加工过程，而专家控制系统可以综合数据库里的专家经验并根据推理规则解决结构不明确的问题。 4.2.5 交流伺服系统中的智能控制 伺服驱动装置在机电一体化系统中的控制质量
10、和系统动态性能方面发挥着关键性的作用，但交流伺服系统有着相当复杂的非线性和时变性等不确定因素，而智能控制技术以非线性控制方式将人工智能引入智能控制器，能很好地适应系统参数的时变情况，其在交流伺服系统的应用解决了建立精准数学模型的困难，提高了机电一体化系统的稳定性。 结语 综上所述，智能控制系统在机电一体化的发展过程中具有重要的核心地位。尽管智能控制技术是近年来方才被研发应用的新技术，但其发展速度却是非常快的，目前智能控制系统已经被广泛应用在多个领域，并发挥出良好的功能作用。笔者相信，在未来科技技术的推动下，智能控制系统的功能必将更加强大，从而促使机电一体化的快速发展。 参考文献 1周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用J.才智,2011(31). 2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). 3王成勤,李威,孟宝星.智能控制及其在机电一体化系统中的应用J.机床与液压,2008(8).
