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機(jī)電一體化智能控制探析論文
摘要：隨著我國科技的不斷進(jìn)步，我國機(jī)電領(lǐng)域逐漸向著自動化、一體化、智能化、集成化方向發(fā)展。機(jī)電一體化系統(tǒng)融合了機(jī)械、電子、信息等技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用顯著的提升了機(jī)電設(shè)備的自動化控制，隨著人們對機(jī)電運行要求的日益提升，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的作用日益顯著，因此，文章將從機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的基本概念以及機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點入手，淺析機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在多個領(lǐng)域中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng)；智能控制；機(jī)械制造；數(shù)控領(lǐng)域；交流伺服物器
當(dāng)前我國工業(yè)正處于生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的重要時期，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，智能化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，智能化技術(shù)的應(yīng)用使得機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制水平得到了顯著的提升。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用極大的提升了我國工業(yè)生產(chǎn)的效率，降低了工業(yè)生產(chǎn)運營的過程中其運行和生產(chǎn)的成本。提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。本文將從機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的基本概念入手，淺析機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的實際應(yīng)用。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制概述
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)。所謂的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是指新興的微電子技術(shù)，機(jī)電一體化系統(tǒng)將機(jī)械、信息、電工、微電子、傳感器等技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的融合，以機(jī)械設(shè)備、電子元件、計算機(jī)設(shè)備為硬件構(gòu)成，以電子技術(shù)、通信技術(shù)、微機(jī)技術(shù)為軟件構(gòu)成，對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理[1]。機(jī)電一體化系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品以及一體化執(zhí)行系統(tǒng)，機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要構(gòu)成，可以分成信息處理構(gòu)件、控制構(gòu)件、電力供應(yīng)構(gòu)件、執(zhí)行構(gòu)件、機(jī)械構(gòu)件等五大部分組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)隸屬于綜合性功能化技術(shù)，機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠極大的降低能源消耗，提升生產(chǎn)精度。
1.2智能控制。智能控制，主要是指通過依賴計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等在非線性控制方面開展的智能化、自動化、無人化控制，智能控制是機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要組成部分之一，由于智能控制性能的優(yōu)異性使得智能控制越來越受到人們的青睞。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能化控制的應(yīng)用日益廣泛。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能化控制的應(yīng)用極大的降低了企業(yè)的運營生產(chǎn)成本，提升了生產(chǎn)、管理、控制過程中的經(jīng)濟(jì)收益。
2機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點概述
從大體上而言，機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點可以概括性的分成以下三點：一是，綜合性特點，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以信息理論、控制理論、系統(tǒng)理論為核心的復(fù)合型技術(shù)，機(jī)電一體化系統(tǒng)包含了控制、管理、機(jī)械、檢測等功能，具體來說機(jī)電一體化系統(tǒng)是微處理技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的融合利用。二是，智能性特點，機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變了機(jī)械處理的表象，通過微處理技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的控制方式，提升了控制的精度[2]。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由儀表、傳感器構(gòu)成，通過對機(jī)電一體化系統(tǒng)中系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整和設(shè)置能夠讓機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)揮出不同的性能，使得機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣泛，通過機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器以及信號發(fā)射裝置，能夠?qū)⒆陨硎占臄?shù)據(jù)以及參數(shù)反饋給中央處理器進(jìn)行智能化處理。三是，完整性特點，機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要包含有微處理器、傳感器、動力及、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行構(gòu)件等等，機(jī)電一體化系統(tǒng)屬于完善的機(jī)械化系統(tǒng)，機(jī)電一體化系統(tǒng)通過對傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備為基礎(chǔ)融入了微處理技術(shù)、智能測量技術(shù)、通信技術(shù)等等高端技術(shù)，使得機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠為設(shè)計行業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)、控制領(lǐng)域等提供更有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
3機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用概述
3.1機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在數(shù)控領(lǐng)域中的運用，能夠彌補(bǔ)數(shù)控領(lǐng)域中的技術(shù)不足。在數(shù)控領(lǐng)域其追求的即是高效率、高精度、高安全性以及高可靠性，并且在數(shù)控領(lǐng)域還要求數(shù)控設(shè)備具有較高的智能化處理能力，如擴(kuò)展性、延伸性、模擬智能等行為和特性。數(shù)控領(lǐng)域中的數(shù)控機(jī)床，會要求數(shù)控技機(jī)床以其編寫的代碼進(jìn)行加工操作，要求數(shù)控機(jī)床對加工的構(gòu)建進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)整、預(yù)測加工方式，并且數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)不能對加工程序進(jìn)行不良干擾[3]。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的提升，使其具備了智能化監(jiān)控能力以及智能化編程能力，使得數(shù)控機(jī)床真正的實現(xiàn)了自動調(diào)整、自動適應(yīng)、自動識別、自動規(guī)劃等功能。對于數(shù)控領(lǐng)域需求來說，數(shù)控機(jī)床的控制需求主要是依賴于傳統(tǒng)的經(jīng)典控制來建立部分模型，但是傳統(tǒng)的經(jīng)典控制離亂并不能通過模糊信息進(jìn)行建模，對信息的精準(zhǔn)性要求歸于嚴(yán)格，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用可以構(gòu)建模糊推理規(guī)則，實行模糊控制，降低了數(shù)據(jù)的精確度，進(jìn)一步的優(yōu)化了加工程序，使得數(shù)控機(jī)床對周邊運行環(huán)境的要求進(jìn)一步降低，基于機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的模糊理論，能夠?qū)?shù)控機(jī)床中數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，提升了數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性。插補(bǔ)計算是數(shù)控加工的核心算法之一，在實際的計算過程中，需要對加工信息進(jìn)行取點，常見的加工信息為起點、終點、線型等，老式的加工系統(tǒng)的位置軟件增益調(diào)節(jié)控制功能的實用性較差，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，可以實現(xiàn)逼近任意復(fù)雜程度的非線性函數(shù)。并且與此同時，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)中的專家系統(tǒng)，還能夠?qū)?shù)控加工過程中不明確的推理問題進(jìn)行簡易推理，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制中的遺傳進(jìn)化系統(tǒng)，還能夠提前預(yù)測、動態(tài)反饋以及優(yōu)化加工路徑。
3.2機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，機(jī)器人技術(shù)的研究時間較晚，機(jī)器人研究領(lǐng)域是當(dāng)前高端技術(shù)研究之一。動力學(xué)控制的實現(xiàn)，是控制機(jī)器人行為的核心，并且動力學(xué)理論大多是實時變化的、非線性的、高內(nèi)聚的。以雙足行走的機(jī)器人為例，雙足行走的機(jī)器人可以看成動態(tài)二級倒立擺，動態(tài)二級倒立擺具有非線性特征。并且機(jī)器人研究領(lǐng)域中涉及到的傳感器信息數(shù)據(jù)十分繁雜，機(jī)器人控制系統(tǒng)自身的復(fù)雜性較高，其控制系統(tǒng)隸屬于多變量系統(tǒng)，要想保障機(jī)器人行動的平衡性就需要多個命令并行執(zhí)行，例如，機(jī)器人自動躲避障礙命令、動作規(guī)劃命令、平衡調(diào)整命令、視覺處理命令等。傳統(tǒng)的控制算法，由于其自身的限制能難實現(xiàn)全方位的控制，因此，通過機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用，可以直接彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足。以機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是典型的放生智能控制技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的非線性映射嫩里和較高的實效性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前機(jī)器人研究的主要方向之一，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于機(jī)器人機(jī)械手臂的現(xiàn)場控制。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制技術(shù)在機(jī)器人中的技術(shù)應(yīng)用，還含有模糊控制技術(shù)等，多種不同智能化控制技術(shù)的綜合性應(yīng)用，也是機(jī)器人研究的一大發(fā)展方向，上文中所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬控制技術(shù)，就彌補(bǔ)了控制思維神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的相對任意性。
3.3機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在交流伺服物器中的應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，智能控制在交流伺服系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的過程中，也會涉及到交流伺服驅(qū)動裝置的運用，交流伺服驅(qū)動裝置主要是價格電子信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動作信號，促使機(jī)械設(shè)備接受到電子信號之后，能夠通過交流伺服驅(qū)動裝置來轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x的機(jī)械信號，進(jìn)而進(jìn)行機(jī)械設(shè)備運作，交流伺服驅(qū)動裝置的運行狀態(tài)會直接影響到整體機(jī)械運行的動態(tài)性，交流伺服驅(qū)動裝置的性能與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間屬于相互依存相互影響的關(guān)系，兩者之間互為影響。矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，使得交流伺服驅(qū)動裝置實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部之間數(shù)據(jù)的共享，交流伺服系統(tǒng)其自身的復(fù)雜性較高，其不僅僅會涉及到負(fù)載擾動還會涉及到參數(shù)的實時變化，因此，控制參數(shù)也屬于非線性的、實時變化的參數(shù)，傳統(tǒng)的通用的PID控制方式已經(jīng)滿足交流伺服系統(tǒng)的實際需求，因此，我國當(dāng)前在使用交流伺服物器的過程中，主要采用機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制可以將非線性的控制方式直接運用到交流伺服物器之中，通過機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的實時調(diào)賬，提升了交流伺服物器的實用性。
3.4機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，提升了機(jī)械制造行業(yè)的智能性，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的運用，主要是為了通過計算機(jī)技術(shù)來模擬人腦，進(jìn)而帶代替部分人腦工作，降低機(jī)械制造過程中相關(guān)工作人員的工作壓力，使得其能夠?qū)⒐ぷ骶Ψ诺狡渌ぷ鳝h(huán)節(jié)中去。與此同時，通過電腦來代替人腦的工作方式還能夠降低人工誤差，提升機(jī)械生產(chǎn)的精度。在機(jī)械制造領(lǐng)域中運用機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)械制造的生產(chǎn)狀況進(jìn)行實時的監(jiān)督和動態(tài)方針，通過加工生產(chǎn)過程中的傳感器來收集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，在經(jīng)由信號傳輸裝置將信息數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，對控制模式中的數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行實時的調(diào)整和修改，進(jìn)而實現(xiàn)了機(jī)械制造和生產(chǎn)的智能化控制和實時控制。概括來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制在機(jī)械制造領(lǐng)域中的硬裝，主要是機(jī)械制造系統(tǒng)的智能檢測和監(jiān)測、故障的實時監(jiān)測。
4結(jié)語
隨著我國工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，原有的傳統(tǒng)的控制方法、控制理念已經(jīng)不能滿足人們的需求，引入和推行先進(jìn)的技術(shù)理論成為必然。機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)是在原有的非智能控制基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上逐步的發(fā)展而言，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制相比傳統(tǒng)的非智能控制基礎(chǔ)而言，其融入了計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制技術(shù)的不足之處，機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用，直接有效地解決了高級線性和非線性問題。
參考文獻(xiàn)：
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