機電一體化中智能控制策略探討

1、機電一體化中智能控制策略探討  當下，越來越多行業(yè)領域的機械設備浮現(xiàn)出機電一體化的發(fā)展態(tài)勢，這無疑是實現(xiàn)其自動化、智能化與人性化的一大途徑。而智能控制作為機電一體化系統(tǒng)的核心技術，必定會影響其應用實效。故在此結(jié)合智能控制的特點和類型，就其在機電一體化中的應用策略加以探討，希望有助于智能控制領域健康發(fā)展，并提升機電一體化的智能化水平。    近年來，融合了多種先進技術的機電一體化系統(tǒng)得到了蓬勃發(fā)展和廣泛應用，為社會生產(chǎn)生活創(chuàng)造了極大的便利，這顯然離不開智能控制技術的重要作用。因智能控制技術可有效解決非線性、時變性、多層次性等控制領域的復雜難題，利于機電一體

2、化系統(tǒng)的可靠運行。故希望通過對機電一體化中智能控制策略的探討，對推動兩者協(xié)調(diào)發(fā)展有所助益。    智能控制技術綜述    智能控制是目前控制領域的研究重點和熱點，簡單的講，其是以自組織、自適應、人機系統(tǒng)、Petri網(wǎng)等智能理論為基礎，以計算機、網(wǎng)絡通信、控制技術等為平臺，然后在無人干預的條件下，由智能機器獨立、自動控制系統(tǒng)設備完成既定目標。    而智能控制技術之所以在機電一體化系統(tǒng)中廣泛應用，并發(fā)揮著日益重要的作用，與其自身特點有直接關系，如變結(jié)構(gòu)、非線性較高，核心多為高層控制，任務要求較為復雜，控制模型相對不確定，組織功能、適應能

3、力、學習功能極深等，這些均為其發(fā)展和應用提供了優(yōu)良契機。具體而言，當下的智能控制系統(tǒng)主要涉及下述幾類：專家系統(tǒng)，馬上專業(yè)知識、控制技能、專家經(jīng)驗等匯合至專門的數(shù)據(jù)庫，然后依據(jù)程序指令進行運行操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，相對而言，有用性較好；神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，即基于神經(jīng)細胞、人工神經(jīng)元等實現(xiàn)分布處理、非線性映射、人工智能模仿等功能，具有較強的自組織、自適應和并行處理的特點，在機電一體化中的應用最為廣泛；分級控制，即以自組織和自適應為前提，執(zhí)行相對獨立的組織、執(zhí)行、協(xié)調(diào)等控制功能；模糊控制，即專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的集合體，有助于控制技術智能化和模糊邏輯功能的提升。    機電一體化中

4、的智能控制策略    機電一體化為自動化領域發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)良契機，而智能控制技術又為機電一體化提供了有力支持，故兩者的融合發(fā)展則為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下了堅實基礎，故探討機電一體化中的智能控制策略十分必要，下面就其加以重點分析。       在電力電子領域中引入智能控制技術，既有利于優(yōu)化電子器件制定，也有助于節(jié)約設備運營成本，其中在電流控制技術中的應用最具代表性。如涵蓋發(fā)電機、電動機、變壓器等在內(nèi)的電機電器設備，無論是規(guī)劃制定、投運生產(chǎn)，還是運行控制、日常管理，都具有較強的復雜性，假設引入智能控制技術，可基于遺傳算法對設備進行制定優(yōu)化

5、，可大大節(jié)約計算時間和成本費用，并保證制定方案科學先進、經(jīng)濟合理，同時運用模糊專家和神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，可基于電子設備運行狀態(tài)實時信息對設備故障進行快速診斷和控制，進而降低故障影響，保證系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定。      機械制造是機電一體化系統(tǒng)的重要構(gòu)成，故其采納智能控制技術也是必定選擇，如此一來，其便可以通過改善機械設備的故障自我診斷能力，以提升工作效率和質(zhì)量。具體的講，就是依托于計算機、信息等技術工具，動態(tài)模擬制造過程，此時可借助神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊數(shù)學等智能理論經(jīng)傳感器對采集的信息進行預處理，結(jié)合Then-If逆向推理用于優(yōu)化控制參數(shù)和模式，針對殘缺不全的數(shù)據(jù)信息

6、，可基于模糊理論借助外環(huán)決策制定合理的控制動作，如神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)便可憑借較強的學習功能對其加以科學處理，進而提升機械制造控制活動的效率和精度。目前監(jiān)控、預報、故障診斷、自我維護以及機械操作、控制與管理的集成是機械制造智能控制的研究熱點。    2.3.將智能控制應用于工業(yè)生產(chǎn)工程        將智能控制應用于工業(yè)生產(chǎn)過程管理中也有其自身的意義所在，那便是有效解決傳統(tǒng)控制模式的復雜問題，保證工業(yè)生產(chǎn)過程有序開展，但其應用一般分為局限級和全局級。其中智能控制的局限級側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡和專家兩類控制器的智能控制，通常限于為工業(yè)生產(chǎn)過

7、程中局部單元的控制器進行調(diào)整和控制，如參數(shù)整定、自適應調(diào)整、處理復雜的控制問題等；而全局級則是相關于整個工業(yè)生產(chǎn)過程而言的，主要用于處理操作異常、診斷控制過程存在的故障等，以便于提升操作工藝的效率和質(zhì)量。       信息技術在蓬勃發(fā)展的同時，也推動了數(shù)控領域與智能控制的互相融合，因為機電一體化的繼續(xù)發(fā)展需要更高水平的數(shù)控技術為基礎，而引入智能控制技術可進一步為其提供重要保證。如在模具制造、機械加工等數(shù)控技術領域中，加工環(huán)境的感知、網(wǎng)絡通信制造的實現(xiàn)、加工運動的推理等相關能力是對數(shù)控技術的高新要求，而融入智能控制技術，可使其智能編程、監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建等目

8、標變?yōu)楝F(xiàn)實，其中借助模糊控制處理模糊問題用于優(yōu)化機械的加工過程，以及借助專家系統(tǒng)可用于解決不明確的結(jié)構(gòu)問題等已初見成效。       機器人是一個充滿不確定性、非線性且十分復雜的系統(tǒng)，這顯然與智能控制特點相符，故將其應用于機器人領域利于其自身優(yōu)勢的彰顯，但從某種意義上說，機器人更是驗證智能控制技術是否可行的試金石。其應用主要體現(xiàn)為：機器人軌跡規(guī)劃的智能控制策略主要采納了專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，用于控制其傳感信息的融合、視覺處理、手臂姿態(tài)、主要動作等，其中在環(huán)境建模、自我定位、監(jiān)控檢測等方面已得到驗證，日后的研究重點在于使其速度、位置、

9、等狀態(tài)變量趨于理想軌跡。    機電一體化中智能控制的發(fā)展趨勢    由上可知，專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等智能控制技術的應用在機電一體化自身性能的完善、工作效率以及安全可靠程度的提升中發(fā)揮了不容忽視的效用，這是毋庸置疑的。但是在科技力量的推動下，機電一體化會不斷進步和發(fā)展，到時其面臨的環(huán)境會隨之復雜，碰到的問題也會更多，假設智能控制技術停滯不前。必將會慘遭淘汰，制約機電一體化的順利發(fā)展，這就要求我們切實做好下述工作。       現(xiàn)行的智能控制技術還存在亟待解決的難題，如局部與整體的隔開、微觀與宏觀的

10、分開、應用與理論的脫節(jié)等，可見人工智能控制研究所面臨的實際困難遠遠大于預期設想，因此我們應積極探究更新的理論架構(gòu)，如規(guī)范描述控制知識和系統(tǒng)的標準，系統(tǒng)、完整的研究智能控制的動態(tài)性、魯棒性、穩(wěn)定性等，以此為大力發(fā)展智能控制技術奠定有力基礎。       智能控制技術假設要取得質(zhì)的突破，就必須找到技術集成的新方法和新途徑，除了結(jié)合信息、控制、系統(tǒng)等理論外，還應進一步加大與計算機圖形學、過程控制、認知科學、并行處理、機器人學等知識的融合力度，唯有如此，才會擁有更高的應用價值；在此基礎上，研發(fā)更加完備、成熟、高效的應用方法，其中軟件系統(tǒng)尤為關鍵，要求其可以科學合理的描述不同的控制過程，制定的程序語言既通用又具有獨立的任務等，而應用方法則要注重強化對環(huán)境和傳感信息的解釋性能，改善模塊轉(zhuǎn)換、信息識別和處理能力，提升控制的實時性和運行的高效性等。  &