智能控制在機電一體化系統中的運用

陳炳良

[摘 ? ?要]智能控制是指不需人工進行干預的情況下，機械化智能機器即能依照自主指令完成相應任務。并通過計算機對人類思維活動進行模擬，從而促進智能控制效率的大幅提升。文章介紹了智能控制的基本特征及智能控制在機電一體化系統中的運用，并結合實踐經驗，分析了智能控制在機電一體化系統中的具體運用，為我國機電行業的更好發展提供了建議。

[關鍵詞]智能控制;機電一體化;具體運用a

[中圖分類號]TP273.5;TH-39 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Application of Intelligent Control in Mechatronics System

Chen Bing-liang

[Abstract]Intelligent control means that mechanized intelligent machines can complete corresponding tasks according to independent instructions without manual intervention. And simulate human thinking activities through computers， so as to greatly improve the efficiency of intelligent control. In this case， this paper first discusses the basic characteristics of intelligent control， summarizes the application of intelligent control in mechatronics system， and analyzes the specific application of intelligent control in mechatronics system combined with practical experience， in order to provide suggestions for the better development of China's Mechatronics Industry.

[Keywords]intelligent control; mechatronics; specific application

1 智能控制的基本特征

在當今社會，智能控制具有廣闊的應用場景，在機電一體化系統中運用智能控制，能夠實現設備的自我驅動，從而促進機電一體化設備更高效率地完成復雜問題。智能控制的發展已經由此前的簡單控制向多學科交叉控制方式轉變。相比于傳統控制方式，智能控制在非線性特性控制、高層核心控制等領域獲得了較大發展。智能控制核心主要由高層進行合理控制，并具備組織性特點。與此同時，智能控制器具備非線性特征，并可落實多樣性方針的高性能需求，同時具備總體尋優性特征。

2 智能控制在機電控制系統中的應用

智能控制涵蓋學習操控系統、遺傳算法及進化核算操控系統、分階梯操控系統、專家操控系統、人工神經網絡操控系統等。應用智能控制技術，能夠大幅提升工業生產過程中的生產質量與生產效率。同時智能控制系統具備組織性、構造性、避免交叉性等特征，能夠更好符應時代對工業發展的長期要求。相比于人工控制來說，在精確性上大為提升，能夠更為高效地處理人工管理控制缺失的問題，同時能夠打破時間、空間壁壘，完成全天候、多層次、全方位的不間斷遠程控制，能夠大幅縮減管理流程，降低管理成本、縮減機電管理對人員健康的危害。智能控制系統，正在日漸推動機電一體化的不斷發展。

3 智能控制在機電一體化系統中的具體運用

3.1 智能控制系統的整體技術分布及在機器人領域的應用

從類別形式上劃分，智能控制系統大體可分為兩類。①專家控制系統，專家控制系統指的是將專業的知識經驗，在計算機系統中予以錄入，并將輸入信息與技能信息相融合，根據相應輸入情況運行指令，促進系統運行。在專家控制系統建立過程中，需要較為龐大的理論體系，完備的相關理論能夠讓智能系統在對問題進行處理時，有更多參照，以便達到更為高效的處理效果。②分級控制則又被稱為“分級遞階智能控制”，這一控制系統的運行工作，建立在自組織控制、自適應控制等前提條件下，這一分級主要涉及到執行級、協調級、組織級3個方面，各級均有自身的獨屬作用[1]。伴隨著智能制造技術的逐步發展，機電一體化系統在機械領域有了更為普遍的應用，各式各樣的機電一體化設備正在逐步對人工進行取代，促進機械制造行業的愈加成熟化、自動化。而隨著計算機技術和軟件技術的同步發展，計算機輔助技術、機械制造理論、機械制造工藝正在日漸成為一個整體，在智能控制的統合下共同發揮作用。智能制造系統的特征是，以計算機系統取代部分人力設計工作，借助神經網絡理論及模糊數學模型，對生產環境和生產流程在最大程度上進行建模，以便盡可能使機械制造產品與社會需求相符應。

專家系統具備的控制特點，在智能化的計算機程序中被充分體現。系統以數據分析為基礎，并結合相關經驗及數據庫的有關信息，對生產環節可能存在的突發故障進行有效控制。專家系統在解決方案的確定上能夠達到最佳水平，借助專家系統，智能化系統能夠實現對機電的多方面控制，尤其在故障處理過程中發揮重要作用，對于確保設備處于穩定的工作狀態意義重大。而在專家系統的具體應用過程中，系統控制會通過故障緊急程序發揮必要作用。在設備發生故障時，專家系統將以故障警告的方式，對管理人員進行必要提醒。其對故障類型的分析處理流程，彰顯著智能化的基本特點。專家系統的有效介入，使得機電設備的故障問題，能在顯露后迅速得到處理。當下在我國的諸多行業，均對機器人技術進行著應用。而在機電一體化系統的持續推進進程中，機器人技術則是當今同樣被大為應用的智能控制技術之一。在相關技術體系內，模糊控制是推動機器人技術進一步走向成熟的關鍵。能夠執行多樣化操作機能的機器人技術，在現今的工業發展過程中，已經得到大規模普及，并逐步成為促進機電一體化建設效率提升的有效要素。工業機器人技術正在隨著科技體系的整體進步，日漸發生顯著變革。

3.2 智能控制系統在建筑工程、煤礦作業、鋼鐵等工業領域的應用

社會城鎮化的發展與建筑工程建設密不可分。這一工作中應用智能控制，能夠促進建筑工程技術的進一步發展，并盡可能規避人身及生命財產損失風險，促進不安全因素的有效消除。在建筑工程施工地理環境較為特殊時，應用智能識別技術，能夠有效識別地下未知領域，并可將建筑工程的有關參數進行錄入后，以計算機系統開展模擬測算，從而實現對建筑材料強度、承載力、重量的有效模擬評估，實現精確測算基礎上，對建筑現場的模擬仿真及較為精確的遙感控制，保證建筑工程質量能夠得到合理提升。智能控制技術同樣被大規模應用在建筑工程領域，其具體應用環節主要體現在下述幾個方面。①對建筑室內空調的智能控制，基于對空調在不同季節使用模式及風閥等基本內容，智能控制技術依照比例積分調節器進行閉環互利，應用類似的智能控制方式，一方面能夠有效優化室內空氣質量，另一方面能夠對能量進行有效節約。②對室內照明系統的智能控制，這一功能的實現主要將計算機、通信系統展開聯網，再通過對照明時間、照明邏輯展開對照，以促進對室內照明的智能化控制，這些工作有助于建筑工程效果及質量的持續提升。

隨著科學技術的不斷升級迭代，在機電一體化領域，對數控技術的要求迅速增加，要求數據技術在能夠勝任必要職能操作的基礎上，還能夠具備延伸、模擬、擴展等更多功能，能夠落實智能操作、智能編程、智能監督等一些列工作。智能控制在煤礦機電一體化系統中，同樣得到了大規模應用，煤礦機械作業的情況通常較為惡劣，在大多數時間里，均是在井下開展工作，得井下環境對煤礦中機械設備的運行狀況，構成著主要影響。在情況嚴重時，還會受到各類沖擊及采煤震動的影響，這需要煤礦機械能夠對環境需求進行適應，以此促進煤礦企業生產質量的提升。而智能化技術的大規模應用，則能夠有效降低井下作業危險程度，促進煤礦開采工作安全性的提升。在煤礦的開采過程中，由于井下的開采環境較為復雜，有著多重的影響要素，而具體操作流程又多在地下完成，因此具有較高的難度系數。在對煤礦進行開采時，需確保機電一體化系統具備較高的安全性和可靠性，并需在較大程度上實現能耗降低和環境保護。當下在煤礦生產領域，機電一體化技術主要在微機及通信過程中得到應用，并可實現對煤礦作業情況的遠程監控及發生危險時的自動報警。

在煉鋼技術領域，智能控制的機電一體化技術同樣有著大規模應用。鋼鐵工業作為我國社會生產的必要支撐，當下鋼鐵工業的主機電一體化系統以計算機處理器作為核心元件，有機集成了儀器儀表、計算機系統、控制設備等各類技術，從而促進了機械設備工作效率的有效提升，同時也有助于設備使用壽命的大幅加強。當下的技術條件下，煉鋼技術正在將微處理技術、通信技術有機結合，并持續促進鋼鐵企業的合理發展。而智能控制在監控技術領域的應用，則是確保突發危險時能夠實現有效應對的必要方向[2]。在機械設計的制造工作中，難以避免會出現突發問題，如何對突發問題進行有效解決，進而將事故損失降低到最低，是機械設計工作最終的目的。而監控系統的大規模推廣，能夠更為準確高效地助益工作人員確定問題發生的原因及過程，從而高效地對問題進行處理。在設備突然有故障發生時，應當盡可能及時地了解情況并對設備運行狀態及時停止，以避免更為嚴重后果的發生。這時為對突發問題進行解決，在監控技術方面應用智能化機電一體化技術，便可滿足對故障的實時處置需求。并可對機械設備運行狀態進行實時監控，同時能夠自動及時地處置相應問題。機電一體化技術在監控系統中的應用，促進了設備工作效率的有效提高，降低了設備運行中的故障發生風險，從而為機械設計制造提供了更為充分的保障機制。

3.3 智能控制系統在機械制造方面的應用及創新發展方向

機械制造也是機電一體化的重要組成，當今機械制造技術對計算機技術及智能控制技術進行了有效融合，借助應用相關技術，能夠促進機械制造的進一步高效發展。智能控制技術能夠逼真地還原人制作機械的動態過程，并可通過傳感器融合方式，預先處理收集而來的信息，并可對有關控制模式中的必要整合，有效進行修改，以此促進機械制造效率的累進式提升。智能控制技術在機械制作系統、機械故障診斷等方面，都能夠有效發揮監督及控制作用，還能夠基于邏輯相符的有效信息，開展智能化學習。智能控制機電一體化的發展，大體表現在下述幾個方面。由于傳統機械設計及制造過程中人工成本較高，且有設計標準難以控制、設計資源被大量浪費的情況發生，產品的基本質量及效益同預期效果并不吻合。而伴隨信息技術的迅速發展，智能化機電一體化系統已經日漸成為機械設計與發展的主流趨勢，在可見的未來，機械生產與設計工作將進一步朝數字控制的方向進行轉變，從而搭建起更為成熟的機電一體化技術體系。機電一體化技術智能化水平的進一步提升，將大幅提高我國機械設計制造工作的自動化水平，進一步促進工業生產效益的提升。

機電一體化技術作為科技持續發展的綜合技術，在當下的自動生產設備領域，機電一體化模式被普遍應用。其優點大致可劃分為兩個方面。

（1）對生產力的大幅提升，并依照智能化、自動化技術，以技術人員提前設置的機器設備流程作為基礎，進行設計制造工作。這一過程中，基本不需要人力介入，機電一體化技術實現了人力、財力、物力的整體節約，促進了生產時間的壓縮和生產效率的提升，進而實現了更高的經濟效益。

（2）能夠對安全事故進行有效預防，在傳統工業制造生產過程中，需有大量工人參與，不當操作、機器隱患等各類原因，均使得安全事故時有發生。不僅造成了生產環節的拖延，還加劇了人力成本的投入。借助智能化技術及機電一體化技術，生產過程能夠大體實現全自動操作，生產實踐遠離了危險的生產環境，而是更多轉移到了更為安全的后方。這樣的轉變，促進了安全性能的提升，也促進了經濟效益的有效提升。

智能化機電一體化技術的創新，首先體現在對產品原材料的創新應用上。在對材料進行選擇及應用時，將會對環保、性價比特性更為注重。這要求實踐過程中依照產品特征，優先對性價比高、環保、輕便的材料予以選用，從而促進機電一體化產品的高質量發展。例如具備創新型的智能、高分子、納米等相應材料，因為具備輕便、耐磨、耐用等特性，同時與綠色環保需求相符合，又具備可回收性特征，因此可良好應用在機電一體化系統中。其次是在產品功能及產品造型的創新，機電一體化應當對產品造型美觀性予以持續優化，以便實時與大眾審美相匹配。智能化技術在這一方向上發揮著中心作用，并需確保審美、造型同預定功能相互結合，在這基礎上，盡可能做到功能的多樣性及全面性。而在產品控制領域的創新上，由于機電一體化產品通?；诠庾?、電子等現代技術，并持續推動產品控制的高效自動、安全便捷發展，智能控制應當致力于對傳統設備操作冗雜的問題進行整合，以達到有效節約人力、規避人工操作帶來的危險的目的，促進工業生產效率的進一步提升。

4 結語

智能控制技術實現了機電一體化系統的整體優化，能夠有效促進機電一體化技術體系的更為合理應用?？稍诒O控、鋼鐵生產、煤礦開采、建筑工程、機器人等領域發揮綜合作用，能顯著提升機電一體化工作的運行效率。

參考文獻

[1] 王怡.論述智能控制在機電一體化系統中的運用[J].科學技術創新，2015（23）：20.

[2] 石其行，段貴華.淺談智能控制在機電一體化系統中的運用[J].建材發展導向，2020（14）：1.

[3] 華懿瑋.淺談智能控制在機電一體化系統中的運用[J].中國設備工程，2020（6）：2.