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论智能控制与机电一体化的有机融合

发布时间:2015-10-07 10:39

摘 要:随着科学技术的不断发展和进步,智能控制和机电一体化的发展越来越成为一项重要内容,所以将两者进行有机融合是决定我国技术未来发展的重要因素。本文就是在这种背景下,通过研究智能控制的基本概念内涵,以及智能控制系统的类别形式,分析其与机电一体化有机融合的必要性,探讨智能控制是如何应用在机电一体化中的。

关键词:智能控制;机电一体化;有机融合

     当今科学技术的不断进步,智能控制和机电一体化也在不断发展,而且两者之间的相互关系也在不断地进行融合,随着机电一体化技术的不断应用,对其实际应用要求也在逐渐提升。智能控制就是在这一环境中不断发展与完善的,在机电一体化发展的大背景下,本文着重强调智能控制在此影响下与机电一体化的有机融合。
一、智能控制和机电一体化的概念介绍
     (一)智能控制的概念内涵
     智能控制是指将人工智能、信息论、自动控制和运筹学等相关学科的研究成果进行综合的发展形成的具有针对性的控制理念,主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的,为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间,解决了传统控制无法实现的发杂系统的控制。也就是说,智能控制要求实现无人控制,要在人力控制因素上大量减少对人工的使用,是一种完全自动化的技术。
     (二)智能控制系统类别形式
     1.分级控制系统。分级控制又称“分级递阶智能控制”,该控制的运行主要依靠自适应控制、自组织控制等前提条件。在分级递阶智能控制中涉及到3 个方面,即:组织级、协调级、执行级,每个级都有自己的作用。
     2.学习控制系统。对于人类大脑而言,学习是智慧能力的表现形式。学习控制系统一般通过对内部结构进行辨别、认知、调整后,利用对信号的循环输入和数据处理来保证良好的运行效果。学习控制系统还能结合一些非预知信息进行自动控制。
     3.专家控制系统。该智能系统实际上是将人的经验、知识、技能融合在计算机系统中的一种形式。其根据对应的程序指令运行操作。在专家系统中,常常囊括了很多理论知识,这就为智能系统在处理实际问题时提供了帮助,让处理结果具备诸多高性能。
     4.神经网络系统。目前,运用最多的则是人工神经网络控制系统。这种智能网络结构形式主要运用了神经细胞、人工神经元等构成的模式。智能控制与模仿真人是神经网络系统的主要功能,该系统是现代技术研究领域中的新课题内容。
     (三)机电一体化系统中的智能控制
     机电一体化系统中,智能控制的主要特点是对环境的识别和符合的识别上,而在传统的控制技术中,则主要是对运动学方程以及函数等数学模型进行描述,在这一点上,智能控制有了很大地改变。另外,智能控制能够实现混合控制形式,不但能够实现传统控制技术中的主要技术特点,而且能够实现开闭环控制及定量控制等手段,大大地提高效率。

二、智能控制与机电一体化融合的必要性
      从20世纪末开始,世界上许多国家的机电一体化技术已经有了智能控制发展的新阶段。这些发展取得了巨大成果。其一,把先进的通信技术和光学技术等应用到机电一体化中,使得加工技术得到了很大的提高,其精细度更加深入,而且随之而出现了诸如微机电一体化和光电一体化等最新的技术结构;其二,对于机电一体化的研究也更加深入了,对于机电一体化的系统研究,如其系统建模分析、设计和集成等方法,而且在机电一体化学科体系上的研究也更加深入了。另外,机电一体化的应用也更加广泛,在神经网络技术和人工智能控制以及光纤技术等很多的创新领域都得到了广泛的应用和发展。这些表现都说明了机电一体化技术的发展具有广泛的应用价值和发展空间。
      机电一体化的未来发展是以智能化作为主要方向的,智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。而且智能控制目前已经被用在很多方面,包括各种行业,凡是能够使用机电一体化的地方,都能够与智能控制技术相结合。
三、智能控制对机电一体化的影响
     (一)能够优化控制效能
     由于智能控制能够实现的功能非常全面,特别是在模块化设计中,剪裁性的应用也比较广泛。所以,机电一体化中结合使用智能控制技术,能够使智能控制实现的功能在机电一体化中顺利实现,这样就能够保证机电一体化系统达到原有设计目的。
     (二)可以提高加工精度
     与旧的系统相比较,智能控制系统融合了各种高速芯片与交流数字系统,促使机床实践的精度得到了大大的提高。数控机床中的核心技术指标就是其加工精度,精度是决定机床产品是否合格的最直接的影响因素。
     (三)对程序的控制有效性
     操作程序是系统运行的主要指令,根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果。所以程序的有效控制是智能生产的核心与关键。
     (四)能够较好地改进生产方式
     智能控制在生产实践体现最为明显的作用是,缩短加工实践、优化操作的流程,最后实现复合式的加工生产方式。借此来满足了多控制加工的需要,可以有效的减少人工操作的次数,加工程序的优化得到了更大的满足于体现。
四、智能控制与机电一体化融合的具体体现
     (一)智能控制与数控领域的融合
     数控是从属于机电一体化的领域,主要应用于模具制造、机械加工等行业。数控技术是一种全新的技术,由于其主要应用于机械加工以及模具制造等方面,所以对智能控制技术要求也比较高,在加工运动推理和决策等方面要求具有一定的延伸性和模拟性,在网络通信制造能力方面则要求其扩展的知识处理功能。智能控制技术能够有效的弥补经典控制理论可能带来的多方面的不足,如信息模糊等状况,这样就能使最终效果达到最好。
     (二)工业生产中应用智能控制
     智能控制应用在工业生产中能够极大地提高工业生产效率。在工业工艺过程中,如专家控制器和神经元网络控制器等控制器的设计中,就可以引进智能控制。工业生产过程是一个庞大复杂的生产过程,单单利用人工是难以完成的,对整个工艺的操作和控制、以及对整个过程故障的诊断等都需要智能控制的参与,而且智能控制在未来的工业生产中将占据绝对主导地位。
     (三)智能控制在交流伺服系统中的运用
     在机电一体化产品中,伺服系统是其主要组成部分,而伺服系统的合理性将决定产品的最终质量、性能等,而伺服系统又是一种非常复杂的整体结构,所以其参数的改变非常频繁,容易受到各种因素的影响,这就容易导致很多不确定的因素 ,而智能控制能够减少这些不确定因素,使交流伺服系统更加稳定的工作,所以把智能控制应用于交流伺服系统中,能够有效地促进交流私服系统的工作效率。
     (四)智能控制在机械制造中的应用
     在现有的机械制造中,人力占据了很重的一部分,但是随着现代科技的发展,这越来越不符合时代的要求。机械制造的未来发展方向是智能化的新技术方向,所以,应当按照现在的现实情况把原有的经典机械理论和现代的计算机技术以及智能控制技术进行有机结合,这样能够是机械制造效率和准确度都大大提高,而且同时能够节省很大一部分人力。
     总而言之,智能控制是未来的发展趋势,而机电一体化也是未来的发展趋势。智能控制的发展并不同于机电一体化,两者虽然有着某些区别,更重要的是两者之间存在着重要的联系,所以智能控制和机电一体化的相互融合也将成为未来的发展方向。在科学技术不断进步的今天,采用适当的方法做到使智能控制和机电一体化之间的相互融合是决定我国科技发展的重要内容。
     参考文献:
     [1] 左武峰.试探机电一体化技术未来的发展[J].中小企业管理与科技.2010(6).
     [2] 杨琴.机电一体化的研究现状与发展趋势[J].农机化研究.2009(19).
     [3] 汪伟珍.人工智能技术在数控系统中的应用研究[J].现代控制技术.2009(17).

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