智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)的作用

時(shí)間:2022-10-13 03:41:45

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智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)的作用

隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步,我國(guó)機(jī)電領(lǐng)域的發(fā)展方向轉(zhuǎn)變成智能化、自動(dòng)化、一體化和集成化。以機(jī)械、電子信息等諸多技術(shù)為依托融合,使機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制得以顯著提升,智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著日益顯著的作用。文章從機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制的概念和系統(tǒng)特點(diǎn)入手,探索了智能控制在多領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈,為提升自身競(jìng)爭(zhēng)力,加速企業(yè)轉(zhuǎn)型已成為當(dāng)前企業(yè)的工作重心。近幾年,我國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)已漸趨完善,但實(shí)際操作過(guò)程中仍有一定的弊端,不確定性、多層次性及非線性等在農(nóng)業(yè)及工業(yè)中有一定的存在,給機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)不便。智能控制是為解決上述問(wèn)題產(chǎn)生的,不僅促使機(jī)電一體化行業(yè)快速發(fā)展,還提升了操作效率。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)中的智能控制

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)就是所謂的新興微電子技術(shù),該技術(shù)融合了機(jī)械、信息、電工、微電子、傳感器等,其構(gòu)成包括軟件(通信、微機(jī)及電子技術(shù))與硬件(電子元件、機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備)兩部分。機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品及執(zhí)行系統(tǒng),其構(gòu)成包括信息處理構(gòu)件、電力供應(yīng)構(gòu)件、控制、執(zhí)行及機(jī)械構(gòu)件。總之,機(jī)電一體化系統(tǒng)是一種綜合性的功能化技術(shù),可以高效的降低能源損耗,提高生產(chǎn)精度。1.2智能控制智能控制技術(shù)涵蓋了多個(gè)學(xué)科,如計(jì)算機(jī)、物理、數(shù)學(xué)等,智能控制屬控制理論的發(fā)展階段,彌補(bǔ)了之前的不足和缺陷,能夠解決更為復(fù)雜的任務(wù)與目標(biāo)。智能控制是在計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)等的基礎(chǔ)上從非線性控制方面進(jìn)行的無(wú)人化、自動(dòng)化及智能化控制,是組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要部分,將智能控制應(yīng)用到機(jī)電一體化受到了越來(lái)越多的青睞。應(yīng)用智能化控制能夠顯著降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)與生產(chǎn)成本,提升生產(chǎn)及管控中的經(jīng)濟(jì)收益。

2機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)

一般來(lái)講,可以用以下幾個(gè)內(nèi)容來(lái)概括機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn),具體如下:其一,綜合性特點(diǎn)。機(jī)電一體化系統(tǒng)屬于復(fù)合型技術(shù),其核心內(nèi)容包括控制理論、信息理論及系統(tǒng)理論,機(jī)電一體化系統(tǒng)涵蓋了4個(gè)功能,即管理、控制、機(jī)械、檢測(cè)??偟膩?lái)講,機(jī)電一體化系統(tǒng)就是融合了機(jī)械技術(shù)和微處理技術(shù)并進(jìn)行使用的一種新技術(shù);其二,智能性特點(diǎn)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用使機(jī)械處理表象得以改善,微處理技術(shù)改變了傳統(tǒng)控制方式,使得控制精度提升。儀表與傳感器是構(gòu)成該系統(tǒng)中的主要機(jī)械結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)與設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),控制機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)揮其不同的性能,使機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用更寬泛。通過(guò)系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)射裝置和傳感器收集數(shù)據(jù)及參數(shù),中央處理器接收到數(shù)據(jù)及參數(shù)做智能化處理;其三,完整性特點(diǎn)。系統(tǒng)主要涵蓋了傳感器、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、微處理器、執(zhí)行構(gòu)件等,機(jī)電一體化系統(tǒng)屬于一類較為完善的機(jī)械系統(tǒng),通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并在此基礎(chǔ)上整合多種技術(shù),如智能測(cè)量、微處理及通信技術(shù)等,不斷的融合改進(jìn),促使機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)、設(shè)計(jì)業(yè)、控制領(lǐng)域等提供更好的服務(wù)。

3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

將以科學(xué)技術(shù)為依托的智能控制整合進(jìn)機(jī)電一體化中并使其慢慢代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械操作方式,使得機(jī)電一體化系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展,逐步完成新技術(shù)轉(zhuǎn)型,走向智能化新的領(lǐng)域。智能控制的應(yīng)用簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的操作流程,且控制更為精準(zhǔn),能最大程度降低因?yàn)槿说牟僮髟斐傻牟铄e(cuò)并減少了因此帶來(lái)的生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題,安全性更高。機(jī)電一體化系統(tǒng)作為工業(yè)發(fā)展的基本保障,改進(jìn)并整合了機(jī)械、微電子技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的安全控制目標(biāo),就機(jī)電一體化系統(tǒng)所要完成的目標(biāo)和任務(wù)來(lái)看,發(fā)展智能控制是其實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的必然結(jié)果,智能控制水平對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展有著決定性作用,智能控制的水準(zhǔn)越高,機(jī)電一體化的整體水平隨之越高,反之亦然。近幾年,智能控制已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造等行業(yè)中有了一定的應(yīng)用且成果顯著,智能控制通過(guò)綜合且全面性的控制整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),統(tǒng)一安排并進(jìn)行生產(chǎn)行為,使得各生產(chǎn)環(huán)節(jié)更為緊密,能夠滿足不同產(chǎn)品或相同產(chǎn)品的參數(shù)要求,切實(shí)可行的實(shí)現(xiàn)智能控制,使其真正的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中,體現(xiàn)了智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值,提高了生產(chǎn)效率,從而促使機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠不斷發(fā)展與完善。3.1智能控制在機(jī)械制造過(guò)程中的應(yīng)用分析。機(jī)械制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用中相當(dāng)重要的組成部分,相較于當(dāng)時(shí)的機(jī)械制造技術(shù),機(jī)電一體化系統(tǒng)作為當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù),將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和智能控制技術(shù)有效的進(jìn)行了整合,從而促使機(jī)械制造技術(shù)朝著智能化發(fā)展。智能化機(jī)械制造的使用原理是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行人腦模擬,在人工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量人力,而且生產(chǎn)、加工、挑揀等工序復(fù)雜,人工生產(chǎn)中難免會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò),如產(chǎn)品的合格檢出,生產(chǎn)疏漏等。危險(xiǎn)性高,耗費(fèi)體力等較困難的工作更適合機(jī)械完成。隨著機(jī)電一體化智能水平的提高,機(jī)器替代部分的腦力勞動(dòng),完成制造機(jī)械的過(guò)程。在智能化機(jī)械制造過(guò)程中,為節(jié)約成本,很多東西需準(zhǔn)確預(yù)測(cè),智能控制技術(shù)就成功解決了這一難題,一般通過(guò)智能控制技術(shù)先對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行控制,動(dòng)態(tài)模擬機(jī)械制造實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的情境,其后利用傳感器融合技術(shù)加工并處理采集到的信息,同時(shí)修改并調(diào)整控制模式中的某些參數(shù),整合、然后處理。這些技術(shù)的不斷運(yùn)用,成就了智能控制技術(shù)更好的控制性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性,促進(jìn)了機(jī)電一體化的高度智能化。3.2智能控制在數(shù)控中的應(yīng)用。隨著我國(guó)人才市場(chǎng)的擴(kuò)大以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)的科學(xué)技術(shù)也不斷進(jìn)步與發(fā)展,近年來(lái),智能技術(shù)的發(fā)展尤為耀眼。目前,智能化發(fā)展已經(jīng)邁向了新的臺(tái)階,在實(shí)際的生產(chǎn)中,將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)中的技術(shù)已相當(dāng)成熟,且數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展有極為重要的意義。數(shù)控技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的重要性越來(lái)越高,因此,生產(chǎn)對(duì)數(shù)控技術(shù)的要求也隨之增加,數(shù)控技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不僅需要高效的完成各項(xiàng)智能功能,還需通過(guò)擴(kuò)展、延伸及模擬等方式完成一些新的智能功能,通過(guò)數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能編程、智能監(jiān)控以及對(duì)智能數(shù)據(jù)庫(kù)的建立等目標(biāo),由此可以保證在實(shí)際操作中的機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠通過(guò)智能控制實(shí)現(xiàn)并完成一些目標(biāo)的控制。使用智能控制系統(tǒng)將多個(gè)RISC芯片及CPU處理單元加至已有的數(shù)控系統(tǒng)中促使數(shù)控機(jī)床能更好的對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,提升加工精度。例如,針對(duì)數(shù)控領(lǐng)域中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)不明確或難以確定的算法等問(wèn)題,可以借助專家系統(tǒng)進(jìn)行綜合性解決;針對(duì)數(shù)控現(xiàn)場(chǎng)的出現(xiàn)的某些數(shù)控故障,可以通過(guò)推理規(guī)則進(jìn)行有效的推理,進(jìn)而獲得有效的指導(dǎo)性建議,協(xié)助維修人員對(duì)數(shù)控機(jī)械進(jìn)行修護(hù)等。3.3智能控制在機(jī)器人中的應(yīng)用。智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的綜合性較強(qiáng),包括行為動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、控制與執(zhí)行及環(huán)境感知等,在科技領(lǐng)域中相當(dāng)活躍。隨著技術(shù)的發(fā)展與完善,該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍愈加廣泛,常見(jiàn)于醫(yī)療、國(guó)防、服務(wù)業(yè)、農(nóng)工業(yè)等領(lǐng)域,在救援、搜捕等場(chǎng)所中可代替人類工作,降低人員傷亡。主要類型有家庭機(jī)器人、醫(yī)學(xué)機(jī)器人、軍事機(jī)器人、太空機(jī)器人。智能控制技術(shù)讓智能機(jī)器在無(wú)人干預(yù)的條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,提高了社會(huì)工作效率,加快了社會(huì)發(fā)展進(jìn)程。體現(xiàn)在機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)中的諸多特性,包括非線性、時(shí)變性和強(qiáng)耦。在機(jī)器人控制參數(shù)系統(tǒng)的系統(tǒng)特征鮮明且適于智能控制技術(shù),具多邊變性及多任務(wù)性。根據(jù)目前的智能控制技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,在機(jī)器人實(shí)際操作中,其智能控制技術(shù)主要從4個(gè)方面體現(xiàn),分別是對(duì)機(jī)器人手臂的姿態(tài)以及動(dòng)作進(jìn)行智能控制;對(duì)機(jī)器人行走的軌跡以及行走的路徑和跟蹤等方面控制;對(duì)機(jī)器人的傳感器信息融合和視覺(jué)處理進(jìn)行智能控制;有效利用專家控制系統(tǒng)模擬機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)環(huán)境,實(shí)時(shí)定位、監(jiān)測(cè)并規(guī)劃控制好運(yùn)動(dòng)環(huán)境。3.4智能控制在建筑中的應(yīng)用。智能控制在建筑中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面,包括照明通信系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)水平及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們生活質(zhì)量的水平也得以提升,智能應(yīng)用已成為生活中必不可少的一部分,因此,智能建筑也隨之成為了主流。我們所說(shuō)的智能建筑即為利用信息技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的智能化控制,其中,照明通信系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)是建筑中最常見(jiàn)的智能控制的應(yīng)用。照明通信系統(tǒng)即指照明系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的整合,照明系統(tǒng)一般指通過(guò)新技術(shù)實(shí)時(shí)控制建筑群的照明,控制的內(nèi)容主要包括照明的區(qū)域、時(shí)間、照明邏輯及照明系統(tǒng)的節(jié)能燈方面。通信系統(tǒng)指的是小區(qū)內(nèi)部的互聯(lián)網(wǎng)通訊系統(tǒng),通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶通訊線路的控制與檢測(cè),保證一旦線路出現(xiàn)故障,能夠?qū)€路進(jìn)行智能化的快速檢修,還可進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù),確保通訊系統(tǒng)更加安全與便捷;針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的智能控制,是通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器閉環(huán)對(duì)四季的溫度進(jìn)行模擬,智能的控制并調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)閥,不僅能有效改善了內(nèi)部空氣質(zhì)量,還盡可能的減少了能源浪費(fèi)。

綜上可知,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,為了能夠提供更好的服務(wù),適應(yīng)工作環(huán)境和任務(wù)要求,需要不斷改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)并完成轉(zhuǎn)型。然而,智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用解決了各種操作難題,不但提高了工作效率,還減少了工作人員的體力及腦力勞動(dòng),促進(jìn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)迅猛且快速的發(fā)展并高效的轉(zhuǎn)型,使其有了質(zhì)的飛越,有助于長(zhǎng)遠(yuǎn)健康的發(fā)展。

作者:邊金田 單位:鄂爾多斯理工學(xué)校