智能控制技术在机电控制系统中的应用

智能控制技术在机电控制系统中的应用

发表时间：2017-05-27T10:45:32.617Z 来源：《电力设备》2017年第5期作者：张亚东

[导读] 本文分析了智能控制在机电控制系统中的应用情况，提出进一步发展智能控制需要解决发展对策。

（河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂河南洛阳 471003）

摘要：智能的控制是根据非线性的控制能力操作在工程上无法用数学的计算方式准确描述和计算的复杂问题，在当今的机电系统控制中，智能控制是主要的控制形式之一，广泛运用于多种机电控制系统中。本文分析了智能控制在机电控制系统中的应用情况，提出进一步发展智能控制需要解决发展对策。

关键词：智能控制；机电控制；发展对策

智能控制在数字模型以及非线性等实际的工作操作中成为了精确性、系统性的操作工具，对智能方案的选择上有很多的因素需要思考，如果选择优化的智能控制方案，如何充分地考虑到方案中对于控制器简便性的购买以及控制器在难易程度上的搭配；为了提升其使用的便捷性，在人机的交互控制上以及相关的控制界面中如何科学合理地进行设计等。这些问题都是目前在智能控制技术上需要思考并解决的，相信随着科学技术的不断发展，这些问题将会逐渐被解决，智能控制技术在机电控制系统中的应用范围更为广泛。

一、智能控制技术的定义

当我们对智能控制技术在机电控制系统中应用进行研究的时候，我们先来简要的了解一下什么是智能控制技术。所谓智能控制技术，是在非线性控制能力和数字计算方式，进行工程智能化控制和操作，智能控制作为机电系统控制中的一种主要的控制形式，并越来越引起人们的重视，开始被运用到更加广泛的领域当中。

二、智能控制在机电系统中的应用分析

机电系统的智能控制涉及的领域很广，从应用和研究现状的角度来看，主要表现在以下几个方面。

1、工程机械的智能控制。把智能控制技术应用于工程机械领域，不但能够提高工程机械各种故障的自我诊断能力，提高了工作效率和工程质量，解决了传统控制力一直无法很好适应多变复杂对象的难题。在一些特殊工况下，如高温、严寒、高空、辐射、水下和地下等工况，可以代替施工人员进行智能化、高质量的施工。目前，智能型救灾工程机械已成研制热点，可以设想，在未来的救灾中，会出现很多的无人驾驶救灾工程机械。

2、控制策略。智能控制技术可以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。由于机器的作业类别不同，不同类别机器的控制目标和控制策略也不相同，例如，挖掘机的智能控制目标为“节能环保、提高作业生产率”；而压路机的目标为“提高路而压实质量和压实效率”。

3、工程机械智能化的趋势。目前，工程机械的智能化主要体现在以下三个方面。1）工程机械单机集成化操作与智能控制技术，工程机械集成化操作与智能控制技术包括：电液控制自动换挡变速器技术、机电液一体化控制技术、负荷传感全功率控制技术和可编程控制与无人操作技术等。其中，无人驾驶技术也是工程机械的一个发展方向。2）工程机械的智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术，电子监控与故障诊断技术主要是指对工程机械进行在线的智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护，实现工程机械的监控与故障诊断数字化、自动化和智能化。国外有关研究内容及其今后的发展方向主要体现在智能化的电子监控系统、多传感器融合技术和故障。3）基于网络的机群集成控制与智能化管理技术，在高等级公路路面施工项目中，由于施工机械品种及数量较多，各种机械的运行状态具有一定的随机性，施工项目的最优配置一直是实际施工中未能解决的问题。当前，基于网络的机群集成控制与智能化管理技术应用在大型工程项目显得十分迫切。该项技术包括：机群优化配置、智能调度、协同控制及数据通信技术等。

4、机械制造中的智能控制。智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科的互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。机器智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业，一是整个制造过程的智能化，首次提出取代人的部分脑力劳动作为主要目标，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力；二是信息和制造智能的集成与共享，强调智能型的集成自动化。在现代先进制造系统中，需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或者无法预测的情况。智能控制技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。例如，模糊控制在焊接过程中用于焊缝跟踪、焊接质量及控制焊接设备、汽车工业的模糊控制变速发动机、食品挤出机模糊控制系统、数控铣床的智能控制系统等。

5、机器人智能控制。机器人智能控制机器人学一直是智能控制的一个重要应用领域。尤其是近代工业机器人和智能机器人的长足发展，使得新型智能控制技术渗透到机器人学研究的各个方面。采用人工神经网络、模糊控制和专家系统技术对机器人进行定位、环境建模、检测、控制和规划的研究已经日趋成熟，并在多个实际应用系统中得到验证。智能控制技术也应用于机器人传感器信息融合和视觉处理方面。机器人动力学的时变、强耦合和非线性特点，使得运用传统控制方法来驱动机器人存在很大的局限性，尤其对多关节、复合肢体的机器人，其关节耦合关系和非线性模型使得利用一般控制方式无法达到较好的运动效果。而神经网络强大的自学习和非线性映射能力使得它在机器人动力学上得到广泛应用。

6、工业过程中的智能控制。许多工业连续生产线上，例如化工、家电、冶炼、材料加工、轧钢、烟草生产、粮食储备等。由于在这些行业里，生产过程和工作机理往往较为复杂，个因素间相互交织、联系紧密，即耦合较严重，而且还受环境变化的影响，因此对系统的运行情况的相关信息了解的较少，那么，用传统的自动控制技术就很难达到控制目标，而智能控制技术的控制对象就是以上所述的种种复杂情况。

三、发展智能控制应用与对策

虽然智能控制理论与技术这些年来取得了长足的进步，但是就整个理论体系来说还不够成熟，发展智能控制有以下几个问题需要解决。

1、智能控制应用的研究要寻求更成熟的理论指导，由于智能控制理论建立至今不过短短十几年时间，虽然已经建立起了基本框架和理论思路，但就其作为一门学科而言，还远未成熟。如果没有严格的科学的理论指导，盲目的应用是不会取得持续的成功。

2、建立正确简洁的控制目标。由于智能控制的控制目标是复杂多变的，其数学模型要么不易建立，要么很复杂，这就对控制策略和控制方法提出了较高的要求，也使控制策略的实现变得愈加困难。也就是说，控制目标越名确，数学模型越简单，也就越容易实现智能控