机电一体化系统中的智能控制技术

机电一体化系统中的智能控制技术【摘要】智能控制技术的产生与应用标志着机电一体化控制技术的发展提升了一个新的台阶，其中神经网络是一种能够解决文化知识传达与表现、联想创新记忆、推理学习与研究甚至是复杂社会现象的复杂难题的统一标准模型，模糊控制在许多领域产生了广泛的应用如机器人控制、家电控制、交通控制以及生产过程控制等等。

【关键词】智能控制技术；机电一体化；应用

1、简述智能控制技术

智能控制技术（ict：intelligent control technology）是控制理论发展的一个新高度，开创了控制理论的新时代。智能控制技术解决的对象主要是那些用无法用传统方法解决的复杂系统的控

制问题。“智能控制”指的是在无外界因素干扰的情况下能够自主地驱动智能机器来实现控制目标的自动控制技术。常用的智能技术主要包括模糊逻辑控制，神经网络控制，学习控制，专家系统，分层递阶控制等等。以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为，例如：自学习、自适应、自组织等等。它主要用来解决工程上难以用数学方法精确描述的、随机的、模糊的、复杂的、柔性的控制问题。此外，工程机械中也经常应用智能控制系统，其深度和广度也是不可小觑的。

2、智能控制系统类别形式与特点

目前智能控制系统的应用已经相对普遍了，那么当前采取的智能控制系统都有哪些呢？

2.1分级控制系统

分级控制系统又称为分级阶梯控制系统，是美国普渡大学提出的控制理论。它的理论是在自适应控制和自组织控制的基础上提出的。它由低到高分为组织级、协调级和执行级这三个级别。具体情况如下所述：

1）执行级：根据上级发出的命令，执行确定的某些动作，并完成组织分配的各项任务。

2）协调级：此级由控制管理分层和控制监督分层组成。主要负责协调各项任务，以保证各项任务得以高质量完成。

3）组织级：它是通过用户和人机接口进行交互，执行最高决策的控制功能，对协调级和执行级的任务进行组织，监视并指导协调级和执行级这两个级别的行为。

2.2学习控制系统

学习控制系统是通过对内部结构进行判别、认知和调整后，利用对信号循环输入以及数据处理来保证良好的运行效果。它是一种自动控制系统，能在运行过程中逐步获得受控过程以及环境的非预知信息，积累控制经验，不断更新各种数据和资源，并且能在一定的评价标准体系下进行分类、估值、决策和不断改善。

2.3专家控制系统

专家控制系统是人机相结合的一种形式，它能将人的知识、经验、技能融合进计算机系统。在这个系统中，计算机数据库含有某个领域专家水平的知识和经验和技能，且次系统能像人的大脑一样

对各种数据和资料进行分析、处理，然后利用这些知识、经验和技能来解决该领域的高水平复杂疑难问题。

2.4神经网络系统

神经网络是指由大量的人工神经元互联而组成的网络，这些人工神经元与生物神经系统的神经细胞相类似，神经网络也可以由大量象生物神经元的处理单元并联互联而成。智能网络结构形式主要运用了人工神经元模式、神经细胞模式。其中，神经网络的主要功能是模仿真人和智能控制。

机电一体化智能控制中的智能控制技术通常具有以下一种或者几种特点：

（1）分层递阶的组织结构：“智能递增，精度递减”的原理在智能控制系统的组织结构中得到了充分体现，此原理也是智能控制系统的一大特色。其协调层次与其所体现的智能成正比，二者相互促进、共同提高。

（2）多模态控制：智能控制系统通常采用多态控制，这种多态控制通常具有具有开、闭环控制相结合，定量控制与定性决策相结合，数学模型和非数学广义模型相结合的特点。

（3）自学习能力：学习控制系统是能够对一个过程或者环境的未知特征所固有的信息进行学习，并且能将其所得到的信息与其以往的经验相结合，用于进一步的估计、分类、控制或者决策的一种系统，它的整套模式使系统的性能得以改善和提高。和人们的学习能力一样，智能控制系统的学习功能也参差不齐，高层次的学习功

能主要包括知识的更新与遗忘，它使系统的资源处于不断更新的状态，是一个动态的过程；低层次的学习功能则主要包括对控制对象参数的学习，它是一个相对的静态过程。

（4）自适应能力：智能控制系统中的智能行为实质是一种映射关系，反应了从输入到输出之间对应关系，我们可以把它看成是一种不依赖模型的自适应估计。因此，它具有很好的适应性能。由于系统具有插补功能，所以即使当系统的输入不是以前见过的例子时，甚至当系统中某些部分出现故障时，系统也能够不受干扰，像没遭到破坏之前一样正常地工作，给出适当的输出。如果智能系统更加强大的话，它还能够自我找出故障，甚至还具备自我修复的功能，体现了智能控制系统更加强大、更加完善的适应性能。

3、智能控制技术在机电一体化系统中的应用

目前机电一体化中的智能控制技术的应用已经成为一种潮流与趋势，数控机床和智能机器人就是反应这种趋势的最好的例子。数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工过程中以及加工过

程前后的各种参数进行监测和比较，并且通过计算机系统对检测出来的数据资料进行分析整合，做出正确的判断与综合处理，自动对异常现象进行调整与加工，以保证加工过程的顺利进行与完成，从而保证加工出合格、高品质的产品。智能机器人是通过视觉、听觉、触觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈的数据、信息然后做出正确的判断和决定。此外，智能控制系统在工程机械中的应用也相当广泛，其控制方法也是十分巧妙的，具体情况如下

所述：

1）挖掘机通过检测液压系统的运行参数来识别载荷的大小：如检测液压系统中泵的输油压力，泵的控制压力，以及各机构的情况与状态.有的还检测先导手柄的系统流量和位移的情况等等。挖掘机控制器根据采集的信息，通过模拟控制理论理出所需要的信息和数据，为下一步的工作提供依据，以保证以后的工作得以顺利进行。

2）基于can总线的汽车起重机智能控制系统中采用总线分段。双can总线协议结构，既可以对起重机的动力系统、液压系统等做出全面系统的监测，又可以避免总线冲突，实现有效、快速通信。各种不同型号的汽车起重机需要具有不同配置的软件，对此我们要注意区分。

结语

无论是国内还是国外，对于机电一体化中对智能控制系统方面的研究已经很深入，不管是在现代机械上还是在典型机械上。相较于传统的钓控制方法智能控制系统更具有柔性和灵活性，优势很突出且实用性很强。以微处理器为核心的智能控制系统，在微电子技术、精密机械技术以及信息技术等领域展现出了更为广阔的发展前景和更具优势的发展空间。

参考文献

[1]孙琥.科学发展观旗帜下的工业电气自动化发展[j].硅谷，2009.

[2]张振华.创新——电气自动化深化改革的灵魂[j].科技与