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[摘 要]伴随当前社会经济水平以及科学技术的共同发展进步,国内的机电一体化系统的建设工程也正于一个快速发展的黄金时期,在不久的未来机电一体化应用技术将会被广泛应用并趋于成熟。伴随系机电设备的自动化水平越来越高,智能控制在机电设备中的应用也将更为广泛,因此在机电一体化的发展进程中智能控制将起着尤为重要的推动作用。本文中笔者将从智能控制系统和机电一体化系统的层面出发,研究和分析有关于在机电一体化系统中智能控制的具体应用,供同行参考。
[Abstract]with the common development and progress of the current socialist market economy and the level of science and technology, construction of domestic motor integration system is in a comparatively fast development period, so the future motor integration reference technology will become more and more mature. However, with the gradual change of the internal and external environment of the system control, intelligent control system is applied to the motor system will also be more widely, so the development process of motor integration plays an important role in promoting. In this paper the author from the intelligent control system and motor integration point of view, research and analysis about the application of intelligent control in motor integration system, only for reference.
[关键词]机电一体化系统;智能控制;具体应用;研究
[Keyword]motor integration system; intelligent control; application; research
0.引言
随着现阶段微电子科学技术以及集成电路技术的快速发展,国内的机电一体化应用技术也将越来越成熟,在现代工业发展进程中起到了至关重要的推动型作用。但是在实践中,还有很多机电设备具备多层次、非确定性、非线性等显著特征,这些问题均给自动化机电设备的实际应用带来困扰。由此看来,智能控制技术在机电一体化系统方面的应用,将越来越受到人们的重视,因此对其进行深入的研究和学习是从事自动化设备维修维护及使用的工程技术人员面临的核心课题。
1.关于机电一体化系统的基本概述
1.1关于机电一体化的基本含义
何为机电一体化系统?换言之又称为机械电子学,也就是指把机械技术、电子信息技术、电子接口技术、工业机械技术、微电子技术、电子传感器技术以及信号变换技术等多方面科学技术进行有广泛的融合产物,是制造业发展的必然趋势。
1.2机电一体化系统的核心内容、构成要素以及原则
机电一体化核心技术包括软件和硬件两方面技术,的核心内容主要包括了如下几方面内容:(1)计算机和电子信息技术;(2)工业机械技术;(3)电子自动控制技术;(4)电子系统技术;(5)传感检测技术。在此基础上,机电一体化系统的主要组成要素还包括:第一是核心结构的组成要素;第二是动力结构的组成要素;第三是运动构成要素;第四是感知构成要素;第五是职能构成要素。
当前,机电一体化系统的四个基本原则中包括:第一是运动传递原则;第二是能量转换原则;第三是结构耦合原则;第四是信息控制原则。
2.针对智能控制技术的探讨和分析
2.1智能控制的基本含义
何为智能控制,也就是指在一种无人干预的状况下能够自主地驱动、控制智能机器,来确保实现控制目标的一种自动控制技术手段,这种技术手段是运用计算机模拟人类智能控制的一个关键领域。相对传统的控制技术,仅仅是智能控制技术中的一个构成部分,也是在智能控制技术中最基本的应用环节。
目前智能控制技术是以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础,扩展了相关的理论和技术。其中应用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、自适应控制、自组织控制、自学习(TEACHER)控制等技术。
2.2智能控制的基本特征
智能控制技术主要具有了如下几方面特征:第一,是智能控制技术的核心在于高端控制;第二,是智能控制器等设备具有显著的非线性特点;第三,是智能控制技术具备变结构特点;第四,是智能控制器设备具有整体自寻优特性;第五,是智能控制技术应能充分满足控制的多样性目标等高性能需求;第六,是智能控制技术为一门边缘性的交叉学科;第七,是智能控制技术是目前一个新兴领域。
3.智能控制在机电一体化系统中的应用
3.1智能控制于在自动化设备中的应用
自动化设备往往具备的非线性及时变性等特征,在控制信息参数的系统中设备机械手通常具备多任务以及多边变性的主要特征,上述这些特征非常适合当前智能控制技术的具体应用。智能控制技术于设备自动化领域之中的主要应用具体表现于如下几个方面: 第一,是设备机械手臂姿态及其动作的控制应用;第二,是设备在多传感器信息融合和视觉处理等方面的智能控制应用;第三,是设备在其动作和行动轨迹跟踪等方面的智能控制应用;第四,是通过模糊系统对设备的实际运动环境进行全面定位、监测以及规划控制等几个方面的研究和应用。
3.2智能控制于现代数控领域中的应用分析
伴随现代科学技术的飞速发展,对于数控技术也提出了更高、更为严格的要求,不只是需要完成更加复杂、更加多种类的智能功能,同时还需要进一步扩展、模拟、延伸等一些新的智能功能,从而就能够使数控技术真正实现了智能编程、智能把控、成立智能数据库等根本目标,那么使用智能控制技术还可以实现上述这些目标。好比说,运用专家系统就可以数控领域之中很难确定算法和结构并不明确的相关问题进行全面处理,并且再使用推理规则将其数控现场中的一些数控问题信息进行重新推理,最终就可以获得维修数控机械的相关指导性建议;与此同时还运用模糊系统技术就能够将数控机械的加工过程进行再优化,对其中一些相对模糊的参数信息进行调节,确保能够更加清晰地、明确发现在数控机械有可能出现的故障,并且以期找出与之相应的解决措施。
3.3智能控制于现代机械制造进程中的应用分析
机械制造产业是当前机电一体化系统之中最为重要的组成部分,现阶段最为先进的机械制造技术,也就是把智能控制技术和计算机辅助技术二者有机结合,使其逐渐向着智能制造技术的发展方向持续改进。其最终目标则是利用计算机技术来取代部分脑力活动,最终来模拟人类的制造机械活动。与此同时,当前智能控制技术运用神经网络以及模糊系统计算的方法,对于机械制造产业的现状也可以进行动态地、实时地模拟,并且最终能够通过传感器技术将采集到的信息进行汇总处理,最终能够准确地修改在控制模式中的实际参数。在这个过程中,运用神经网络技术中的融合处理和学习功能,可以将其中一些并不完善的数据和信息进行有效地处理,并且利用模糊系统将其中特有的模糊关系和模糊集合等特征进行识别,最终还可以将有些相对模糊的信息集合于闭环控制中的决策机构,来做出最终的控制动作。
4.如何提升设备的智能化水平
通过对长期的实践经验总结,机电设备设计开发工作中为提高设备的智能化水平,还可以从以下几方面着手优化:
4.1机械本体技术:机械本体必须从改善性能和提高精度等方面考虑,所有机械零件应当努力减轻重量,除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能耗,提高效率。
4.2传感技术:传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度三个方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系,采用光纤传感器抗击干扰的是发展趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。
4.3信息处理技术:机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是计算机)的普及应用紧密相连。为进一步提升智能化水平,必须提高信息处理设备的可靠性,包括A/D转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。
4.4驱动技术:电机作为驱动执行机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面传统电机还存在比较多的问题。使用带编码器伺服电机以及控制专用组件,对提升设备精度和效率有非常大的贡献。
4.5接口技术:为顺利实现与计算机进行数据通信,必须使用标准化、规格化通讯格式。接口采用同一类型标准规格,不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。研究正致力于开发低成本、速度快的高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
4.6软件技术:软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,在开发软件过程中要以推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程作为追求的目标。
5.结束语
智能控制技术是于以往较为传统的控制技术应用基础上,利用更加先进、科学的计算机信息技术和网络通讯技术综合发展起来的一项技术手段,也是未来机电一体化设备发展的新目标。在此基础上,可以通过模糊系统、PLC控制系统以及神经网络等智能技术的应用,以达到机电设备智能化控制的目标,从而大幅提高工作效率,大量节省人力资源和成本,减少由于人为因素产生的错误,管理上更加简单高效,从而提升企业的竞争能力,促进企业的成长发展。
参考文献:
[1].周华昌.智能控制在电机一体化系统中的应用[J].才智.2011(31).
[2].董勇.谢士敏.电机一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用.2011.(10).
[3].王成勤.李威.孟宝星.智能控制及其在电机一体化系统中的应用[J].机床与液压.2008(8).
[4].陈雪梅.电机一体化系统对智能控制的有效应用的几点思考[J].河南科技.2010(14).
[Abstract]with the common development and progress of the current socialist market economy and the level of science and technology, construction of domestic motor integration system is in a comparatively fast development period, so the future motor integration reference technology will become more and more mature. However, with the gradual change of the internal and external environment of the system control, intelligent control system is applied to the motor system will also be more widely, so the development process of motor integration plays an important role in promoting. In this paper the author from the intelligent control system and motor integration point of view, research and analysis about the application of intelligent control in motor integration system, only for reference.
[关键词]机电一体化系统;智能控制;具体应用;研究
[Keyword]motor integration system; intelligent control; application; research
0.引言
随着现阶段微电子科学技术以及集成电路技术的快速发展,国内的机电一体化应用技术也将越来越成熟,在现代工业发展进程中起到了至关重要的推动型作用。但是在实践中,还有很多机电设备具备多层次、非确定性、非线性等显著特征,这些问题均给自动化机电设备的实际应用带来困扰。由此看来,智能控制技术在机电一体化系统方面的应用,将越来越受到人们的重视,因此对其进行深入的研究和学习是从事自动化设备维修维护及使用的工程技术人员面临的核心课题。
1.关于机电一体化系统的基本概述
1.1关于机电一体化的基本含义
何为机电一体化系统?换言之又称为机械电子学,也就是指把机械技术、电子信息技术、电子接口技术、工业机械技术、微电子技术、电子传感器技术以及信号变换技术等多方面科学技术进行有广泛的融合产物,是制造业发展的必然趋势。
1.2机电一体化系统的核心内容、构成要素以及原则
机电一体化核心技术包括软件和硬件两方面技术,的核心内容主要包括了如下几方面内容:(1)计算机和电子信息技术;(2)工业机械技术;(3)电子自动控制技术;(4)电子系统技术;(5)传感检测技术。在此基础上,机电一体化系统的主要组成要素还包括:第一是核心结构的组成要素;第二是动力结构的组成要素;第三是运动构成要素;第四是感知构成要素;第五是职能构成要素。
当前,机电一体化系统的四个基本原则中包括:第一是运动传递原则;第二是能量转换原则;第三是结构耦合原则;第四是信息控制原则。
2.针对智能控制技术的探讨和分析
2.1智能控制的基本含义
何为智能控制,也就是指在一种无人干预的状况下能够自主地驱动、控制智能机器,来确保实现控制目标的一种自动控制技术手段,这种技术手段是运用计算机模拟人类智能控制的一个关键领域。相对传统的控制技术,仅仅是智能控制技术中的一个构成部分,也是在智能控制技术中最基本的应用环节。
目前智能控制技术是以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础,扩展了相关的理论和技术。其中应用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、自适应控制、自组织控制、自学习(TEACHER)控制等技术。
2.2智能控制的基本特征
智能控制技术主要具有了如下几方面特征:第一,是智能控制技术的核心在于高端控制;第二,是智能控制器等设备具有显著的非线性特点;第三,是智能控制技术具备变结构特点;第四,是智能控制器设备具有整体自寻优特性;第五,是智能控制技术应能充分满足控制的多样性目标等高性能需求;第六,是智能控制技术为一门边缘性的交叉学科;第七,是智能控制技术是目前一个新兴领域。
3.智能控制在机电一体化系统中的应用
3.1智能控制于在自动化设备中的应用
自动化设备往往具备的非线性及时变性等特征,在控制信息参数的系统中设备机械手通常具备多任务以及多边变性的主要特征,上述这些特征非常适合当前智能控制技术的具体应用。智能控制技术于设备自动化领域之中的主要应用具体表现于如下几个方面: 第一,是设备机械手臂姿态及其动作的控制应用;第二,是设备在多传感器信息融合和视觉处理等方面的智能控制应用;第三,是设备在其动作和行动轨迹跟踪等方面的智能控制应用;第四,是通过模糊系统对设备的实际运动环境进行全面定位、监测以及规划控制等几个方面的研究和应用。
3.2智能控制于现代数控领域中的应用分析
伴随现代科学技术的飞速发展,对于数控技术也提出了更高、更为严格的要求,不只是需要完成更加复杂、更加多种类的智能功能,同时还需要进一步扩展、模拟、延伸等一些新的智能功能,从而就能够使数控技术真正实现了智能编程、智能把控、成立智能数据库等根本目标,那么使用智能控制技术还可以实现上述这些目标。好比说,运用专家系统就可以数控领域之中很难确定算法和结构并不明确的相关问题进行全面处理,并且再使用推理规则将其数控现场中的一些数控问题信息进行重新推理,最终就可以获得维修数控机械的相关指导性建议;与此同时还运用模糊系统技术就能够将数控机械的加工过程进行再优化,对其中一些相对模糊的参数信息进行调节,确保能够更加清晰地、明确发现在数控机械有可能出现的故障,并且以期找出与之相应的解决措施。
3.3智能控制于现代机械制造进程中的应用分析
机械制造产业是当前机电一体化系统之中最为重要的组成部分,现阶段最为先进的机械制造技术,也就是把智能控制技术和计算机辅助技术二者有机结合,使其逐渐向着智能制造技术的发展方向持续改进。其最终目标则是利用计算机技术来取代部分脑力活动,最终来模拟人类的制造机械活动。与此同时,当前智能控制技术运用神经网络以及模糊系统计算的方法,对于机械制造产业的现状也可以进行动态地、实时地模拟,并且最终能够通过传感器技术将采集到的信息进行汇总处理,最终能够准确地修改在控制模式中的实际参数。在这个过程中,运用神经网络技术中的融合处理和学习功能,可以将其中一些并不完善的数据和信息进行有效地处理,并且利用模糊系统将其中特有的模糊关系和模糊集合等特征进行识别,最终还可以将有些相对模糊的信息集合于闭环控制中的决策机构,来做出最终的控制动作。
4.如何提升设备的智能化水平
通过对长期的实践经验总结,机电设备设计开发工作中为提高设备的智能化水平,还可以从以下几方面着手优化:
4.1机械本体技术:机械本体必须从改善性能和提高精度等方面考虑,所有机械零件应当努力减轻重量,除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能耗,提高效率。
4.2传感技术:传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度三个方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系,采用光纤传感器抗击干扰的是发展趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。
4.3信息处理技术:机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是计算机)的普及应用紧密相连。为进一步提升智能化水平,必须提高信息处理设备的可靠性,包括A/D转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。
4.4驱动技术:电机作为驱动执行机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面传统电机还存在比较多的问题。使用带编码器伺服电机以及控制专用组件,对提升设备精度和效率有非常大的贡献。
4.5接口技术:为顺利实现与计算机进行数据通信,必须使用标准化、规格化通讯格式。接口采用同一类型标准规格,不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。研究正致力于开发低成本、速度快的高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
4.6软件技术:软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,在开发软件过程中要以推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程作为追求的目标。
5.结束语
智能控制技术是于以往较为传统的控制技术应用基础上,利用更加先进、科学的计算机信息技术和网络通讯技术综合发展起来的一项技术手段,也是未来机电一体化设备发展的新目标。在此基础上,可以通过模糊系统、PLC控制系统以及神经网络等智能技术的应用,以达到机电设备智能化控制的目标,从而大幅提高工作效率,大量节省人力资源和成本,减少由于人为因素产生的错误,管理上更加简单高效,从而提升企业的竞争能力,促进企业的成长发展。
参考文献:
[1].周华昌.智能控制在电机一体化系统中的应用[J].才智.2011(31).
[2].董勇.谢士敏.电机一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用.2011.(10).
[3].王成勤.李威.孟宝星.智能控制及其在电机一体化系统中的应用[J].机床与液压.2008(8).
[4].陈雪梅.电机一体化系统对智能控制的有效应用的几点思考[J].河南科技.2010(14).