導(dǎo)語：智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：敘述了機電一體化系統(tǒng)、智能控制的概述及定義，探討了機電一體化在煤礦機械上的應(yīng)用和前景及智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制；機電一體化系統(tǒng)；應(yīng)用

伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)及市場經(jīng)濟快速發(fā)展，有關(guān)機電一體化系統(tǒng)的建造也進入了一個快速成長的黃金階段，機電一體化的技能也逐步老練成熟。由于相關(guān)系統(tǒng)所處外部環(huán)境在不斷變化，在機電一體化的系統(tǒng)中開始廣泛使用智能系統(tǒng)，其在機電一體化技術(shù)的成長過程中特別是在現(xiàn)時期有著舉足輕重的地位，同時也將進一步促進機電一體出現(xiàn)飛躍的發(fā)展。本文從機電一體化及智能系統(tǒng)的視點動身，將這兩部分進行融合，剖析研究機電一體化體系中智能操控的使用。需注意的是，雖然中國機電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，但其在實際工程過程中面臨的對象存在不確定性、多層次及非線性等特點，從而給該系統(tǒng)的發(fā)展造成了很多阻礙。伴隨著智能控制系統(tǒng)的使用給該系統(tǒng)帶來了良好的外部環(huán)境，有利于其科學(xué)發(fā)展。所以在機電一體化系統(tǒng)中智能控制逐步受到各領(lǐng)域的關(guān)注重視，對其進行相關(guān)分析研究是需要的。

1機電一體化系統(tǒng)的概述及定義

1.1機電一體化系統(tǒng)的含義

機電一體化系統(tǒng)又被稱作機械電子學(xué)，其具體內(nèi)容是由多種技能進行有機結(jié)合，且在實際工作生活中進行歸納綜合應(yīng)用的一種綜合性技能。其所有機融合的多種技術(shù)主要包括以下幾種：信號改換技能、傳感器技能、電工電子技能、接口技能、信息技能、微電子技能及機械技能等。

1.2機電一體化系統(tǒng)的基本內(nèi)容原則要求組成要素

該系統(tǒng)的基本內(nèi)容主要包括6個環(huán)節(jié)，即：a)計算機與信息技能；b)自動操控技能；c)機械技能；d)系統(tǒng)技能；e)伺服傳動技能；f)傳感檢查技能。機電一體化系統(tǒng)的基本原則要求主要包括4個方面，即：a)能量變換；b)構(gòu)造耦合；c)構(gòu)造耦合；d)運動傳遞。機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素主要包括4個方面，即：a)感知構(gòu)成要素；b)結(jié)構(gòu)構(gòu)成要素；c)運動構(gòu)成要素；d)功能構(gòu)成要素[1]。

2機電一體化在煤礦機械上的應(yīng)用和前景

2.1煤礦機械

增加機電一體化技術(shù)含量，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。機電一體化可把有關(guān)煤炭生產(chǎn)的各種機械與技能科學(xué)的進行有機結(jié)合，同時將其在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中進行綜合應(yīng)用。這些機械與技能有很多種，主要包括：微電子技能、傳感器技能、信息變換技能、電子電工、接口技能等。在煤礦機械上的應(yīng)用機電一體化可依據(jù)煤炭企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵點及技能要求對相應(yīng)機械設(shè)備進行設(shè)計，或?qū)δ承┘夹g(shù)技能進行改革完善。同時，應(yīng)用機電一體化還可借助智能化的操控系統(tǒng)從而不斷增加機電一體化技術(shù)含量，有效提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。

2.2有效提高煤礦企業(yè)實際的生產(chǎn)效益

機電一體化本身具有很多特性，采煤機械具備良好的牽引能力便是其中之一。在煤礦的采煤過程中，采煤機行走時可為其提供較大的牽引力，幫助其有效攻克移動前進過程中遇到的阻力，同時還可在采煤機變頻降速時進行有效制動。在煤礦機械上的應(yīng)用機電一體化可把煤礦企業(yè)的能量、物流及信息融為一體，從而進一步提升整個煤礦企業(yè)實際的生產(chǎn)能力，有利于煤礦企業(yè)在不久的將來走向高效、安全及可持續(xù)發(fā)展道路[2]。

3智能控制的概述及定義

3.1智能控制的含義

智能控制其本質(zhì)指的是在沒有人進行干預(yù)的狀況下，可自主自立地驅(qū)動相關(guān)智能機械做到對目標進行有效操控的一類自動操控技能。其是借助計算機進行人類智能擬的一類重要范疇，主要針對比以往傳統(tǒng)控制更加復(fù)雜多樣的操控任務(wù)和目的，給目前中國社會各大領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣泛的適應(yīng)空間，同時有效解決了傳統(tǒng)操控不能完成的復(fù)雜體系的操控。以往傳統(tǒng)的操控僅歸屬于智能操控的一個簡單環(huán)節(jié)，是智能操控最底層的組成部分。智能操控的理論基礎(chǔ)有很多，如主動操控論、信息論、人工智能及運籌學(xué)等。其屬于一項由多種學(xué)科彼此相互穿插所構(gòu)成的學(xué)科。

3.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7個方面，即：a)其具有組織性特點，核心主要是由高層來進行有效控制的；b)智能操控具有變構(gòu)造特色；c)其智能控制器具備非線性的特點；d)智能操控系統(tǒng)可達到多樣性方針的高性能要求；e)智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點；f)智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題；g)智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。

3.3智能控制的基本類型

智能控制的基本類型主要包括以下7個方面，即：a)專家操控體系（ExpertSystem）；b)進化核算與遺傳算法；c)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系；d)組合智能操控辦法；e)分級遞階操控體系；f)復(fù)合（混合）或集成操控；g)學(xué)習(xí)操控體系。

3.4智能控制的發(fā)展趨勢

這些年，智能操控技能在世界上很多國家都取得了較大的發(fā)展，甚至很多已進入實用化及工程化的時期。不過智能操控技能作為一種新式的理論技能，目前依然處于發(fā)展階段。但伴隨著計算機技能及人工智能技能的快速成長，智能操控也一定會在不久的將來走進一個屬于它的新時期。機電一體化系統(tǒng)中往往會應(yīng)用很多技能，其中最常用的便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家體系及遺傳算法等相關(guān)技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。而目前機電一體化方面未來的主要發(fā)展趨勢便是廣泛使用智能控制系統(tǒng)，因為其具備很多良好的特性，有利于機電一體化健康發(fā)展，如其具備極強的適應(yīng)性、組織性功能及學(xué)習(xí)功能等[3]。

4智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

自20世紀90年代后期開始，機電一體化系統(tǒng)開始往智能控制方向發(fā)展，從而打開了機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用智能控制的新時代，該系統(tǒng)將來發(fā)展的主要方向一定是以智能化為主，其將直接影響到機電一體化系統(tǒng)的全體水平。

4.1智能控制在機電一體化系統(tǒng)機械制造過程中的應(yīng)用

機電一體化系統(tǒng)中包括很多環(huán)節(jié)，其中機械制造便是重要的環(huán)節(jié)之一，把計算機輔佐技能和智能操控技能進行有機融合的技術(shù)便是目前最領(lǐng)先的機械制作技能，往智能控制方向發(fā)展，借助科學(xué)的計算機技能來代替部分腦力勞動，來模仿人們有關(guān)機械制作的行動，這是其最終的意圖目標。同時，智能操控技能可借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系的核算方式來動態(tài)模擬制作機械的詳細過程。對所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器融合技能來進行預(yù)處理，然后操控修正模式中的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。智能操控在機械制作中的應(yīng)用環(huán)節(jié)有很多，其中主要包含以下幾種：智能學(xué)習(xí)、智能監(jiān)控與檢查、智能診斷機械故障及智能傳感器等。

4.2智能控制在機電一體化系統(tǒng)數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各大領(lǐng)域?qū)C電一體化系統(tǒng)的數(shù)控技能也逐漸有著越來越高的要求標準，不但需要其實現(xiàn)很多智能功能，還需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，從而促使其數(shù)控技能完成智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫及智能編程等意圖，在機電一體化系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用智能操控技能就可完成這些任務(wù)。例如借助專家系統(tǒng)能綜合解決數(shù)控領(lǐng)域里的很多問題，如難以確定及結(jié)構(gòu)不明確的算法等；使用推理規(guī)則可有效推理數(shù)控現(xiàn)場的部分數(shù)控故障熟悉信息，得到某些指導(dǎo)性建議從而有利于數(shù)控機械的維修等。

4.3智能控制在機電一體化系統(tǒng)機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

機器人在動力系統(tǒng)中存在很多自身的特點，如時變性、強耦合及非線性等，而多邊變性及多任務(wù)性是機器人在控制參數(shù)的系統(tǒng)容易體現(xiàn)的特征。這些特點有利于智能操控技能的使用。現(xiàn)在機電一體化系統(tǒng)機器人領(lǐng)域中使用智能操控技能主要體現(xiàn)在下面四大環(huán)節(jié)：a)機器人在視覺處理及多傳感器信息融合這兩方面能實現(xiàn)智能操控；b)可智能控制機器人的手臂動作及相關(guān)姿態(tài)；c)經(jīng)過專家操控體系可科學(xué)定位、建模、計劃及監(jiān)測機器人所處的運動環(huán)境，從而進行相關(guān)的控制及探究；d)可以智能控制跟蹤機器人的行走軌跡及走路等。

4.4智能控制在機電一體化系統(tǒng)建筑工程中的應(yīng)用

智能控制在機電一體化系統(tǒng)建筑工程中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個環(huán)節(jié)，即：a)能智能操控建筑物內(nèi)的空調(diào)，例如能智能控制有關(guān)空調(diào)的風(fēng)閥，不僅能有效保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量，還能大幅度減少浪費能量的現(xiàn)象發(fā)生；同時還可經(jīng)過比例積分來對其閉環(huán)方法進行調(diào)整，從而有效設(shè)置在冬季和夏季時空調(diào)的使用模式；b)可經(jīng)過計算機聯(lián)網(wǎng)和通信實現(xiàn)智能操控所有照明系統(tǒng)，如智能操控照明體系的節(jié)能、照明時刻及照明邏輯等。

4.5智能控制在煤礦機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦機械所處工作環(huán)境一般情況下比較惡劣，往往都是在井下進行作業(yè)，從而導(dǎo)致煤礦機械容易被惡劣的環(huán)境侵襲，同時還可能會遭受各種采煤沖擊及振動的干擾。由此可知，井下作業(yè)具有某種程度的危險性，同時還需要煤礦機械能適應(yīng)各種環(huán)境并達到高產(chǎn)的要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)就可將井下作業(yè)的危險性大幅度降低，從而在某種程度上確保其安全性。

5結(jié)語

由20世紀90年代后期以來，機電一體化系統(tǒng)已逐步開始往智能控制方向發(fā)展。針對智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細講解，闡述了有關(guān)機電一體化系統(tǒng)的概述定義、原則要求、基本內(nèi)容及組成要素等。介紹了智能操控的概述及定義、基本類型、發(fā)展趨勢及基本特征。在機電一體化系統(tǒng)中很多領(lǐng)域都可使用智能控制系統(tǒng)，如：煤礦機電、機器人領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、統(tǒng)建筑工程及機械制造過程等。

作者:龐海龍 單位:同煤集團機電管理處

參考文獻：

［1］田永利，鄒慧君，郭為忠，等.基于DPAM-F的機電一體化系統(tǒng)廣義執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)智能設(shè)計［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報，2005(1)：66-70.

［2］王殿君，申愛明，朱加雷，等.柔性制造系統(tǒng)在機電一體化專業(yè)綜合訓(xùn)練中的應(yīng)用［J］.安徽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010(6)：554-557.

［3］吳乃優(yōu)，林樺，馬衛(wèi)國，等.大慣量調(diào)速系統(tǒng)機械諧振現(xiàn)象研究及其在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用［J］.天津師大學(xué)報(自然科學(xué)版)，1993(1)：28-32.