智能控制在机电一体化系统中的运用论文_杨健宇,陈德欢

智能控制在机电一体化系统中的运用论文_杨健宇,陈德欢

云南省昆明市云铝股份公司阳宗海铝电解分公司动力厂 云南昆明 650502

摘要:在我国现代社会的生产生活中,机电一体化是重要的模式之一,因其改善了传统模式中效率低、成本大、质量低劣等诸多弊端,受到了各行各业的亲睐,在这个科技竞争不断的现实社会中,机电一体化技术获得了大幅度的改进更新,文章主要阐述了关于智能控制的相关信息,对于智能控制对数控技术的影响进行了重点研究。

关键词:智能控制;机电一体化;应用

一、机电一体化概述

随着微电子技术逐渐渗入到机械工程中,导致机械工程与微电子技术有机结合,从而形成一个新概念—机电一体化。机电一体化是一门新兴交叉学科,它把自动控制技术、计算机技术、电子技术及机械技术有效融为一体,促使设计人员从系统的角度出发,采用现代方法发现问题、分析问题和解决问题。

二、智能控制系统类别形式

2.1分级控制系统

具体情况如下:

(1)组织级:通过人机接口和用户进行交互,执行最高决策的控制功能,监视并指导协调级和执行级的行为。

(2)协调级:该级分为控制管理分层和控制监督分层。

(3)执行级:执行确定的动作,完成组织级分配的任务。

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、调整后,利用对信号循环输入和数据处理来保证良好的运行效果。它是一个能在其运行过程中逐步获得受控过程及环境的非预知信息,积累控制经验,并在一定的评价标准下进行估值、分类、决策和不断改善的自动控制系统。

2.3专家控制系统

专家控制系统是将人的经验、知识、技能融合进计算机的一种形式。在这个系统中,计算机数据库含有摸个领域专家水平的知识与经验,并且具有可以利用这些知识与经验解决该领域的高水平难题的特点,

2.4神经网络系统

神经网络是指由大量与生物神经系统的神经细胞相类似的人工神经元互联而组成的网络,或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神经细胞、人工神经元模式。智能控制与模仿真人是神经网络的主要功能

三、智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1智能控制在机器人领域的应用

随着智能控制方法的不断发展,它们的实用性、可靠性和优越性已经在很多应用系统中得到证明。神经网络控制具有很强的鲁棒性和容错功能,通过利用神经元之间的联结和权值的分布表示特定的信息,并对各传感器接受到的信息进行处理,最后以直接自校正控制等方式对机器人进行控制;模糊控制具有很强的鲁棒性,建立在模糊集合、模糊推理和模糊语言变量的基础之上。模糊控制广泛应用于机器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先对被控对进行建模,在同时考虑控制规则和模糊变量的隶属度函数的基础上,利用模糊控制器,对机器人机械控制;在设计与规划机器人路径的时候主要用到免疫算法,再结合遗传算法和进化算法,可以对控制程序和控制技术进行优化。

3.2将智能控制运用到有关机床

(1)机电一体化是当今工业中的一项重要技术,智能化则是当今科技的主要发展趋势,在机电一体化当中发挥着巨大的作用,智能控制的主要表现形式之一就是数控机床与机器人的智能化。

(2)对于数控机床来说,衡量机电一体化技术的重要指标便是精度。在陈旧的数控机床设备中,由于没有对智能技术进行过多的融合,进而导致产品加工不理想以及机床的精度不达标,智能数控系统中运用了许多RISC芯片以及多CPU控制系统,这些芯片以及系统将大幅度提高机床的精度。

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(3)在数控系统最初设计的过程中,大多数运用到的设计方法是模块化设计,其具有较为良好的裁剪性能,而且功能所设计的方面非常之广,针对各类不同的机电一体化生产基本上都能够达到要求,而在群孔系统的效果控制中,对于相同或者类似的群孔系统可以对各种操作流程进行参照,进而保证系统调整符合相关要求。

(4)系统的操作程序是正常运行的重要指令,根据所需要加工产品的精度和尺寸对操作程序进行编程,才能够让产品加工以后达到预期的智能效果,从前,产品加工都是在普通车场进行,操作流程则需要依靠人工进行控制,所以要求操作工人具有较高的技术水平,而在当今的数控车床中,我们只需要依据相关的程序,对机器进行调试之后就可以进行加工工作,这恰恰是智能化的重要表现。

3.3在设备装置中的智能元件

(1)将智能控制运用到机电一体化系统中,不仅可以促进系统控制形式的调整以及转变,更加可以保障系统实现自动控制,机电一体化的典型设备就是数控机床,数控机床在元件的控制上更加能够反映出其发挥的具体作用。

(2)数控机床中最基本的装置就是平面显示器,它的主要作用是显示相关的程序指令,进而让机床的操作人员对机床的运行状态更加深入的了解,在机床改造技术更新换代的同时,智能元件的种类也在不断翻新变化,近些年来出现的FPD平板显示技术具有能耗低、重量轻、显示大等诸多优势,完全可以应对最基本的智能操作。

(3)而硬件模块则是保障数控机床达到指标的主要装置,生产商采用相关的智能技术,加之融合相关的智能元件创造出了良好的模块结构,譬如存储器、CPU、PLC、位置私服等,在具体的操作过程中进行了对模块形式的删减,建立了不同性能的模块。

(4)在数控机床进行加工时,利用动态监控系统,完全可以将各种不同的现代化技术进行融合,这其中包括网络技术、计算机技术、多媒体技术、模拟技术等。有的时候甚至可以将一些经常用的控制装置改造成具有严密制造过程的控制体系,进而推进智能化进程。而网络技术是当今智能控制中应用最广的一项技术,它可以通过机床联网的形式利用计算机进行编制、输入、调节程序、执行命令等工作,进而实现无人操作的智能化控制。而网络装置主要包括的是数据线以及计算机,只要具备这两样装置,就可以完全将数据准确地显示在机床面板上。

3.4智能控制在交流伺服系统中的应用

伺服系统是机电一体化典型产品的重要组成部分,它属于一种转换装置,通过转换电信号以实现机械操作。交流伺服系统非常复杂,由于存在强耦合、负载扰动、参数时变等诸多不确定因素,所以不可能建立起精确的数学模型,只能建立起与实际情况相近的模型,该模型难以满足某些厂家对系统高性能指标的要求。如果能引入智能控制系统,交流伺服系统将不再需要精确的控制器参数和数学模型就能使系统具有较高的性能指标。

3.5智能控制在建筑工程中的应用。

智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面:一是智能控制在建筑物照明系统中的应用,它主要通过通信与计算机控制的联网,对每一个时段的照明系统进行控制,主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调进行智能控制,通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置,可以智能地调节空调的风阀,在确保建筑内空气质量的同时,减少能量的浪费。

结语

机电一体化系统应用智能控制技术改变了传统的机械自动化运行模式,智能控制是在社会经济与科学技术同步发展的现代机电一体化系统中应用极为广泛的控制方式,而机电一体化系统采用智能控制策略的原因是智能控制技术高性能、高水平、高效率的控制优势,这种合理、科学的选择不仅促进了机电一体化的发展和进步,而且推进了人们生活与工业生产向信息化、智能化的发展。

参考文献

[1]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用,2013(10).

[2]汪伟珍.人工智能技术在数控系统中的应用研究[J].现代控制技术,2015,17(3):47-49.

[3]杨鹤年,机电一体化系统中的智能控制技术[J].煤炭技术,2014,(7).

[4]晏建新.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].中国科技博览,2016,(30).

论文作者:杨健宇,陈德欢

论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期

论文发表时间:2018/5/25

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