人工智能技术在机械电子工程中运用论文_刘义阳

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摘要:机械电子工程俗称“机电一体化”,是机械、电子、计算机的交叉学科,机械电子工程在生产生活中得到了极为广泛的应用,例如安全气囊、防滑刹车系统等都运用了机械电子工程的相关技术,人工智能技术的飞速发展,为机械电子工程的应用注入了强劲动力,机械电子工程也朝着智能化的方向大踏步的前进,因此探究人工智能技术在机械电子工程中的应用具有非常重要的现实意义。

关键词:人工智能技术;机械电子工程;运用

1机械电子工程的概念及特点

机机械电子工程主要是指机械工程领域中自动化的应用,概括来说就是“机电一体化”。其涉及的领域较多,比如电子、机械化、信息处理、电气自动化、自动控制科学及材料科学等相关学科。从我国的机械电子工程发展来看,主要分为三个阶段:第一个阶段是以手工和人工生产为主的萌芽阶段;第二个阶段就是通常提到的机电一体化阶段,在这个阶段只有一些科技实力先进,经济实力雄厚的企业有能力进行机械自动化改革,实现机械化生产;第三个阶段是以智能化为特征的阶段。智能化是当前科技革命的核心内容,随着科学技术的不断发展,以及信息技术的飞速发展,人类正在步入电子信息时代,在信息化的社会生产中,人工智能技术将普遍应用于机械电子工程领域。

机械电子工程这一学科衍生了以下特点:(1)机械电子工程的产品设计依据也和传统的机械工程不同,机械电子工程除了依托机械原理外,还依据电子工程方面的知识设计产品。(2)机械电子工程生产产品的设计思想与传统的机械工程有着本质区别。由于其是一门跨专业强的学科,所以在设计产品时,必然要考虑到不同学科原理的运用。尤其是在当前信息化高速发展的时代,机械电子工程融合了计算机科学与人工智能学科的相关知识,所以机械电子工程在产品设计时,会考虑更多的问题,设计思想会更加全面和完善。(3)机械电子工程生产出来的产品与传统机械工程不同,由于封装理论的运用,其生产出来的产品一般较小,结构清晰而简单。但每一个模块都由复杂的机械工艺制造而成,所以对设备的精度以及生产者的技术要求较高。

2人工智能概述

人工智能是信息科技高度发展的时代产物,它依托计算机网络技术的发展,融合了电子信息科学、生物学、神经行为学以及心理学等多门学科,也是一门跨专业度较大的新兴学科。较为官方的定义是,人工智能是指利用计算机技术以及生物学知识搭建的人工智能系统,实现对人类行为的模仿或者研究的科学。人工智能有两个十分明显的特点,一方面,由于这一学科的综合性,决定了其复杂性和专业性,需要依靠较为专业的技术才能保证其有良好的发展;另一方面,学科的专业性也决定了人工智能人才的专业性,专业知识过硬、对其余学科有包容性、目光较为长远的人,更适合从事与人工智能相关的工作。

3机械电子工程中人工智能技术的应用

3.1精确的系统操作

人工智能系统最大的优势是本身的逻辑性能和强大的计算能力,由于机械电子工程本身是一个十分复杂的系统工程,这就使得其自身操作方面存在着很高的技术要求。但是如果将人工智能系统嵌入到机械电子工程系统中去,能够使复杂不易操作的机械电子工程系统简单化或者人性化,在操作过程中,只要根据人工智能系统的操作要求和目的通过模糊推理和神经网络系统完成自行设计和选择,从而使机械电子模型的控制和使用处于一个按钮或者几个按钮的简单操作上,以此实现最佳的操作效果。

3.2故障诊断功能

以传统的专家系统基本组成和基本原理为基础构建基于RBR和CBR推理的机械故障诊断专家系统,其总体结构见图1。该系统包括汽机械故障案例库、故障诊断规则库、故障诊断数据库、故障推理机、知识处理、故障诊断过程解释机、学习系统和专家系统人机界面。知识获取:主要功能是获取领域专家知识和收集故障案例。知识处理:由权值计算模块、可信度计算模块、案例生成模块、规则提取模块、案例检索模块组成。主要功能是处理获取的原始知识,使其生成符号系统推理要求的有用的规则及案例,为系统推理提供推理模式及历史案例。解释器:故障诊断系统得出诊断结论之后,由解释器向用户解释故障诊断的推理过程及依据。解释器的主要功能是对这个过程进行具体解释,用户更加容易接受诊断结论。诊断系统的基本工作过程为:用户通过人机界面接口,向系统输入机械在线监测数据;推理机根据正向推理机制,激活相应的规则得出诊断结果,提供故障诊断专家意见,然后通过一定的检索算法检索案例库的历史案例,得出最相似案例,根据历史案例计算相似度,高效率的完成机械故障诊断;通过添加新案例进一步完善专家诊断系统。

3.3改善机械电子系统的输入/输出信息的准确性

机械电子系统具有不稳定性,且生产过程中的工况条件各不相同,输入信息类型多且体量大,客观上导致了无法准确地描述机械电子系统的输入与输出对应关系,传统方式包括建立规则库、学习形成知识以及数学公式等三种方式,三种方式各有优缺点,例如传感器传递来不同类型的输入信息,而且信息往往具有模糊性,传统方式下就需要建立多种分析系统对信息类型加以区分加工。此时可考虑利用人工智能技术对此类信息进行高效识别,人工智能中的人工神经网络以及模糊推理系统可以处理海量模糊信息。例如人工神经网络模拟人脑构造,透过收集到的数字信号对相关资源进行参数分析,此模式可以有效提升语音信号的处理;而模糊推理系统,通过建立模糊语言、模糊逻辑等,对语音信号进行有效分析,保证信息源的准确性,进而提升数据处理的效率与精准度,最终提升生产效率,降低生产成本。

4结语

总之,人工智能技术应用于现代机械电子工程中,极大地提高了机械电子工程的发展,进行关于人工智能在机械电子工程领域的应用研究,能够让我们看到人工智能在机械电子工程领域应用的时代发展趋势。因此,现代机械电子工程设计必须以人工智能技术的合理运用为基础,在这个过程中,加大对于技术瓶颈的研发力度,不断开拓全新的机械电子工程人工智能技术,实现两者共同发展和共同进步的研究目的。

参考文献

[1]人工智能技术在机械电子工程领域的应用[J].夏再鹏,刘晓亮,马良花,王庆波,孙华魁.南方农机.2019(18)

[2]探究机械电子领域人工智能技术的应用[J].万梓豪.内燃机与配件.2018(18)

论文作者:刘义阳

论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期

论文发表时间:2020/3/16

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