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智能控制在机电一体化系统中的应用探析

时间:2022-12-19 18:25:03 公文范文 来源:网友投稿

摘要:当前,智能控制系统己经成为机电一体化最常使用的控制方法之一。智能控制具备高超的控制效率,可以实现高水平控制,性能效果也非常优越。本文对智能控制在机电一体化系统中的应用进行了简要的分析。

关键词:智能控制;机电一体化;应用

前言

智能控制技术在机电一体化系统中的应用,不仅能够有效地改善人们的生活环境,而且也能够大大提高社会经济的发展水平。所以,必须要充分重视智能控制在机电一体化系统中的应用,并且要不断地研究与探索,掌握有效的应用以及运行规律,从而使得智能控制能够在机电一体化系统中的得到更加高效以及广泛的应用。

1机电一体化概述

1.1机电一体化系统

所谓的机电一体化系统即为可以将传感器技术、电子电工技术、信息技术以及机械技术等多种技术进行有机结合,并且将其科学、合理地运用到实际的生产与生活中的一种综合性技术。其工作原理主要是基于所有技术的结构耦合完成对信息的有效控制,并且最终实现能量转换。

1.2智能控制

作为一种自动控制技术,所谓的智能控制即为利用计算机模拟人类智能,在无人干预的条件下,自主地驱动智能机器,使其完成一些比较复杂与多样的控制目的以及控制任务,最终实现控制目标的技术。其可以有效地控制那些比较复杂的系统,其具有非线性特性以及变结构特点,其工作重心主要集中在高层控制,能够有效地完成多样性的目标,可以有效满足高效能的要求等等。目前,随着社会的不断发展与科技的不断进步,智能控制也迎来了良好的发展契机,其不仅更加实用化以及工程化,而且可以与其它现代化技术互相依存,促进彼此的不断发展与完善。

1.3智能控制的主要特点

智能控制是多领域的交叉学科,从最初我们认识的二元论开始,逐渐发展到三元论基础上,在当前发展中,己经逐渐实现四元论。智能控制己经得到长足发展,我们可以相信智能化水平将进一步得到推广。智能控制理论是基于信息论、控制论以及运筹学相互交融的控制理论,理论完整性比较强。相对于以往的落后理论,这是理论得以延伸和发展,也是基于我们常常解释的,这是智能控制理论最初表现形式。

智能控制一般都需要进行分级、开放以及分布结构分类。在信息处理过程中,具备超强的处理能力。随着智能控制得到全面优化,它相对于传统的运动学方程、函数方程而言,数学描述更加准确。而且在混合的基础上,系统相对于数学广泛意义而言,有着决定性决策意义,应该基于定量控制统一起来。智能控制系统和传统的系统而言,不会存在排斥问题。这是一种扩充延伸之过程。在实际过程中,发挥出巨大作用,而且适应性也非常强,能够更好的克服环境,将一些不确定性因素,复杂因素清理。

2智能控制在机电一体化系统中的应用优势

2.1智能控制能够帮助机电一体化系统完善性能

和传统的自动化控制系统相比,智能控制有其优越性,这种优越性主要表现在可以帮助机电一体化系统更加地完善发展,因此,成为了机械工业与微电子工业未来发展的主要方向和趋势。在机电一体化系统中,智能控制可以自己进行中间模型分析,能够根据外界环境的变化做出相应的调整,形成控制指令,在控制器的作用下,高效、快捷、精确地完成工作任务。

2.2智能控制能够帮助机电一体化系统提高效率

智能控制技术是依据操作人员发出的命令编码而使得机械设备自动进入工作状态,在这个过程中,人工只需要发出命令编码,而不直接参与到工作劳动之中。所以人工因为操作不当所引起的失误和损失就可以大大地减少,工作效率就可以大大地提高。在智能控制的帮助下,人力只需要编制出正确的工作编码和指令即可,智能控制可以按照指令流程来准确流畅地完成工作任务,这保证了机电一体化系统的安全和效率。

2.3增加系统安全可靠性

在接受人类的工作指令后,智能控制系统可以合理地调控设备中的结构或运行程序,来实现对于运行系统的管理和监督,最大限度地保证机电一体化系统的安全可靠。通过智能控制系统控制机电一体化系统仅需要操作员输入指定命令即可,其余的一切操作则可通过智能控制系统根据环境的变化进行自行调整,实现系统的正常运行,最大限度地保证机电一体化系统的安全性。通过智能控制系统能够保证机械设备在人类无法到达的空间正常工作,比如月球探测器的控制。

3智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1在机器人领域中的应用

由于机器人在动力系统中会充分体现出其时变性、非线性以及强耦合性的基本特点,而且在控制参数系统中还可以充分体现出其多变性以及多任务性的特点,因此,这都充分表明其比较适合智能控制技术的应用。目前,在机器人领域中,智能控制主要应用在以下方面:(1)机器人在行走轨迹以及行走路径跟踪方面的智能控制;(2)智能控制机器人的手臂动作与姿势;(3)智能控制机器人视觉处理以及多传感器的信息融合问题;(4)利用专家控制系统定位、规划控制以及监测机器人的运动环境等等。

3.2在建筑工程中的应用

在建筑工程中,智能控制技术主要应用在以下方面:

(1)实现对建筑物内空调的智能控制

其可以利用比例积分调节器闭环方式智能化地设置空调在夏、冬不同季节的使用模式与风阀。其不仅可以有效优化建筑内的空气质量,而且可以有效地节约能量。

例如:智能控制在建筑工程空调系统中的应用

随着我国建筑业的不断发展,智能大厦及中中央控制室等不断增多,其中智能控制机电一体化技术主要体现在空调系统的应用方面。公共建筑及工业建筑中中央控制室等空调的智能化系统主要是对进风及出风的温度进行智能化控制与调节,通过应用比例积分调节器的闭环控制方式设置空调的模式,对冬季及夏季模式进行选择。空调的闭环智能控制方式的优点在于反应灵敏、超调程度较小,能保持室内的温度及湿度在控制的范围内,具有较高的精准度。空调的智能控制系统能根据空气的质量情况进行风阀的调节,保证室内空气质量的同时,有效的节约了能源,避免资源的浪费,有利于建设环境友好型社会。除此之外,智能控制系统还能控制及管理中央空调的各项指标,对空调的运行状态进行实时监控,保证其正常运行。智能控制系统中的模糊控制系统在公共建筑及工业建筑中中央控制室空调中的应用也较为广泛,模糊控制系统主要是通过PLC与工控机结合控制中央空调的变流量节能控制系统,对中央空调进行高效的管理,发挥中央空调控制系统的节能潜能,在中央控制室及配电室等直接安装暖气管道系统会因暖气管道泄露对室内设备造成损坏及维护困难等,利用智能控制系统的空调系统能够很好地弥补这些缺点。另外,机电一体化的智能控制系统还广泛的应用到其他技术领域,如建筑照明控制系统、智能机器人控制系统、机械制造系统及数控领域、门禁系统等,在这些领域的应用也体现其明显的特点和优势。

(2)智能控制技术在建筑物照明系统当中的应用

在此方面,智能控制技术主要是利用通信与计算机控制进行联网,然后对照明逻辑方面,照明系统节能方面以及照明时间等方面实施智能化的控制。从而使得建筑工程能够顺利地开展,有效提高建筑工程效果与工程质量,例如:室内安装的简单的智能声控灯。

(3)智能控制在建筑工程监控系统中的应用

所谓远程监控主要指的就是对电脑的终端技术进行有效地运用,并对整个建筑工程中主要或关键设备在远距离可以进行遥控的技术。在建筑工程中对远程控制技术进行充分的运用,不仅可以在一定的程度上减少人工安装的费用,还能降低材料费用方面的支出,同时能够及时发现故障以减少因此带来的经济损失。由于远程监控技术对信号技术和通讯设施技术的要求比较高,相对于目前我国建筑工程中,存在着通讯量比较大、通讯设备以及技术相随来说也是很不完善等问题,因此远程监控技术仅限于通信信号好、电气规模不算太大的工程中使用,不过其发展前景还是很好的。

例如:在一些小型单体电气建筑结构中,电气火灾的监控系统应该集报警、检测以及管理为一体。在进行设计的过程中,在总线上接监控探测器或者是监控单元,并和主机进行通讯,对全部的数据以及采集的信息进行传送,主机采集接收到的数据,对电气线路三相电流、剩余电流、温度、以及电压等参数进行相应的辩护。如果被测线路发生异常的过程中,电气火灾监控探测器可以通过互感器、温度传感等工具对信号进行采集和处理,当监测值超过设定阈值并达到触发时间时,就会发出警报信号,并将警报信号上传到监控设备中。经过进一步的识别和判定,监控主机发出的伙火灾报警信号、报警指示灯亮等,同时还会在显示屏上对报警的信息进行提示,报警的位置进行指定,就可以在较短的时间内进行检查和处理,并将报警信息发送到集中监控台,还可由相关人员对监控设备进行控制切断回路电源,并联系其他的消防设备,进一步达到预防电气火灾的发生。电气火灾监控系统不仅是一个联网的整体装置,还是一个整体的系统。其主要的功能就是在火灾发生前,对配电线路、变配电设备、温度的变化进行检测的,并对隐患以及故障的部位进行报警。

3.3在机械制造中的应用

目前,在最为先进的机械制造技术即为实现计算机辅助技术以及智能控制技术的完美结合,逐渐往智能机械制造技术的方向发展。而且发展的最终极目标即为可以充分地利用计算机技术代替人类的一些脑力劳动,这样就可以有效地模拟人类制造机械的活动。除此以外,智能控制技术还可以动态地模拟机械制造现状,并且可以利用传感器融合技术,实现对采集信息的预处理,从而可以有效控制模式中的各项参数数据,进行有效地修改预处理。目前,智能控制技术主要在智能学习与智能传感器以及机械故障的智能诊断等方面得到应用,例如:在某PTA工程建设中,建设单位采购的德国曼透平(MANTURBO)制造的两套压缩机,自带的PLC控制柜12台/套,各种仪表设备300多台/套,变频柜、高压柜及变压器等电气设备20多台/套,以满足其压缩机运行控制的需要,电气、仪表、动设备、静设备、管道等在设计、制造安装及各专业相互协调配合等方面都达到了极高的水准,这也充分体现了智能控制系统在工程实际应用中的地位。

3.4在数控领域中的应用

(1)随着我国社会的快速发展以及科技的飞速进步,我国的机电一体化技术也在谋求更好的发展,这也对数控技术也提出了更高的标准与要求。其不但必须要充分实现诸多智能功能,而且还要延伸以及扩展出更多新的智能功能。这样数控技术就可以实现智能数据库的建立,而且还能完成智能监控与编程的目标。例如,借助于专家系统能够更加科学、综合性地分析数控领域中存在的结构以及算法不够明确的问题,再根据推理规则,合理性地推理施工现场中的数控故障信息,进而得到关于数控机械维修的可行性建议;再如PTA工程建设中的成品料仓灌装线系统,就是智能控制系统的典型范例。

4智能控制在机电一体化系统中发展的必然趋势分析

智能控制具有较强的组织能力和学习能力,其在机电一体化系统的发展是当前智能控制发展的重要趋势。现阶段在我国比较常见的机电一体化技术有遗传算法、专家算法、神经网络等,这些方法在实际的应用过程中是相互依存的。近年来,随着我国智能控制系统的广泛发展,已经进入到了智能化阶段。机电一体化系统的智能控制作为一门技术,在计算机普及和发展的今天,智能控制已经迎来一个高速发展的时期。

5结语

智能控制是在机电一体化与机械自动化的基础之上研发而成的新型控制技术,完全突破了传统的机电一体化工作原理,极大的提高了机电一体化运转的效率。机电一体化系统中智能控制涉及的领域十分广阔,因此相关方面的研究人员应当根据实际的生产与生活需要不断的改进和完善智能控制系统,这样就能够提高人们的生活水平,同时也能够带动产业的发展,有利于实现社会主义现代化社会的目标。

参考文献:

[1]李文,欧青立,沈洪远,伍铁斌.智能控制及其应用综述[J].重庆邮电学院学报:自然科学版,2006(03)

[2]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,2011(10)

[3]陈明录.浅议机电一体化系统中智能控制的应用[J].科技与企业,2013(04)

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