机电一体化系统中的智能控制技术分析

2014 年 秋 季学期本科生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目 : 机电一体化系统设计

学生所在院（系） : 机电工程学院

学生所在专业 : 机械设计制造及自动化

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学 号 : 1110810710

考核结果 阅卷人 机电一体化系统设计课程论文

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智能控制技术在机电一体化系统中的应用

1108107 汪珈右

摘要：不同于传统机械系统，在机电一体化系统中，特别重视对智能控制技术的应用。智能控制与机电一体化系统的完美结合，有效改善了机电一体化系统存在的各种缺陷。本文综述了智能控制技术的相关知识，并论述了其在机电一体化系统中的应用。

关键字：机电一体化；机械电子；智能控制；系统

前言

机电一体化系统主要是指由动力与驱动部分、机械本体、传感测试部分、执行机构、控制及信息处理部分所组成，并利用电子计算机的信息处理技术、控制功能、以及可控驱动元件特性来运行的一种现代化机械系统。所谓智能控制系统，就是指利用集合了人工智能理论、自动控制理论以及信息理论等诸多技术理论，用以实现优化调控机的新技术系统。这是一种当前最为先进的自动化控制技术，一般包括两个方面，即外部环境和控制器。在实际的应用中，通过外部环境提供信息以供控制器做出控制决策，因此无需使用模型，具有很大的环境适应协调能力，在诸多机械设备生产中都具有很大的应用价值，因而成为促进机电一体化的重要技术系统[1]。为了满足人们生产生活中的各种需要，将智能控制技术融入到机电一体化系统中，也就成为的必然的趋势。

1 智能控制技术概述

1.1 智能控制技术概念

智能控制是指通过计算机模拟人类的思想，通过计算机程序实现对复杂多样的操作进行模拟，从而实现在无人控制的情况下完成机械控制并实现机械的自动化生产。通过智能控制能够帮助人类解决很多复杂的问题和实现很多复杂的操作，同时极大的提高操作的精度，使得机械制造业能够制造出更加精密的设备。智能控制系统与传统控制系统相比较具有更加方便快捷、更加精确、更加安全的优势，通过智能控制系统能够最大限度地精简参与生产的人员，在人类肉眼不可能达到的精密层级进行操作，使机械设备在一些人类不能到达的空间进行工作。随着科学技术的快速发展，智能控制系统已经在工业中大放异彩，随着其与其他技术的完美结合，已经为人类做出了极大的贡献[2]。

智能控制在机电一体化系统中的应用

近年来，机电一体化系统在我国科学技术水平不断发展的情况下也逐渐发展了起来，虽然相较于其他发达国家我国机电一体化系统起步较为落后，但是其发展速度有目共睹，且相关的技术也开始逐渐的完善起来。同时我国智能控制也开始进入了人们的视野，并应用于各行各业中，受到了人们的认可与青睐。而智能控制在机电一体化系统中的应用也在一定程度上推动了我国机电一体化系统的发展。文章对智能控制技术的基本改变和发展进行简单介绍后，对智能控制在机电一体化系统中的应用情况进行了深入的分析。

标签：智能控制；机电一体化；应用

改革开放以后，我国经济发展的速度有目共睹，我国经济为了满足发展的需求，也开始向市场经济转型。然而市场经济的复杂性加剧了各个行业的竞争，企业想要在市场中生存下去，转型和对自身缺点进行优化是唯一的方法。而机电一体化系统作为我国应用范围最广的系统，随着研究的深入得到了极大的优化，然而在实际应用过程中，依然存在着这样那样的问题，其中最为显著的问题在于农业和工业中的机电一体化由于该行业中存在不确定性、多层次性以及非线性等特征，影响了机电一体化的正常运行。而智能控制在机电一体化系统中的应用则能够有效的解决问题，同时有利于提高机电一体化的操作效率。

1 智能控制技术的基本概念

智能控制技术从本质上来看，其也是一种机械的自动控制方式，能够让机械设备在无人控制的情况下自动运行。智能控制主要由三个部分组成，分别是人工智能、自动控制以及运筹学。其中人工智能就是一个知识处理系统，具备对信息进行处理，并对知识进行学习和记忆等功能。而自动控制则是一种具有动力学特性的动态反馈系统；运筹学简单来说就是一种优化的方法，主要由线形规划设计、网络规划管理以及科学调度等组成，其能够对机械进行定量处理。这三个部分是智能控制技术应用的基础，能够有效的解决系统中时间、线性等问题，进而提高机械设备的运行控制水平。

2 发展趋势

智能控制在机电一体化系统中的应用

机电一体化是一门新兴的交叉学科，在我国工业发展中发挥了重要的作用。智能控制系统主要是指能模拟人工智能或者具有人工智能的系统，将智能控制技术应用于机电一体化系统，可大幅度提高生产效率，并完善机电一体化系统的性能。智能控制技术的应用源头是操作人员发出操作命令，一旦操作命令发出之后，智能控制技术便自动进入到工作状态，开始了全过程的操作。因为可以按照预先编写的程序执行操作，所以可有效减少生产误差，提高生产的安全性。文章主要对智能控制在机电一体化系统中的应用进行分析，为促进机电一体化系统的发展奠定良好的基础。

标签：智能控制;机电一体化;应用

引 言：纵观我国当前机电一体化系统的发展趋势，智能控制将成为其未来发展的主要方向。有了智能控制的机电一体化系统，能成功避免很多问题和缺陷的发生，拥有更加广阔的发展前景。智能控制在机电一体化系统中的应用在很大程度上解放了人力劳动。如下结合多年相关工作经验，就此议题提出几点看法和建议。

1.智能控制概述

智能控制，顾名思义，主要指的是在无人智能机当中自动模拟人的行为。智能控制是建立在当前先进的计算机技术基础之上的，借助计算机技术来模拟人的智慧，实现对各类机器和元件的智能操作和预先指示。与传统的人力控制相比，智能控制有着诸多的优势，其不仅能够确保按时按量地完成好各项工作任务，还能够解决很多人力不能解决的问题，摆脱了人力劳动的局限性。此外，智能控制要比人力劳动更具可靠性和安全性，一些危险度比较高的操作指令，通过智能控制，只需要设定好程序，便能够很好地完成操作任务。根据调查和了解，在我国当前很多领域当中都运用到智能控制，智能控制已经被广泛应用到社会生活的方方面面。关于智能控制的应用类别，可以总结为以下3方面。专家控制。专家控制将专家系统和工程控制实现了紧密的融合，其主要被应用到我国工業领域中的工业设计以及机械设备故障诊断和维修方面。专家控制所提供的知识是非常丰富和多元的，而且在解决实际问题中有着非常理想的效果。分级控制。分级控制主要贯穿于组织、协调以及执行三大环节当中，组织、协调和执行之间相互作用，相互配合，一起来对机器进行科学高效的控制。目前，分级控制需要满足两个条件才能够得以实现，其一是自适应的控制。其二是自组织的控制。然后，学习控制，学习控制主要体现在：其一，识别和调整内部结构。其二，借助信号的传输来处理复杂的数据，确保系统运行的顺畅性。神经网络。神经网络是建立在人工神经网络基础之上的，神经网络主要有两大功能，分别是智能控制功能和仿真功能。神经网络控制是当前最受关注的智能控制系统之一，未来的发展潜力更是不可估量。

机电一体化系统中的智能控制技术

【摘要】智能控制技术的产生与应用标志着机电一体化控制技术的发展提升了一个新的台阶，其中神经网络是一种能够解决文化知识传达与表现、联想创新记忆、推理学习与研究甚至是复杂社会现象的复杂难题的统一标准模型，模糊控制在许多领域产生了广泛的应用如机器人控制、家电控制、交通控制以及生产过程控制等等。

【关键词】智能控制技术；机电一体化；应用

1、简述智能控制技术

智能控制技术（ict：intelligent control technology）是控制理论发展的一个新高度，开创了控制理论的新时代。智能控制技术解决的对象主要是那些用无法用传统方法解决的复杂系统的控制问题。“智能控制”指的是在无外界因素干扰的情况下能够自主地驱动智能机器来实现控制目标的自动控制技术。常用的智能技术主要包括模糊逻辑控制，神经网络控制，学习控制，专家系统，分层递阶控制等等。以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为，例如：自学习、自适应、自组织等等。它主要用来解决工程上难以用数学方法精确描述的、随机的、模糊的、复杂的、柔性的控制问题。此外，工程机械中也经常应用智能控制系统，其深度和广度也是不可小觑的。

2、智能控制系统类别形式与特点

目前智能控制系统的应用已经相对普遍了，那么当前采取的智能控制系统都有哪些呢？

2.1分级控制系统

分级控制系统又称为分级阶梯控制系统，是美国普渡大学提出的控制理论。它的理论是在自适应控制和自组织控制的基础上提出的。它由低到高分为组织级、协调级和执行级这三个级别。具体情况如下所述：

1）执行级：根据上级发出的命令，执行确定的某些动作，并完成组织分配的各项任务。

2）协调级：此级由控制管理分层和控制监督分层组成。主要负责协调各项任务，以保证各项任务得以高质量完成。