智能控制及其在機電一體化系統

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　　摘要：隨著近年來機電一體化系統控要求的不斷提升，導致了被控制的對象以及控制目標等變得日益復雜起來，在機電―體化的控制過程中智能控制系統顯得尤為突出和重要。因此，本篇文章主要側重介紹智能控制及智能控制技術在機電一體化系統中的實際應用。

　　在當今這個不斷發展的社會中，電子技術中的微電子技術和具有及大規模集成電路的快速發展，使得電子技術逐漸變得更加完善，并能夠大規模的應用到實際生產和各種工業過程中去，正是這種快速的起步，也就要求需要不斷增加對控制效果的各方面要求。在工業生產過程中經常會出現各種方面的不確定性，例如結構變化性、結構多層次性以及眾多因素性等等，這些不確定性在很大程度上影響著數學模型的精確建立，在這些不確定性因素的多方面影響下一般只能逐漸的導出一些簡單的數學模型，對于一些復雜的數學模型就很難實現有效控制了。

因此在這種艱難的條件下，相關技術人員就萌發了通過智能控制來實現難于優先控制的模型，正是由于智能控制的出現和快速發展，才為解決這些難題提供了捷徑。隨著越來越多的智能控制方法的廣泛應用，智能控制方法也得到了更多的重視，智能控制系統在整個機電一體化中也起到了超級多的作用。

　　1.智能控制特點及主要方法

　　本文所介紹的智能控制系統是整個控制理論發展過程中的高級階段，智能控制系統總結了傳統的控制系統，并有針對性的找出了傳統控制理論存在的不足，在完善不足和有效創新的完美結合下逐步發展起來，智能控制理論可以有效面對以往那些難以克服的控制任務。

　　總結智能控制理論與系統和傳統控制理論與系統的差異，可以得到主要的幾個方面：第一方面為智能控制理論是對傳統理論的延伸和完善，智能控制系統包含了傳統控制系統，傳統控制系統是智能控制系統的最初階段。

相比傳統控制系統而言，智能控制系統具備了更多綜合信息的處理能力。在這里要尤為強調的一點就是，智能控制系統的最終目的是追求整個控制系統的多方面優化而不是這個系統的全局控制。第二方面主要講述智能控制的主要對象和任務，前文已經提到過，有些模型具有不確定性以及任務要求高難度性等等，具有這些性質的模具，單一的使用傳統控制方法是很難進行有效控制的，但是在智能控制系統的應用之后，這些難題很快就被一一的解決了。

第三方面是傳統控制主要通過各種各樣的公式和相關定理來獲取這方面的有效知識，不同的是智能控制主要通過和專家來學習這方面的經驗，并通過經驗和實際的操作來獲取有關知識。

　　智能控制系統具有足夠的關于人的控制策略、被控對象及環境的有關知識以及運用這些知識的能力，智能控制用擬人化的方式來表達，即智能控制系統具有擬人的智能或仿人的智能。智能控制系統并不排斥傳統控制理論，常規控制往往包含在智能控制之中，智能控制也利用常規控制的方法來解決“低級”的控制問題，并力圖擴充常規控制方法并建立一系列新的理論與方法來解決更具有挑戰性的復雜控制問題。智能控制具有較強學習功能、適應功能和組織功能，能克服被控對象和環境所具有的高度復雜性和不確定性，實現有效控制。

　　2.智能控制在機電一體化中的應用

　　2.1.機器人領域的智能控制

　　機器人在動力學方面常常是強耦合、時變、非線性的，在傳感器信息方面是多信息的，在控制參數上是多變量的，在控制任務要求上是多任務的，這些特性正適合智能控制的應用。智能控制技術已經應用到機器人領域的許多方面，如機器人多傳感器信息融合和視覺處理，移動機器人行走過程的自主避障，行走路徑規劃、定位、軌跡跟蹤，機器人手臂動作規劃，空間機器人的姿態控制，具有自學習、自適應功能的控制器設計等。

采用人工神經網絡、模糊控制和專家系統技術對機器人進行定位、環境建模、檢測、控制和規劃的研究已經日趨成熟，并在許多實際應用系統中得到驗證。神經網絡具有強大的自學習和非線性映射能力，實時性好，在機器人動力學上廣泛應用，尤其適合于多自由度機械臂的現場學習控制。

　　采用神經網絡的方法，對各傳感器的輸入信息進行融合，系統具有很強的容錯性和魯棒性。模糊控制是一種具有魯棒特性的智能控制方案，在機器人的建模、控制、對柔性臂的控制、力/位置控制、模糊補償控制、對基于傳感器的機器人控制以及移動機器人路徑規劃等各個不同層面都有廣泛的應用和研究。免疫算法用于移動機器人路徑發現與規劃，同時遺傳算法和進化計算為機器人系統帶來了新型的優化編程和控制技術。

　　2.2.交流伺服系統中的智能

　　作為較為典型的控制伺服驅動裝置，它是機電一體化產品中的主要組成部分，對于實現各種電信號控制機械動作的控制起著直接作用。尤其是現在科技技術的不斷發展，交流伺服系統對于整個控制系統的功能作用也起著即為重要的作用。隨著電力電子技術的迅速發展和矢量控制技術的應用，交流調速系統的性能也日益提高，使得伺服系統由直流逐步向交流轉化。

　　2.3.機械制造過程中的智能控制

　　所謂智能控制也就是將經典的控制理論與計算機應用技術緊密結合起來，并應用于機電一體化這一行業中去，通過智能理論的控制，發展成為嶄新的控制制造理論與技術。控制技術正向著智能控制系統這一大方向進行著不斷的延伸。智能控制系統的最終目標就是專家能夠通過計算機模擬系統智能的控制各種機械活動，通過這種控制工作來逐步的取代或者協助人力及腦力勞動，這在很多方面都減輕了相關人員的負擔與工作量。

　　3.結語

　　總而言之，控制系統技術行業隨當今不斷進展的社會形態，擁有著較廣的發展空間及遠景，特別是智能控制系統，不僅能夠成為整個控制行業的領軍，且會成為未來行業的支柱，更將是21世紀機電一體化技術發展的主要方向。智能控制技術的快速發展更需要相關技術人員不斷的探索與完善，相比較而言智能一體化能夠在整個行業領域里發揮著較深遠的作用

　　參考文獻：

　　[1]李航一，孫厚芳，袁光明等.智能控制及其在機器人領域的應用[J].河南科技大學學報：自然科學版，2005，26(1)：35 38.

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