導(dǎo)語(yǔ)：智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：敘述了機(jī)電一體化系統(tǒng)、智能控制的概述及定義，探討了機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景及智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)電一體化系統(tǒng)；應(yīng)用

伴隨著中國(guó)社會(huì)主義科學(xué)技術(shù)及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建造也進(jìn)入了一個(gè)快速成長(zhǎng)的黃金階段，機(jī)電一體化的技能也逐步老練成熟。由于相關(guān)系統(tǒng)所處外部環(huán)境在不斷變化，在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中開(kāi)始廣泛使用智能系統(tǒng)，其在機(jī)電一體化技術(shù)的成長(zhǎng)過(guò)程中特別是在現(xiàn)時(shí)期有著舉足輕重的地位，同時(shí)也將進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)電一體出現(xiàn)飛躍的發(fā)展。本文從機(jī)電一體化及智能系統(tǒng)的視點(diǎn)動(dòng)身，將這兩部分進(jìn)行融合，剖析研究機(jī)電一體化體系中智能操控的使用。需注意的是，雖然中國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，但其在實(shí)際工程過(guò)程中面臨的對(duì)象存在不確定性、多層次及非線性等特點(diǎn)，從而給該系統(tǒng)的發(fā)展造成了很多阻礙。伴隨著智能控制系統(tǒng)的使用給該系統(tǒng)帶來(lái)了良好的外部環(huán)境，有利于其科學(xué)發(fā)展。所以在機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制逐步受到各領(lǐng)域的關(guān)注重視，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)分析研究是需要的。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述及定義

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的含義

機(jī)電一體化系統(tǒng)又被稱作機(jī)械電子學(xué)，其具體內(nèi)容是由多種技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，且在實(shí)際工作生活中進(jìn)行歸納綜合應(yīng)用的一種綜合性技能。其所有機(jī)融合的多種技術(shù)主要包括以下幾種：信號(hào)改換技能、傳感器技能、電工電子技能、接口技能、信息技能、微電子技能及機(jī)械技能等。

1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本內(nèi)容原則要求組成要素

該系統(tǒng)的基本內(nèi)容主要包括6個(gè)環(huán)節(jié)，即：a)計(jì)算機(jī)與信息技能；b)自動(dòng)操控技能；c)機(jī)械技能；d)系統(tǒng)技能；e)伺服傳動(dòng)技能；f)傳感檢查技能。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本原則要求主要包括4個(gè)方面，即：a)能量變換；b)構(gòu)造耦合；c)構(gòu)造耦合；d)運(yùn)動(dòng)傳遞。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素主要包括4個(gè)方面，即：a)感知構(gòu)成要素；b)結(jié)構(gòu)構(gòu)成要素；c)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成要素；d)功能構(gòu)成要素[1]。

2機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景

2.1煤礦機(jī)械

增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化可把有關(guān)煤炭生產(chǎn)的各種機(jī)械與技能科學(xué)的進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，同時(shí)將其在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行綜合應(yīng)用。這些機(jī)械與技能有很多種，主要包括：微電子技能、傳感器技能、信息變換技能、電子電工、接口技能等。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可依據(jù)煤炭企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)及技能要求對(duì)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，或?qū)δ承┘夹g(shù)技能進(jìn)行改革完善。同時(shí)，應(yīng)用機(jī)電一體化還可借助智能化的操控系統(tǒng)從而不斷增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，有效提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。

2.2有效提高煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)效益

機(jī)電一體化本身具有很多特性，采煤機(jī)械具備良好的牽引能力便是其中之一。在煤礦的采煤過(guò)程中，采煤機(jī)行走時(shí)可為其提供較大的牽引力，幫助其有效攻克移動(dòng)前進(jìn)過(guò)程中遇到的阻力，同時(shí)還可在采煤機(jī)變頻降速時(shí)進(jìn)行有效制動(dòng)。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可把煤礦企業(yè)的能量、物流及信息融為一體，從而進(jìn)一步提升整個(gè)煤礦企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)能力，有利于煤礦企業(yè)在不久的將來(lái)走向高效、安全及可持續(xù)發(fā)展道路[2]。

3智能控制的概述及定義

3.1智能控制的含義

智能控制其本質(zhì)指的是在沒(méi)有人進(jìn)行干預(yù)的狀況下，可自主自立地驅(qū)動(dòng)相關(guān)智能機(jī)械做到對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效操控的一類自動(dòng)操控技能。其是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行人類智能擬的一類重要范疇，主要針對(duì)比以往傳統(tǒng)控制更加復(fù)雜多樣的操控任務(wù)和目的，給目前中國(guó)社會(huì)各大領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣泛的適應(yīng)空間，同時(shí)有效解決了傳統(tǒng)操控不能完成的復(fù)雜體系的操控。以往傳統(tǒng)的操控僅歸屬于智能操控的一個(gè)簡(jiǎn)單環(huán)節(jié)，是智能操控最底層的組成部分。智能操控的理論基礎(chǔ)有很多，如主動(dòng)操控論、信息論、人工智能及運(yùn)籌學(xué)等。其屬于一項(xiàng)由多種學(xué)科彼此相互穿插所構(gòu)成的學(xué)科。

3.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7個(gè)方面，即：a)其具有組織性特點(diǎn)，核心主要是由高層來(lái)進(jìn)行有效控制的；b)智能操控具有變構(gòu)造特色；c)其智能控制器具備非線性的特點(diǎn)；d)智能操控系統(tǒng)可達(dá)到多樣性方針的高性能要求；e)智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)；f)智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題；g)智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。

3.3智能控制的基本類型

智能控制的基本類型主要包括以下7個(gè)方面，即：a)專家操控體系（ExpertSystem）；b)進(jìn)化核算與遺傳算法；c)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系；d)組合智能操控辦法；e)分級(jí)遞階操控體系；f)復(fù)合（混合）或集成操控；g)學(xué)習(xí)操控體系。

3.4智能控制的發(fā)展趨勢(shì)

這些年，智能操控技能在世界上很多國(guó)家都取得了較大的發(fā)展，甚至很多已進(jìn)入實(shí)用化及工程化的時(shí)期。不過(guò)智能操控技能作為一種新式的理論技能，目前依然處于發(fā)展階段。但伴隨著計(jì)算機(jī)技能及人工智能技能的快速成長(zhǎng)，智能操控也一定會(huì)在不久的將來(lái)走進(jìn)一個(gè)屬于它的新時(shí)期。機(jī)電一體化系統(tǒng)中往往會(huì)應(yīng)用很多技能，其中最常用的便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家體系及遺傳算法等相關(guān)技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。而目前機(jī)電一體化方面未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)便是廣泛使用智能控制系統(tǒng)，因?yàn)槠渚邆浜芏嗔己玫奶匦?，有利于機(jī)電一體化健康發(fā)展，如其具備極強(qiáng)的適應(yīng)性、組織性功能及學(xué)習(xí)功能等[3]。

4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始，機(jī)電一體化系統(tǒng)開(kāi)始往智能控制方向發(fā)展，從而打開(kāi)了機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用智能控制的新時(shí)代，該系統(tǒng)將來(lái)發(fā)展的主要方向一定是以智能化為主，其將直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的全體水平。

4.1智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械制造過(guò)程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中包括很多環(huán)節(jié)，其中機(jī)械制造便是重要的環(huán)節(jié)之一，把計(jì)算機(jī)輔佐技能和智能操控技能進(jìn)行有機(jī)融合的技術(shù)便是目前最領(lǐng)先的機(jī)械制作技能，往智能控制方向發(fā)展，借助科學(xué)的計(jì)算機(jī)技能來(lái)代替部分腦力勞動(dòng)，來(lái)模仿人們有關(guān)機(jī)械制作的行動(dòng)，這是其最終的意圖目標(biāo)。同時(shí)，智能操控技能可借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系的核算方式來(lái)動(dòng)態(tài)模擬制作機(jī)械的詳細(xì)過(guò)程。對(duì)所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳感器融合技能來(lái)進(jìn)行預(yù)處理，然后操控修正模式中的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。智能操控在機(jī)械制作中的應(yīng)用環(huán)節(jié)有很多，其中主要包含以下幾種：智能學(xué)習(xí)、智能監(jiān)控與檢查、智能診斷機(jī)械故障及智能傳感器等。

4.2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

伴隨著中國(guó)社會(huì)主義科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各大領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)控技能也逐漸有著越來(lái)越高的要求標(biāo)準(zhǔn)，不但需要其實(shí)現(xiàn)很多智能功能，還需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，從而促使其數(shù)控技能完成智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫(kù)及智能編程等意圖，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用智能操控技能就可完成這些任務(wù)。例如借助專家系統(tǒng)能綜合解決數(shù)控領(lǐng)域里的很多問(wèn)題，如難以確定及結(jié)構(gòu)不明確的算法等；使用推理規(guī)則可有效推理數(shù)控現(xiàn)場(chǎng)的部分?jǐn)?shù)控故障熟悉信息，得到某些指導(dǎo)性建議從而有利于數(shù)控機(jī)械的維修等。

4.3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

機(jī)器人在動(dòng)力系統(tǒng)中存在很多自身的特點(diǎn)，如時(shí)變性、強(qiáng)耦合及非線性等，而多邊變性及多任務(wù)性是機(jī)器人在控制參數(shù)的系統(tǒng)容易體現(xiàn)的特征。這些特點(diǎn)有利于智能操控技能的使用。現(xiàn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中使用智能操控技能主要體現(xiàn)在下面四大環(huán)節(jié)：a)機(jī)器人在視覺(jué)處理及多傳感器信息融合這兩方面能實(shí)現(xiàn)智能操控；b)可智能控制機(jī)器人的手臂動(dòng)作及相關(guān)姿態(tài)；c)經(jīng)過(guò)專家操控體系可科學(xué)定位、建模、計(jì)劃及監(jiān)測(cè)機(jī)器人所處的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，從而進(jìn)行相關(guān)的控制及探究；d)可以智能控制跟蹤機(jī)器人的行走軌跡及走路等。

4.4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的應(yīng)用

智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)環(huán)節(jié)，即：a)能智能操控建筑物內(nèi)的空調(diào)，例如能智能控制有關(guān)空調(diào)的風(fēng)閥，不僅能有效保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量，還能大幅度減少浪費(fèi)能量的現(xiàn)象發(fā)生；同時(shí)還可經(jīng)過(guò)比例積分來(lái)對(duì)其閉環(huán)方法進(jìn)行調(diào)整，從而有效設(shè)置在冬季和夏季時(shí)空調(diào)的使用模式；b)可經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和通信實(shí)現(xiàn)智能操控所有照明系統(tǒng)，如智能操控照明體系的節(jié)能、照明時(shí)刻及照明邏輯等。

4.5智能控制在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦機(jī)械所處工作環(huán)境一般情況下比較惡劣，往往都是在井下進(jìn)行作業(yè)，從而導(dǎo)致煤礦機(jī)械容易被惡劣的環(huán)境侵襲，同時(shí)還可能會(huì)遭受各種采煤沖擊及振動(dòng)的干擾。由此可知，井下作業(yè)具有某種程度的危險(xiǎn)性，同時(shí)還需要煤礦機(jī)械能適應(yīng)各種環(huán)境并達(dá)到高產(chǎn)的要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)就可將井下作業(yè)的危險(xiǎn)性大幅度降低，從而在某種程度上確保其安全性。

5結(jié)語(yǔ)

由20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，機(jī)電一體化系統(tǒng)已逐步開(kāi)始往智能控制方向發(fā)展。針對(duì)智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)講解，闡述了有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述定義、原則要求、基本內(nèi)容及組成要素等。介紹了智能操控的概述及定義、基本類型、發(fā)展趨勢(shì)及基本特征。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中很多領(lǐng)域都可使用智能控制系統(tǒng)，如：煤礦機(jī)電、機(jī)器人領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、統(tǒng)建筑工程及機(jī)械制造過(guò)程等。

作者:龐海龍 單位:同煤集團(tuán)機(jī)電管理處

參考文獻(xiàn)：

［1］田永利，鄒慧君，郭為忠，等.基于DPAM-F的機(jī)電一體化系統(tǒng)廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(1)：66-70.

［2］王殿君，申愛(ài)明，朱加雷，等.柔性制造系統(tǒng)在機(jī)電一體化專業(yè)綜合訓(xùn)練中的應(yīng)用［J］.安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(6)：554-557.

［3］吳乃優(yōu)，林樺，馬衛(wèi)國(guó)，等.大慣量調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械諧振現(xiàn)象研究及其在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.天津師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1993(1)：28-32.