浅析机电一体化系统中智能控制的应用

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机电一体化是我们国家机械制造行业发展的主流,也是提高制造业经济效益和社会效益的重要途径。在科学技术比较发达的时代,社会组织以及企业对机电一体化的质量与要求也越来越高,尤其是对机电一体化系统智能控制的要求标准越来越高。下面小编为毕业生们准备了一篇关于机电一体化系统中智能控制的论文，希望可以帮助同学们哦！

摘要：机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。它使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由机械电气化迈入了机电一体化为特征的发展阶段。智能控制则是机电一体化与传统电气化的主要区别之一，它是应用人工智能的理论与技术和运筹学的优化方法，并将其同控制理论方法与技术相结合，在未知环境下，仿效人的智能，实现对系统的控制。因此，智能控制是自动控制理论发展的必然趋势。本文主要阐述了机电一体化的基本定义、智能控制及智能控制技术在机电一体化中的应用。

关键词：机电一体化技术智能控制应用 PLC

随着科学技术的发展，传统的学科技术正在逐渐的推出了历史舞台，新的学科不断问世，技术之间的融合比任何时代都更加密切，机电一体化就是在顺应这样的历史潮流中诞生出来了。它使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化。但是，随着机电一体化的日臻成熟，一般的控制效果已经满足不了可以市场发展的需求，智能控制也就顺应这样的需求产生了，它的产生解决了传统意义上的许多技术问题，把许多较难实现的控制难题简易化，在这样一个大环境下，智能控制技术受到了前所未有的重视，也在机电一体化中的应用起着不可替代的作用。

1、机电一体化的概述

1.1、机电一体化的定义

机电一体化在国外被称为Mechatronics，是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合，这种说法后来得到了世界的认可。它的具体定义表述为，机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

1.2、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件主要是由结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素、智能组成要素五大要素有机结合而成。

1.3机电一体化结构组成图

机械本体(结构组成要素)

它包括有机身、框架、支撑、联接等，是系统的所有功能要素的重要机械支持结构。它的材质，质量直接影响到机器的总体的性能和产品的质量，是机电一体化的基本组成技术。

动力驱动(动力组成要素)

它为系统提供足够多的能量和动力促使系统正常运行，从而达到系统的基本控制要求。它的能量来源，驱动力的选择是系统能否高效实现系统控制的要求关键技术。

测试传感(感知组成要素)

它为系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，生成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。它的信息检测、信息处理和信息分析能力是提高系统控制可靠性、灵敏度、精确度的可靠保证。

控制信息处理(智能组成要素)

它将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。它所采用的控制技术和信息处理技术水平的高低直接关系到生产效率的高低，是企业赖以生存的技术保障。

执行机构(运动组成要素)

他的基本特点是根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能，是以前面机械本体、动力驱动、测试传感、控制信息处理为基础的技术。

2、智能控制

智能控制是一类无需人的干预由智能机器自主地实现其目标的过程。它是在在结构化或非结构化的，熟悉的或陌生的环境中，自主地或与人交互地执行人类输入的规定软件程序，智能控制是用计算机模拟人类智能的一个重要应用领域。

智能控制方式是对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式，也是基于逻辑规则，使用人类思维的模型或者经验模型甚至是仿照人类神经网络来进行训练学习的模型。而普通控制方式是完全基于数学的控制，两者相比可以知道现代智能控制具有无可比拟的优势。

3、智能控制技术在机电一体化系统中的应用

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化研究可收益性得到了大家前所未有的认可，数控机床和机器人的智能化就是重要的两大方面应用。

3.1、PLC智能控制在数控系统中的应用

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件，它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术，使用了多种传感器的自动化机床。

PLC组成的智能控制程序，系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行。然后将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算，这些开关信号，包括很多检测元件信号等。PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象，系统再送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。

这一以PLC为核心的智能控制系统在数控机床的运用，具有加工精度高，具有稳定的加工质量，对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法，如果加工零件改变，只需要更改数控程序，可节省大量生产准备时间，另一方面，机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。更有利于生产管理的现代化。

3.2智能控制在机器人上的应用

智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而她具有的感知、识别、理解和判断功能都是基于智能控制，除此以外智能化机器人还具有对做过的事总结经验和学习的功能。

具体表现如下:首先感知传感器所获取的反馈信息通常是数量很大的数值信息，符号层一般很难直接使用这些信息，需要经过压缩、变换、理解后把它转变为符号表示这需要智能控制来实现感知。然后信息是来自分布在不同地点和不同类型的多个传感器而且是从不同角度，不同的测量方法得到的不同的环境信息。这些信息需识别就必须用智能控制来排除干扰和各种非确定性因素的影响。接下来将符号层形成的命令和动作意图，要转变成控制级可执行的指令(数据)，也要经过分解、转换等过程，这又是一个理解和判断的智能控制过程。最后将做过的事情总结经验并学习还是离不开智能控制。所以机器人要想实现智能化就必须走出之前固定的程序话僵硬模式，采用智能控制技术。

结语：

智能控制是使机电一体化区别于一般意义上的机械自动化的根本特征，机电一体化的智能化是21世纪的发展方向。现今，机电一体化的智能控制还存在很多不足，但是智能控制的研究可收益性已经得到了全世界前所未有的认可。我们应该加大对智能控制的研究，促使机电一体化的进一步飞速发展。

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