机电一体化系统中的智能控制技术分析

机电一体化系统中的智能控制技术分析

许丽红

龙泉青瓷宝剑技师学院  浙江省丽水市  323700

摘要：现阶段，在各行业领域生产活动中，机电一体化系统已得到广泛应用，其能统一、管理生产设备，提高生产效率，把控生产质量，缩减生产成本。而随着科学技术的发展，智能控制技术逐渐被引入到机电一体化系统之中，在技术加持下，机电一体化系统运行更为高效、稳定。本文先指出机电一体化系统中智能控制技术的应用优势，进而重点探究机电一体化系统中智能控制技术的具体应用，以期为相关行业人员提供参考。

关键词：机电一体化；智能控制技术；智能化

引言：在智能化概念逐渐普及的背景下，诸多生产企业都在积极引进智能控制技术，将技术应用于机电一体化系统之中，能有效解决传统控制技术存在的不足，优化生产对象结构，更为便捷地构建数学模型，结合生产实际决策生产行为，有效保障机电一体化系统运行可靠性、稳定性。

1机电一体化系统与智能控制技术概述

1.1机电一体化系统

机电一体化系统是在微电子技术融入传统机电工业模式的过程中产生的新兴概念，其结合了多种技术，包括电子电工技术、信号交换技术、传感器技术、微电子技术以及信息技术等，在应用过程具有综合性特征。机电一体化系统由多个部分组成，包括动力部分、信息处理部分、控制部分以及执行部分等，其硬件涉及计算机、电子设备以及机械装置等，融合了计算机技术、电子信息技术等，能对多种系统与设备进行智能化管控。基于机电一体化系统的应用，能节省人力资源、物力资源，打造更为安全的生产环境。相较于依托机械技术的生产方式，机电一体化系统能安全执行高危工作，有效强化生产效率。

1.2智能控制技术

智能控制是一项新兴技术，其主要基于计算机技术对人脑进行模拟，进而结合自动驱动装置与各种控制任务，可实现智能化调控。智能控制技术融合了多种理论，包括人工智能理论、自动控制理论等，其以人工智能技术为基础，通过有效应用，能解决生产中存在的诸多问题，实现生产环境的优化。智能控制技术与传统自动控制技术相比，具备明显应用优势，不仅支持人为控制与操作，还能结合被控制对象状态与外界影响因素进行自我的动态调整，其具有良好适应能力，能自主学习，也可实现独立组织，起到协同控制效果。尤其在出现故障时，能智能化自我补偿与修复，并基于外部信息给出针对性决策。

2机电一体化系统中智能控制技术的应用优势

第一，智能控制技术可优化操作流程。这项技术主要应用在群控系统中，能对生产设备进行统一、高效管理，特别是在机电一体化设备具有相同操作流程的基础上，可直接对接任务系统，实现控制指令的自动传递，以此使机电一体化设备结合相应指令执行生产任务。第二，智能控制技术可提升操作精度。现阶段，机械制造领域对零部件的精度要求逐渐提高，基于智能控制的机电一体化系统，更能精准操作，其可自动控制零部件生产过程，减少在规格、尺寸等方面存在的误差现象，有效保证零部件生产质量。具体而言，基于智能控制技术的机电一体化系统具备较高智能化水平，能根据相关指令进行自动执行，对产品质量予以精准化控制，达到节省生产成本的目的，而且，在智能控制技术的支持下，还能依据生产要求编写控制指令，集成管理所有生产设备，避免产品质量问题发生[1]。

3机电一体化系统中智能控制技术的具体应用

3.1在机械制造领域应用

机电一体化系统在机械制造领域中的应用较早，其作用在于线上监控机械制造生产过程、线上监测生产设备运行状态、线上诊断设备故障等。将智能控制技术引入其中，按照人脑思维对机电一体化系统操作予以设置，进而智能化传达操作指令，能避免外部因素带来干扰，有效保障设备运行，提高生产效率与质量。通过应用智能控制装置，可依据生产需求编写程序、存储代码，对机电一体化系统进行智能控制，并收集、分析、处理设备运行信息，对各项运行参数予以合理调整，防止设备故障发生，实现高效、安全生产。实际上，传统数控技术在工业制造过程已表现出良好应用价值，如较为常用的数控机床设备，基于传统数控技术的应用，能依据生产需求实现轴头的自动旋转，并自动换刀，使生产效率显著提高。而有机融合机电一体化系统与智能控制技术，可解决传统数控技术存在的不足，能全面修复编程方面、操作方面存在的漏洞，使机械设备的操控更为便利、安全、高效。

3.2在机器人领域应用

将智能控制技术引入基于信息技术的机器人技术中，能丰富机器人功能，解决传统人工终端控制模式存在的局限性问题，实现多功能处理系统的优化。通过发挥智能控制技术作用，机器人可对周边环境予以敏锐感知，并结合预先设定的程序进行智能化运作。以智能控制技术为基础的机器人能智能搜集各种信息，并快速分析、计算，也能按照程序要求执行相应操作。在智能控制技术的支持下，机器人机电一体化系统可具备良好驱动功能，建立智能化水平更高的协控平台，通过对智能操控单元与终端执行单元进行关联，以模块化配置为依据，对内部数据予以有效调控、分析，进而根据各组位分配数据，实现机器人智能化运行。

以动漫舞蹈机器人为例，其智能控制系统主要包括核心控制、网络通信控制以及运动控制三模块。其中，核心控制模块的作用在于控制整体系统；网络通信控制模块的作用在于发送指令、接受指令，并整合多模块，确保系统运行稳定；运动控制模块的作用在于协调动作，使机器人跳舞、行动更具灵活性。在机器人智能控制系统中，核心控制模块尤为关键，在设计时可选用嵌入式单机片作为基础结构，以此精细化控制机器人舞蹈动作。一是选择具有良好控制性能的核心控制芯片，将其嵌入式安装在核心控制器内，同时，安装复位电路对系统运行予以控制；二是选择晶振模式的时钟接口，以此实现指令的快速发送。智能控制系统核心控制模块主要设置动作控制、电机控制、传感器、网络通信四个端口，待设计完成后，在系统硬件指定部位安装。其次，结合机器人驱动方式，设计运动控制模块，由于机器人需要做出较为复杂的舞蹈动作，所以采用两台直流电机分别控制机器人上肢、下肢的驱动，通过选择合适的驱动芯片，合理确定驱动电流、工作电压，在简化电路设计的基础上，保证动作更为灵活。最后，对运动控制模块、网络通信控制模块进行独立设计，以确保网络通信控制模块在运动控制模块出现运行故障时依然能接收指令信息，并向运动控制模块正常运行的部分传递，准确定位故障位置[2]。

3.3在交流伺服系统应用

交流伺服系统运行过程相对复杂，存在的影响因素较多，难免导致伺服特性下降，无法确保机电一体化系统运行稳定性、可靠性，对生产效率造成影响。通常而言，交流伺服系统要精准反馈转子点位，以此为矢量控制效果提供保障。而为实现这一目标，仅采用常规技术并不可行，即使应用无位置传感器，也难以在各种伺服控制场景中良好适应。所以为使伺服特性增强，应积极研发动态伺服电机，构建精度较高的数学模型，而为实现这一目的，需要引用智能控制技术，发挥技术优势，依据实际需求对机电一体化系统参数进行智能化调整，促使交流伺服系统运行稳定性、可靠性提高。

3.4在矿山领域应用

首先，智能控制技术可应用于采矿操作系统中，实现智能矿山系统的构建。智能控制系统涉及较多单元，如平行管控中心、远程管控平台、虚拟场景、现实场景等。智能矿山操作系统包括诸多模块，如单车作业模块、多车协同模块、车路协调模块、平行运输模块、调度管理模块、无人智能驾驶模块以及通信模块、远程监管模块等，计算平台可支持各模块计算，基于5G通信进行信息传输通道建立，以此实现信息的有效传递。在平行系统中，构建矿山模型、车辆模型等，并实施交互，进而向调度管理模块、无人智能驾驶模块中发送单车指令、多车指令。在任务封装完成后，可通过单车作业模块、多车协同模块执行相应任务，由车路协调模块进行视距感知信息的输出，并由传感器向平行系统反馈执行信息与误差信息，通过修正误差，为后续决策提供支撑，确保采矿工作稳定进行。除此之外，远程监管模块具有诸多功能，比如人为主动控制功能、可视化功能等，可充分保障采矿线路合理[3]。

其次，智能控制技术可在铲运机上应用。在具体应用中，基于监控中心发送指令，以远程方式控制铲运机运行。在铲运机头、机尾两侧安装网络摄像头，对作业情况进行远程监视，并通过无限MESH网络向监控中心传输视频数据，以便及时了解铲运机运行信息，如单斗重量信息、累计重量信息等，智能统计司机工作量。同时，车载单元能自动记录铲运机运行状态与动作，在出现设备故障时，通过串口对故障数据进行读取，并通过监控对故障位置予以调取。此外，在智能控制技术的支持下，还能实现智能导航与智能卸料功能。指令通过系统监控中心发出后，铲运机可实现自助导航，且在这一过程，由车载单元以所学习的路径为依据进行智能行驶，并对行驶距离予以自动判断，基于定位系统校正行驶路径，对转角传感器姿态加以调整。

最后，智能控制技术可应用于机械防撞系统中。矿井生产过程涉及大巷电机车的使用，可能出现碰撞问题，对矿井生产安全造成威胁。所以可在机车防撞系统中植入智能控制系统，设计相应功能模块，如信号发射模块、信号接收模块、执行控制模块以及声光报警模块等，并基于单片机对电车之间的距离进行计算，如果距离过近，则报警，以避免发生碰撞事故。

结论：智能化概念的出现改变了企业生产模式。将智能控制技术引入到机电一体化系统中，能有效提高系统运行稳定性与实效性，实现智能化生产，提高生产效率。所以相关行业人员应在深入研究智能控制技术的基础上，将其应用到在机械制造、机器人、矿山、交流伺服系统等领域的机电一体化系统中。

参考文献：

[1]冯鹏.智能控制在矿山机电一体化系统中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(14):105-107.

[2]杜磊.智能控制在矿山机电一体化系统中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2021(13):128-129.

[3]杨莉苹.智能控制技术在机电一体化系统中的应用[J].电子技术,2023,52(01):124-126.