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1、智能控制机电一体化系统中的应用探讨 【摘要】智能限制，这一概念对于我们早已不在生疏，其必将成为21世纪机电一体化系统发展的主要方向。本文探讨了智能限制与机电一体化发展的关系，并重点阐述了智能限制在机电一体化系统中的应用。 【关键词】智能限制；机电一体化；应用 集成电路技术的飞速发展为机电一体化技术的发展奠定了坚实的基础，机电一体化技术日益成熟的同时，得到了极为广泛的应用，各种工业生产中越来越多地涉及到了机电一体化技术，其极大地变更了我们的生活方式。随着生产要求的进一步提高，对机电一体化技术的限制效果的要求也逐步提高。很多工业对象或生产过程经常具有非线性、时变性、变结构、多层次、多因素以及各种不
2、确定性等，难于建立精确的数学模型，即使对一些困难对象能够导出数学模型，但过于困难，既不利于设计，也难于实现有效限制。而智能限制的出现和不断发展，为解决这些问题供应了有效的方法。越来越多的智能限制方法在机电一体化系统中得到应用，智能限制在机电一体化系统中的探讨也日益受到重视，从智能机器人到数控机床的智能化，无不体现了智能限制的重要性。 1.关于智能限制 智能限制这个词对我们来说，早已不在生疏，几乎充斥于生活生产的方方面面，原委什么是智能限制呢？所谓智能限制，就是指在无人干预的状况下能自主地驱动智能机器实现限制目标的自动限制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。传统的限制只是智能限制中的一个
3、组成部分，是智能限制最底层的阶段。智能限制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动限制论、运筹学及人工智能等内容。智能限制具有以下特征：一是智能限制的核心在高层限制；二是智能限制器具有非线性特性；三是智能限制具有变结构特点；四是智能限制器具有总体自寻优特性；五是智能限制系统应能满意多样性目标的高性能要求；六是智能限制是一门边缘交叉学科；七是智能限制是一个新兴的探讨领域。智能限制的类型包括：一是分级递阶限制系统；二是专家限制系统；三是集成混合限制；四是人工神经网络限制系统；五是模糊限制系统；六是学习限制系统；七是进化计算与遗传算法；八是组合智能限制方法等。总之，智能限制系统
4、具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能，其在机电一体化方面的广泛应用是当前智能限制的一大发展趋势。模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。 2.智能限制与机电一体化的关系论述 事实上，智能限制是21世纪机电一体化发展的必定趋势。机电一体化技术在国外的起步时间相对较早，发展相对成熟，早在20世纪90年头，发达和较发达国家的机电一体化技术就起先渐渐步入智能限制的阶段。一方面，通信技术、光学等加入到机电一体化行列中，微细加工技术也逐步在机电一体化中得以有效应用，出现了微机电一体化及光电一体化等新的分支结构；另一方面，
5、有关机电一体化系统建模的分析、设计以及集成方法，机电一体化学科体系及发展趋势等都开展了深刻的探讨。同时，因为神经网络技术、人工智能限制和光纤技术等多领域都有了较大进步，这为机电一体化的技术发展供应了广袤空间，也为产业化奠定了基础。智能限制已成为21世纪机电一体化发展的必定趋势，它在限制理论的基础上，加以运筹学、模糊数学、计算机科学、生理学、心理学、混沌动力学及人工智能等众多新方法、新思想，通过对人类智能的模拟，使其具有思维逻辑、推断推理实力以及决策实力，以获得更精确的限制目标。智能限制已经在机电一体化的系统探讨中日益受到重视，建筑智能化及机器人的智能化就是其典型应用。 3.智能限制机电一体化系
6、统中的应用 3.1 数控领域 机械制造行业是最早应用数控技术的行业，它担负着为国民经济各行业供应先进装备的重任。应当重点研制开发与生产现代化军事装备用的高性能三轴和五轴高速立式加工中心，五坐标加工中心，大型五坐标龙门铣等；汽车行业发动机、变速箱、曲轴柔性加工生产线上用的数控机床和高速加工中心，以及焊接、装配、喷漆机器人、板件激光焊接机和激光切割机等；航空、船舶、发电行业加工螺旋桨、发动机、发电机和水轮机叶片零件用的高速五坐标加工中心、重型车铣复合加工中心等。在数控领域，不仅须要智能限制有很高的性能，而且还要具有肯定的延长、模拟和扩展的学问处理功能。比如加工运动推理、决策、规划实力以及网络通信制
7、造的实力、感知加工环境的实力、智能般控、智能数据库、智能编程等，能够自组织、自适应、自寻优、自学习、自规划、自识别、自整定、自繁殖、自修复等。在进行限制时运用经典限制理论，假如遇到有许多信息模糊，或者是有很多的环节没有方法建模，那么在这样的时候运用智能限制的思路，就可以实现经典限制根本无法实现的最佳效果。形成智能限制理论的其中一个方法模糊限制就是为了实现优化加工过程的限制。对于那些在特地的领域中结构不是很明确、没有方法确定它的算法的学问推理的问题，用专家系统就能够很好地解决。它可以把对许多个数控机床的专家阅历综合到一起，然后利用肯定的推理规则，依据详细的故障信息，推理出指导性的看法。 3.2
8、模糊限制 随着计算机及其相关技术的发展，模糊限制也由最初的经典模糊限制发展到自适应模糊限制、专家模糊限制和基于神经网络的自学习模糊限制。其实现方式也由最初在微型机上用软件方法实现发展到应用模糊限制开发出模糊计算机进行干脆限制。专家系统能够表达和利用限制困难过程和对象所需的启发式学问，重视学问的多层次和分类的须要，弥补了模糊限制器结构过于简洁、规则比较单一的缺陷，给予了模糊限制更高的智能；二者的结合还能够拥有过程限制困难的学问，并能够在更为困难的状况下对这些学问加以有效利用。神经网络实现局部或全部的模糊逻辑限制功能，前者如利用神经网络实现模糊限制规则或模糊推理，后者通常要求网络层数多于3层；自适
9、应神经网络模糊限制，利用神经网络的学习功能作为模型辨识或干脆用作限制器；基于模糊神经网络的隶属函数及推理规则的获得方法，具有模糊连接强度的模糊神经网等，均在限制中有所应用，模糊系统与遗传算法相结合的限制器设计方法则供应了更为新奇的思路。此外，模糊预料限制，模糊变结构方法，模糊系统建模及参数辨识，模糊模式识别等的探讨，也都属于较为前沿的探讨方向。 4.结束语 智能限制是机电一体化技术将来很长一段时间发展的主要方向。智能限制技术的发展也是日新月异，如何将其与机电一体化技术以及传统限制理论结合起来实现机电一体化系统的高度智能化还有很长的距离，须要坚持不懈地探究和探讨。 参考文献 1王成勤，李威，孟宝
10、星.智能限制及其在机电一体化系统中的应用J.机床与液压，2022. 2习玲丽，王永初.智能限制的发展前景J.仪器仪表用户，2022. 3李玉清.智能限制的探讨方法及其应用最新动态J.可编程限制器与工厂自动化，2022. 4原艳红.智能限制的发展及其应用J.山西财经高校学报，2022. 5顾伟军，彭亦功.智能限制技术及其应用J.自动化仪表，2022. 6李化民，周成功，温艳芬.智能限制及智能自动化技术J.工业计量，2004. 7胡氢，司纪凯.智能限制技术现状分析及发展J.煤矿机械，2022. 作者简介：官腾，男，湖北荆门人，随州职业技术学院机电工程系助理讲师，从事电工电子和工程力学方面的教学和探讨。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页