機電一體化的控制系統(tǒng)的實現(xiàn)及技術分析獲獎科研報告摘要：隨著經濟的不斷發(fā)展，科技方面有了空前的進步，機電一體化是現(xiàn)代新技術中最有代表性的技術，在未來的發(fā)展趨勢中，機電一體化將占據(jù)主流地位，智能控制技術不斷完善，越來越強大化。本文通過對相關文獻資料的整理和分析，了解機電一體化目前的發(fā)展趨勢，從而得出機電一體化中的智能控制技術特點，為智能控制技術提供有益的參考，全面認識機電一體化，促進機電一體化進一步發(fā)展。

關鍵詞：機電一體化;智能控制技術;應用與發(fā)展

一、機電一體化技術創(chuàng)新發(fā)展趨勢

首先，機電一體化技術的應用將更為廣泛。小至微機電系統(tǒng)、數(shù)字光碟機，大至半導體制程設備、高速列車，均需通過機電一體化技術完成產品的開發(fā)。機電一體化之所以重要，因為它是自動化工業(yè)、航天工業(yè)與國防工業(yè)的基礎整合技術。這門新興技術，是先進工業(yè)國家競相發(fā)展的領域。信息產業(yè)的快速發(fā)展，也帶動PC工業(yè)控制電腦的發(fā)展，連帶以PC-Based控制器為主導的自動化產業(yè)的發(fā)展。在發(fā)展遷過程中，機電一體化的核心程序控制器技術也發(fā)生著變化，相比傳統(tǒng)模式創(chuàng)新技術普及應用。程序控制器被廣泛使用在工業(yè)自動控制領域，PLC已經成為工廠自動化的控制核心。然而因為一般PLC程序撰寫是采用先繪制階梯圖，再轉換為PLC指令，因此所生產PLC的指令不同，導致彼此之間程序轉換不易。另外，由于PLC指令近似于低階語言，程序開發(fā)不易且十分耗時，為了改善PLC機電一體化的缺點，目前逐漸探索出以PC個人電腦或IPC取代PLC作為機電一體化機構的控制器，并使用VisualBasic來撰寫控制程序，取代PLC的機電一體化。

二、智能控制系統(tǒng)類別形式與特點

（一）分級控制系統(tǒng)

分級控制系統(tǒng)又稱為分級階梯控制系統(tǒng)，是美國普渡大學提出的控制理論。分級控制分為三個方面;第一個方面就是執(zhí)行命令，這個級別顧名思義，負責執(zhí)行效果的，根據(jù)上一級的指令作出相應的動作，完成上一級指派的任務。第二個方面就是協(xié)調級，這個環(huán)節(jié)主要負責協(xié)調監(jiān)督，調整系統(tǒng)內每個部分的關系，并平均的分配任務，第三方面是組織級，這個級別是最高級的控制系統(tǒng)，同時對于執(zhí)行命令和協(xié)調級進行監(jiān)督，并對系統(tǒng)內部的任務進行統(tǒng)一的調整和分配。

（二）學習控制系統(tǒng)

學習控制系統(tǒng)能通過使用識別、識別、協(xié)調內部結構和信號輸入進行數(shù)據(jù)處理，來保證良好的智能操控效果。系統(tǒng)的控制特點是分階段控制，學習控制系統(tǒng)積累相關的經驗，在技術創(chuàng)新發(fā)展的今天能夠不斷的更新數(shù)據(jù)資源，并對數(shù)據(jù)進行整理分類，最后作出決策的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)需要不斷的改善。

（三）專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)是將人類的知識、經驗和技能整合到計算機系統(tǒng)中的過程，也就是說相當于人和機器的一種組合。該系統(tǒng)在計算機數(shù)據(jù)庫領域可以運用專家的知識和經驗和技能，包括對有種類的數(shù)據(jù)的分析處理，可以和人類的大腦一樣的數(shù)據(jù)分析處理知識，經驗和技能，也可以解決現(xiàn)場的高度復雜的問題。

（四）神經網絡系統(tǒng)

神經網絡系統(tǒng)是由很多類似于生物學上的神經細胞的人工神經元組成的網絡系統(tǒng)。神經電路網絡還可以包括多個處理單元，和生物系統(tǒng)的多個神經元類似，此外智能網絡的結構主要對人體生物系統(tǒng)的一種機械化的反映。

（五）機電一體化中的智能控制技術特點

（1）分層組織結構：“智能增減精準度”的原則完全反映在智能控制系統(tǒng)的組織結構中，這也是智能控制系統(tǒng)的特征，其調整的等級與具體化的智能控制系統(tǒng)成正比，兩者都能互相促進進一步改善。（2）多模式控制：智能控制系統(tǒng)通常采用多回路控制。這由開環(huán)控制和閉環(huán)控制的組合、定量控制和定性決策的組合以及數(shù)學模型和非數(shù)學一般化模型的組合來決定。（3）學習能力，學習控制系統(tǒng)，是對于學習的信息環(huán)境中固有的或未知的過程，對于未知信息的一種推測，為了有效的對系統(tǒng)的分類，可以結合以往的經驗，能夠提高和提高系統(tǒng)性能。就像人們的學習能力一樣，智能控制系統(tǒng)的學習功能也類似。高級的學習功能，主要包括知識的更新和遺忘。低水平學習功能主要包括學習受控參數(shù)（是相對靜態(tài)的過程）。（4）適應能力：智能控制系統(tǒng)中智能行為的本質是輸入與輸出之間的對應關系的反映。因為我們可以認為它是獨立于模型的自適應估計，所以它具有良好的自適應性能。由于系統(tǒng)內插功能，系統(tǒng)的一部分發(fā)生了故障，系統(tǒng)也能正常運轉并且提供適當?shù)妮敵龆桓蓴_。智能系統(tǒng)更強大原因在于智能系統(tǒng)的自我修復功能，即使內部有缺陷也能通過智能控制系統(tǒng)強有力的適應性能，進行系統(tǒng)的自我修復。

三、智能控制技術在機電一體化系統(tǒng)中的應用

當前，智能控制技術與機電一體化的結合是一種潮流和趨勢，機電一體化中智能控制技術的應用最好的例子就是CNC機床和智能機器人。在智能數(shù)控機床，前后的各種參數(shù)的監(jiān)控和比較的機械加工和處理程序的過程中，進行數(shù)據(jù)的綜合分析從而使智能執(zhí)行系統(tǒng)作出正確判斷和全面處理，通過智能的自動調整處理讓系統(tǒng)流程的進行更加順利。智能機器人是指通過視覺、聽覺、觸覺等各種感應器檢測到工作狀態(tài)，并基于在實際變化過程中反饋的數(shù)據(jù)和信息做出正確的選擇和判斷。另外，工程機械的智能控制系統(tǒng)的應用也非常廣泛，其控制方法也非常巧妙，詳情如下所示。（1）挖掘機油壓系統(tǒng)檢測出如下操作參數(shù)來識別負載大小。檢測油壓系統(tǒng)中的泵，油壓，泵壓力控制機構和狀態(tài)，還可以通過測試指南，以處理系統(tǒng)的執(zhí)行過程。根據(jù)收集到的信息，掘土機控制器模擬控制理論對于必要的信息和數(shù)據(jù)進行處理，以確保未來工作順利。（2）總線段被用于基于CAN總線的汽車起重機的智能控制系統(tǒng)。雙層巴士協(xié)議結構不僅可以監(jiān)控起重機電源系統(tǒng)和油壓系統(tǒng)，還可以避免電源沖擊，實現(xiàn)高速通信。不同類型的汽車起重機需要有不同的軟件配置，在區(qū)分時需要特別注意。

四、結語

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，機電一體化應用到人們的生活中，并且為人們帶來很大的方便，機