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摘要:智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式,是控制理论发展的高级阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究对象的主要特点是具有不确定性的数学模型、高度的非线性和复杂的任务要求。智能控制的思想出现于20世纪60年代。当时,学习控制的研究十分活跃,并获得较好的应用。如自学习和自适应方法被开发出来,用于解决控制系统的随机特性问题和模型未知问题;1965年美国普渡大学傅京孙(K.S.Fu)教授首先把AI的启发式推理规则用于学习控制系统;1966年美国门德尔(J.M.Mendel)首先主张将AI用于飞船控制系统的设计。
关键词:机电一体化;智能控制;传统控制
一、智能控制特点
智能控制研究的主要目标不再是被控对象,而是控制器本身。控制器不再是单一的数学模型解析型,而是数学解析和知识系统相结合的广义模型,是多种学科知识相结合的控制系统。智能控制理论是建立被控动态过程的特征模式识别,基于知识、经验的推理及智能决策基础上的控制。一个好的智能控制器本身应具有多模式、变结构、变参数等特点,可根据被控动态过程特征识别、学习并组织自身的控制模式,改变控制器结构和调整参数。智能控制的研究对象具备以下的一些特点:
1.不确定性的模型
智能控制的研究对象通常存在严重的不确定性。这里所说的模型不确定性包含两层意思:一是模型未知或知之甚少;二是模型的结构和参数可能在很大范围内变化。
2.高度的非线性
对于具有高度非线性的控制对象,采用智能控制的方法往往可以较好地解决非线性系统的控制问题。
3.复杂的任务要求
对于智能控制系统,任务的要求往往比较复杂。
目前智能控制在伺服系统应用中较多的,主要包括专家控制、模糊控制、学习控制、神经网络控制、预测控制等控制方法。
二、智能控制应用
智能控制的具体应用主要表现在以下几个方面:
1)生产过程中的智能控制
生产过程中的智能控制主要包括局部级智能控制和全局级智能控制。
局部级智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计。研究热点是智能PID控制器,因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复杂对象。
全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化,包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。
2)先进制造系统中的智能控制
智能控制被广泛地应用于机械制造行业。在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了一些有效的解决方案。
(1)利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。
(2)采用专家系统为反馈机构,修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。
(3)利用模糊集合决策选取机构来选择控制动作。
(4)利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别,处理那些可能是残缺不全的信息。
3)电力系统中的智能控制
电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。
(1)用遗传算法对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时间,提高产品设计的效率和质量。
(2)应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有模糊逻辑、专家系统和神经网络。
(3)智能控制在电流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热点之一。
近年来,智能控制技术在国内外已有了较大的发展,已进入工程化、实用化的阶段。作为一门新兴的理论技术,它还处在一个发展时期。随着人工智能技术、计算机技术的迅速发展,智能控制必将迎来它的发展新时期。
三、智能控制在机电一体化系统中的应用
1.智能控制在机电一体化系统中的应用优势
智能控制已得到机电一体化系统的广泛认可和应用,并正在慢慢取缔着传统的控制技术,主要是因为其在机电一体化的应用中表现出来的有别于传统控制技术的优势,主要有:(1)优化效能。对于群控系统可以借助相关操作流程使系统的调整符合标准及要求;(2)程序控制。系统根据产品所需尺寸及精度编制操作程序指令进行运行;(3)改进加工。可以通过优化操作流程并缩短加工时间来实行复合加工,改进并优化了加工程序。
2.智能控制在机电一体化系统中的实际应用
(1)机械制造中的智能控制
以经典的机械理论和计算机辅助技术并结合智能控制方法,在机电一体化系统的制造过程中形成了新型的机械制造工艺,并不断向智能制造系统方面发展。智能控制技术解决了现代较为先进的制造系统必须依靠不够精准和完备的数据来处理无法预测状况的问题,利用神经网络和模糊数学的方法,建立制造过程的动态模型,并以神经网络的学习和并行处理信息的能力实行在线的模式识别操作,对残缺不全的信息进行及时有效处理。
(2)电力电子学研究领域中的智能控制
包括变压器、电动机、发电机在内的电机电器设备在规划设计、投入生产、实际运行及控制过程等方面都是相当复杂的。将智能控制技术引入电力系统,在电机电器设备的优化设计、故障控制和诊断等方面,都相当有成效。对电器设备的设计优化,可用先进的遗传算法进行优化计算,能大幅度缩短计算时间,有效节约成本,并提高电机电器的设计质量和效率。而神经网络系统以及模糊逻辑专家系统是在电机电器设备的故障控制和诊断中所应用的智能控制技术。
智能控制在电力电子学应用领域中发挥重要作用的最具代表性的现象是其在电流控制技术中的广泛应用,智能控制技术在电力系统中的应用方向是电力电子学研究领域极具研究价值的一个项目,可以推动电力电子领域的进步和电力系统不断的发展。
3.对智能控制的研究展望
智能控制是一种新型的控制技术,是在机电一体化技术工作运行之中不断总结,发展,创新出来的,其应用较为晚一些。但通过各方面,各领域的不断研究,分析,使该控制技术得到了很好完善和改进,使其在应用中取得了不错的成效。但止步于此是远远不够的,在科学技术更新速度如此之快的当下,对机电一体化的技术要求也在增加,智能控制技术所面临的挑战和问题也就随之增多,复杂起来。所以,不断加强对智能控制技术的探究和更新刻不容缓,要全面提高各方面的技术水平,完善不足,使其更好的在机电一体化系统中实现其作用,体现其价值。
结束语:
智能控制技术的应用使点击一体化系统改变了传统机械自动化运营和管理上的老旧模式,减少了弊端,提高了工作效率。现如今,机电一体化技术随经济和科技的发展也在大步迈进,而智能控制技术则是跟随发展产生在机电一体化 系统应用中一项重要的创新技术。这项控制技术不断发展其性能,水平,使其各方面提高,从而达到高效率控制。鉴于此,机电一体化偏向于采用此智能控制技术,通过此合理且科学的控制技术,使整个机电一体化技术系统得到完善和发展。除此以外,还是信息化,智能化的优势进入人们的生产生活,极大的促进了社会发展,经济进步。
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