浅议机电一体化系统中智能控制的应用

引言：

近年来，国家大力推动制造业智能化升级，如《“十四五”智能制造发展规划》明确提出要加快智能制造技术创新与应用。机电一体化系统作为制造业的核心，其智能化水平直接影响产业竞争力。智能控制技术融入，赋予机电一体化系统自动化、智能化能力。本文立足理论与实践，深入剖析智能控制技术在机电一体化系统中的作用及应用，旨在为响应国家政策，推动制造业智能化转型提供有益参考。

1 机电一体化系统中智能控制的应用分析

1.1 工业机器人中的应用

在工业机器人领域，智能控制发挥着关键作用。对于运动控制而言，由于工业机器人的运动轨迹极为复杂，且对精度与速度要求极高，模糊控制和神经网络控制大显身手。模糊控制可依据机器人负载变化、关节摩擦力等不确定因素动态调整控制参数。例如，当机器人抓取重物时，负载增加，模糊控制能迅速感知并改变关节运动参数，确保运动平稳精准。神经网络控制则凭借对不同任务运动模式的学习，实现自适应轨迹跟踪。在不同的工作场景下，机器人能快速适应，如在狭小空间内的装配任务或开阔场地的搬运任务中，都能精准完成运动轨迹规划。在力控制方面，机器人在装配、打磨等作业时，精确控制末端执行器与工件间的接触力至关重要。专家系统控制结合力传感器反馈信息，依据作业任务与工件特性制定策略。如精密装配微小零件时，专家系统依据零件公差要求、装配顺序等知识，精准控制机器人施加装配力，有效避免零件损坏与装配失误，保障装配作业的高质量完成，提高产品合格率与生产效率。

1.2 数控机床中的应用

数控机床的加工精度是衡量其性能的关键指标，直接关乎产品质量。神经网络控制在补偿机床热变形、几何误差等影响加工精度的因素方面成效显著。通过构建神经网络模型，以机床温度、位移等传感器数据为输入，刀具补偿量为输出，能实时预测并补偿加工误差。例如，在长时间连续加工过程中，机床因发热产生热变形，神经网络可根据温度变化及时调整刀具位置，确保加工精度。模糊控制则针对机床进给速度、主轴转速等参数优化调控。在加工不同材质、不同形状工件时，模糊控制可根据工艺要求，动态调整参数，提高加工表面质量并提升加工效率，减少加工时间与成本。在故障诊断与预警方面，专家系统控制意义非凡。其知识库存储大量数控机床故障模式、原因与解决方法。机床异常运行时，专家系统依据采集的电气参数、机械振动等信息诊断定位故障，并提供维修建议。如机床主轴转速异常波动，专家系统可迅速判断是电机故障还是传动系统问题，并给出相应维修方案。同时，通过实时监测分析运行数据，专家系统能预测潜在故障，提前预警，如预测刀具磨损程度，提前通知更换刀具，减少机床停机时间，降低维修成本，提高机床利用率。

1.3 自动化生产线中的应用

在自动化生产线中，物料搬运与分拣控制以及生产线协调控制均借助智能控制技术得以高效实现。对于物料搬运和分拣系统，模糊控制在物料搬运机器人的路径规划与避障控制方面发挥关键作用，使其于复杂生产环境下可快速且安全地搬运物料；神经网络控制则应用于物料分拣系统的图像识别与分类，凭借对大量物料图像的学习，精准辨别不同种类物料并操控分拣装置将其置于相应位置。而专家系统控制主导着自动化生产线的整体协调控制，依据生产线工艺流程、设备状态及生产任务制定适宜的生产计划与设备调度方案，以汽车装配生产线为例，专家系统依据不同车型装配工艺要求，妥善安排机器人、输送机、装配工具等设备的工作次序与时间，有效提升生产线生产效率并保障产品质量，促使自动化生产线各环节紧密协作，稳定有序运行。

2 智能控制在机电一体化系统中的优化方法分析

2.1 优化机电设备的硬件构造

从理论上说，机电一体化系统中硬件设备的构造情况，直接决定着系统本身功能是否得以顺利实现。换句话说，硬件设备的构造是整个机电一体化系统生产的基石。这就要求机电一体化系统中的硬件设备元件要优先选用质量轻、硬度高的新型材料，或选择结构精简且密度强大的材料；同时，作为机电一体化系统的设计者，同样需要深入思考与分析机电一体化系统的组成构造优化问题，尽可能减少材料的重量、提升硬件设备性能，再有效渗透智能控制技术，从而让机电一体化系统更好地完成生产过程中的各种操作指令，提升工作效率。

2.2 提升软件技术与传感技术

在整个机电一体化系统中，软件技术，尤其是传感技术是运行过程中最关键的一环，也是衡量机电一体化系统运行情况的重要标准之一。因此，对于传感技术的设计与优化，需要设计人员继续探索其与生物技术、化学技术与物理技术之间的相同点，提升生产信息接收与表达的精准程度；同时也要将传感技术的优化与机电一体化系统的安全性、敏捷性与稳定性建设紧密结合起来，严格控制传感技术的设计与优化成本，最终显著增强机电一体化系统的实用能力、敏感程度与防干扰能力。

2.3 强化接口技术与信息技术

智能控制技术的进步与创新，更有赖于接口技术与信息技术的腾飞。其中，设计者应当积极迎合现代信息技术的发展标准与发展趋势，主动探索智能控制技术的创新突破口，深入对比研究各种不同的新型智能控制技术设备，思考其功能的多元性与操作的便捷性等问题；同时，设计者也应当在接口技术的研究过程中继续贯彻其本身的信息转换与传递功能，提升接口技术在信息转换与传递环节的敏捷度与综合效率。

结束语：

综上所述，机电一体化是先进科学技术发展进步的结晶，其在工业生产中的重要性是不言而喻的，并在经济社会发展进步的同时与便捷的智能控制实现了深度融合，从而让智能控制技术能够继续满足机电一体化生产的实际需求。从这一层面出发，可以意识到智能控制在机电一体化中的应用既有利于提升机电一体化系统的运行稳定性，又极大地减少了人为操作产生的误差，无疑是机电一体化系统改革发展的时代趋势。

参考文献：

[1]基于智能控制的机电一体化技术应用与展望.陈鹏举.造纸装备及材 料,2023(08)

[2]智能控制技术在机电一体化系统中的应用.刘毅.造纸装备及材料,2023(05)

[3]智能控制技术在机电一体化系统中的应用.杨梓嘉;吕雷.集成电路应用,2023(06)