智能控制研究发展方面的论文

浅析智能控制及其在机电一体化系统中的应用

【摘要】 在如今科技不断发展的社会里，机电一体化技术得到了进一步的应用和推广。目前，智能控制开始广泛地应用于工业、机械制造、电力电子学等研究领域，在机电一体化系统中，智能控制也有着非常广泛的使用。本文重点讲述智能控制系统的种类和优势，并对当下使用的智能控制系统进行简单的阐述，最后探讨了智能控制在机电一体化应用的效果。

【关键词】 智能控制;机电一体化;应用

Abstract continuous development of science and technology in today's society, electromechanical integration technology has been further application and promotion. At present, intelligent control research began widely used in industry, machinery manufacturing, power electronics, etc., in mechatronic systems, intelligent control also has a very widely used. This article focuses on the types and advantages of intelligent control systems, intelligent control systems and the current use of a simple exposition, and finally discusses the effect of intelligent control in mechatronic applications.

Key words intelligent control; electromechanical integration; application

机电一体化技术是指将机械技术、微电子技术、电力电子技术、信息技术等多种技术融合在一块的并且用于实际的综合技术。随着机电一体化的发展，机电一体化系统对控制的技术水平要求越来越高，原来的控制技术已经不能满足机电一体化系统的要求，因此，人们开始将目光投向发展比较迅速的智能控制，期望通过智能控制，达到机电一体化系统的控制目的。因此，本文将分析智能控制的特点和主要方法，探讨智能控制如何在机电一体化系统中得到应用，从而更好地实现对机电一体化系统的控制。

1.智能控制

简单介绍

智能控制(intelligent controls)在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。20世纪80年代以来，信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。智能控制综合了多门学科，比如自动控制、人工智能、信息论和运筹学等，它克服了传统控制理论的许多缺点，能够用来控制各种复杂的系统。

智能控制与传统控制的比较

首先，智能控制包括传统控制，智能控制是传统控制的高级阶段。与传统控制相比，智能控制处理信息的综合能力更强，而且能够从全局优化系统。从结构上来看，智能控制的分布式、分级式和开放式结构也比传统控制更加先进。

其次，智能控制是多门学科进行交叉的结果，因此它比传统控制在理论体系上更加完善。智能控制系统具有足够的关于人的`控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力。智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程，采用开闭环控制和定性及定量控制结合的多模态控制方式。

再次，智能控制系统具有变结构特点，能总体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调能力。智能控制适用的对象和任务可以更加复杂、高度非线性、模型可以具有不确定性。同时智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力。

最后，智能控制系统还可以用数学表示混合控制过程，用知识描述非数学的广义模型，采用多模态控制方式，这种方式是定性决策、定量控制和开闭环控制相互结合的体现。

主要方法

目前，智能控制运用的主要方法为遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统控制、专家系统控制、分级递阶控制、组合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理论等等。

2.智能控制在机电一体化系统中的应用

智能控制在机械制造过程中的应用

智能加工技术是利用智能束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门技术，而智能如工艺研究之所以光器是智能加工技术应用的前提条件。机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从机电一体化系统设计课程论文而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。在此过程中利用神经网络技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等 。

智能控制在机器人领域的应用

通常情况下，动力学中的机器人表现出的是非线性的、强耦合，而且变化具有不稳定的特征，由于信息量繁多而庞大，并且控制参数较多，需要通过智能控制来实现机器人在处理信息和参数的灵敏和快捷化。当前，智能控制技术已被广泛应用于机器人领域中的各个方面，在动力学方面，机器人是非线性、时变和强耦合的;在控制参数方面，是多变量的;在传感器信息上，是多信息的;在控制任务的要求方面，是多任务的，因此，从这些方面的分析可以得出智能控制非常适合运用于机器人领域。而且，目前在机器人领域也广泛地使用到了智能控制技术，比如机器人地行走路径规划、机器人的定位和轨迹跟踪、机器人的自主避障、机器人姿态控制等。在机器人领域，人们可以通过采用智能控制中的模糊控制、人工神经网络、专家系统技术进行环境建模和检测、机器人定位、汽车柔性制造等。为了提高机器人系统的适应能力，人们可以综合运用几种智能控制技术，例如机器人行走时可以主动的避让障碍物，还可按照规定的路径行走，其中机器人手臂可按指令完成相应预期动作。以上这些内容，都是采用了计算机神经网络智能控制技术实现的，由此可见智能控制在机器人领域中的应用也趋于成熟 。

智能控制在交流伺服系统的应用

伺服驱动装置是一种转换部件和装置，它能够使电信号转换为机械动作，并且决定着控制的功能和质量以及系统的动态性能，它是机电一体化的重要的组成部分。智能控制中电力电子技术的发展能够提高交流调速系统性能，实现直流的伺服系统向交流的伺服系统的转变。将智能控制引入交流伺服系统，能够帮助交流伺服系统应对比如负载扰动、参数时变、被控对象和交流电动机严重的非线性特性以及较强的耦合性这样一些不确定的因素，帮助交流伺服系统通过不确定的模型获得较满意的PID参数，满足系统的高性能指标要求。

常规的PID控制和智能控制技术相结合，能够形成智能PID，方法就是通过非线性的控制方式将人工智能引入到控制器，使系统的控制性能更好，并且能够不依赖控制器参数和精确的数学模型进行自动地调整，使得系统的适应性增强。

智能控制在数控领域的应用

随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议;利用模糊系统技术可以将数控机械的加工过程进行优化，对一些模糊的参数进行调节，从而更加清晰地发现数控机械出现的故障，并找出相应的解决措施。在数控领域，还可以利用遗传进化算法，找到数控系统的最佳加工路径;还可以运用智能控制中的预测和预算功能，在高速加工时加强对综合运动的控制。

参考文献

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[2]李景涛，韩英.机电一体化技术及其应用研究[J].机械管理开发，2010(01).

[3]杨明，路琴.机电一体化的研究现状与发展趋势[J].农机化研究，2006(8).

[4]余建文.浅谈智能控制与机电一体化的融合发展[J].应用技术，2012-08-10.

+++Q帮完成

车辆自动变速器及其控制技术和自动巡航控制技术都是智能汽车非常重要的内容,是目前我国智能汽车发展急需解决的核心技术之一。论文选择在我国很有发展前景的集自动巡航控制和电控机械式自动变速器于一体的复合控制系统作为研究对象,针对系统研制开发中的一些关键技术难题进行了研究。论文主要由六部分内容组成:(1)概括介绍了智能汽车及其先进的控制系统的主要内容、现状和发展方向;介绍了目前智能汽车自动变速器的主要类型、发展过程和特点;阐述了AMT国内外的研究现状和发展趋势及我国AMT目前需要解决的技术问题;介绍了自动巡航控制技术及其目前应用现状;阐述了论文研究方向提出的背景、课题的来源和论文的主要研究内容以及研究的意义。(2)阐述了作者参与研制开发的AMT控制系统具有的基本功能和设计要求;介绍了该系统的结构、主要组成部分和基本工作原理,并针对AMT系统设计中的几个关键内容:电子控制单元ECU设计;液压动力源设计;离合器、选换挡及节气门控制单元的设计;AMT控制系统的抗干扰设计;AMT控制系统的故障诊断和容错控制设计,详细阐述了作者的设计思想和研究成果,独立自主地设计和研制出了与桑塔纳2000型轿车适配的、具有自主知识产权的、便于国产化的AMT硬件系统。目前整个硬件系统已运行四年多时间、汽车在各种路况下已行驶10万多公里,试验证明所设计的硬件系统不仅满足了整个控制系统的要求,而且具有较高的可靠性和性能价格比。(3)阐述了模糊控制和仿人智能控制的基本思想和重要的理论基础知识;分析了他们的特点和适用范围;概括了模糊控制系统和仿人智能控制系统的设计内容和设计方法;并针对模糊控制的不足之处,将仿人智能控制技术与模糊控制相结合,提出了一种仿人智能模糊控制器,给出了该控制器的结构和控制算法。仿真分析和实际应用证明,仿人智能模糊控制器的设计不需要对象精确的数学模型,且实现比较简单,实时控制效果好。它具有响应速度快、超调小、鲁棒性强等优点,具有一定的应用价值。(4)针对作者研制的电液式节气门执行器的控制问题进行了研究。分析了被控对象的控制技术难点;介绍了电液式节气门执行器的控制系统结构,提出了基于多模态的仿人智能控制器,给出了控制器的结构和控制算法,以及在桑塔纳2000样车上获得的试验测试结果;为了进一步提高电液式节气门执行器位置控制系统的性能,又将作者提出的仿人智能模糊控制应用于该系统,给出了基于查表法的仿人智能模糊控制器的设计方法和单片机实现的控制程序框图。通过实车试验测试结果和几年的实际应用表明,仿人智能模糊控制技术应用于电液式节气门执行器的位置控制系统,可以很好地保证执行器的快速性和平稳性,可以获得较高的位置控制精度,完全能够满足工程应用要求。(5)阐述了AMT车辆自动巡航控制的定义和研究AMT车辆自动巡航智能控制技术的重要意义;详细论述了作者参与研制的AMT车辆自动巡航智能控制系统的组成和具有的主要功能;研究分析了国内外在自动巡航控制方面所采取的一些控制策略及其优缺点,在此基础之上,根据作者研制的具有巡航控制功能的AMT系统的特点以及作者对智能控制的研究成果,提出了节气门位置控制内环采用仿人智能模糊控制,车速控制外环采用模糊控制的新型双闭环自动巡航智能控制系统。给出了控制系统结构和控制器的设计方法。实车试验测试结果表明,采用作者提出的双闭环自动巡航智能控制系统,在自动巡航控制过程中,不仅消除了游车现象,而且节气门控制响应快、无抖动现象,巡航控制的各项功能都能实现并达到较高的控制精度。(6)论文的最后一章对全文的主要研究内容进行了总结,介绍了论文的主要研究成果、主要创新点和论文存在的不足以及今后继续研究的方向。