智能控制问题研究论文

机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要：机器人的智能从无到有、从低级到高级，随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展，智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词：智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统，运行时常具有不确定性，而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型，即使建立某种模型，也很复杂、计算量大，不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化，不依赖对象模型，自学习和自适应等特性，用它解决机器人等复杂控制问题，可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人，很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期，行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的，提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统，即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述，因此，专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破，使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体，但两者之间存在很大的差异。例如，对于智能装配机器人而言，要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息，通过分析，发现并找到所需工件，按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此，智能机器人需要具备知识的表达与获取技术，要为装配做出规划。同时，在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术，找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺，它可能要采用力与位置的混合控制技术，还可能为机器人的本体装上柔性手腕，才能完成任务，这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广，技术要求高，是高新技术的综合体。那么，到底什么是智能机器人呢?到目前为止，国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为，智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知，即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业，它要能找到和识别所要的工件，需要利用视觉传感器来感知工件。同时，为了接近工件，智能机器人需要在非结构化的环境中，认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器。所谓思维，是指机器人自身具有解决问题的能力。比如，装配机器人可以根据设计要求，为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即动作部分去装配完成这个机器，动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此，智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义，但通过对具体智能机器人的考察，还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同，硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示： 视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来，固态视觉传感器，如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比，固体视觉传感器体积小、质量轻，因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号，即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像，无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理，提取特征，然后由图像理解部分识别外界的景物。 行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构，实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人，随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走，是科学家一直追求的梦想。 机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加，而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作，完成复杂作业。 控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现，智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统，使机器人能够听懂人类的指令，能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n，人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用，信息融合、规划，问题求解，运动学与动力学计算等单元技术不断提高，使智能机器人整体智能能力不断增强，同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统，它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中，功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题，都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展，便于技术的更新，要求系统的结构具有一定开放性，从而保证智能能力不断增强，新的或更多传感器可以进入，各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配，确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言，可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构，它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上，任何一个机器人都有自己的体系结构。目前，大多数工业机器人的控制系统为两层结构，上层负责运动学计算和人机交互，下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献： [1]左敏，曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真，2011，08：15-16. [2]陈赜，司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制，2009，02：76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术，：102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看： 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文

智能控制技术应用意义以及在机电一体化系统中的应用方法论文

在平时的学习、工作中，大家都尝试过写论文吧，借助论文可以有效提高我们的写作水平。相信许多人会觉得论文很难写吧，下面是我为大家整理的智能控制技术应用意义以及在机电一体化系统中的应用方法论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

摘要：

传统且简单的机电设备运行动作的设计及执行过程并不需要智能控制技术的参与，但如果控制系统面对的对象无法应用具体的数学模型进行刻画，并且执行的动作也具有非线性特点，则此时的机电一体化控制系统需要完成的任务或者需要计算的数据将会激增，简单重复的动作无法满足设备运行要求。智能控制技术面向具有非确定性数学模型的机电一体化系统，在现代化的产品生产中越发重要，对产品生产效率以及生产质量的影响也比较关键。基于此，本文针对智能控制技术应用意义以及在机电一体化系统中的具体应用方法进行了进一步地分析。

关键词:

智能控制;机电一体化;系统设计;程序运行;技术联动;

引言：

机电一体化系统在实际的运行中需要机械传动系统以及电气系统的支持，并且内部的程序控制单元需要根据机械系统以及电气系统的实际运行内容进行程序层面的优化处理，促使机电一体化系统的运行过程可具备一定的自动化特性。这种自动化特性不仅表现在动作执行方式的自动化选择方面，也在于机电一体化系统可根据产品的特点或者生产环境的实际情况，对各项生产参数进行智能化的选择，并且具有较高的容错能力，进而可得到较好的产品加工质量。从智能控制系统的发展角度分析，现阶段，智能控制系统在机电一体化系统中的应用具有模型化的特点，虽然处理的问题可能无法用数学模型进行量化，但由于产品的加工过程和具体的加工环节相对固定，最终的加工目标也有一致性，促使智能控制技术可在模糊性算法的引导下，实现固定的、可重复的生产动作。

1、智能控制技术在机电一体化系统中应用的重要意义分析

可为机电一体化系统的.优化升级提供技术支持

机电一体化系统的出现时间相对较早，工程技术中的机电一体化系统的使用过程在早期依旧需要大量的人工参与，虽然技术人员的技术能力相对较高，可确保系统在运行阶段不会出现明显的问题，但由于系统运行对人力资源有一定的依赖性，促使人力资源成为了制约系统发展的关键因素，也导致机电一体化系统在现代化的工业生产中表现出了一定的滞后性。在智能控制技术的参与下，工作人员可在系统控制程序层面对机电一体化系统的底层逻辑进行优化，使用模糊运算逻辑、遗传算法以及神经算法等算法强化系统程序的功能，并可极大地提升系统的数据处理能力，这就为机电一体化系统的升级提供了有效的技术条件。在信息技术高度发展的时代，高速的网络传输技术以及计算机技术也为智能化技术与机电一体化系统的深度融合提供了契机，促使智能化控制技术可在工程技术领域出现适应性的改变，也成为了可彻底改变工业生产方式的基础技术，为机电一体化系统的未来发展提供了有力支持。

可为降低人力资源的消耗水平提供有效途径

在现代化的工业生产过程中，单纯劳动工作人员的应用比例有所缩减，这一方面与工业设计对人才的需求增加相关，另一方面也在于智能控制技术的广泛应用。在智能控制技术的应用过程中，工业生产单位可根据产品生产的一般要求，将智能控制技术与机电一体化系统结合起来，将系统的控制环节交付于智能化的运行系统，这样即可减少此层级的人力资源的应用水平。在此基础上，工业生产单位在创新产品以及优化产品生产线时，也可将智能化控制技术应用到生产线运行的全流程中，进而可有效提高产品的生产效率，并将产品的生产安全与系统的运行过程结合起来，使用智能控制技术进行联合控制，促使机电一体化系统的应用过程更具系统性。另外，在使用了智能控制技术之后，虽然对相关技术部门的要求提高了，但也减少了大部分工作人员的劳动量，这样即可将此部分劳动成本转移至企业产品的研发过程中，不仅可减少企业实际的运营成本，也更有利于工业生产企业的创新发展，对整个工业生产市场也有较好的刺激作用。

2、智能控制技术在机电一体化系统中的具体应用方法分析

控制器的局部智能控制应用分析

智能控制技术的应用范围具有差异性，一般可分为局部控制与全局控制，其中，局部控制往往针对工业生产的某一工艺环节，在机电一体化系统的支持下，主要应用的控制单元为PID控制器。在实际的加工生产过程中，局部智能控制具有更高的灵活性，工作人员在应用PID控制器时，首先，工作人员应明确PID控制器的控制对象，包括控制对象的参数特点以及加工要求等；其次，在此基础上，工作人员需要明确控制器的控制作用对机电一体化系统的实际影响以及相应的系统应用条件，换言之，智能PID控制器在实际的加工生产中能否发挥作用与机电一体化系统本身的运行性能和结构基础相关，为此，在决定使用局部智能控制技术之前，工作人员应做好机电一体化系统的准备工作，包括系统级别的结构调整等；再者，由于PID控制过程需要接受明确的激励信号，无论是被控制对象还是期间的比例关系，均需要结合具体的控制系统进行确定，为此，工作人员在应用智能PID控制技术时，应以产品的生产要求为基准，将机电一体化的系统优化工作与局部智能控制工作结合起来，突出技术应用的联动效应，提高局部智能控制技术的应用实效性。

强化反馈机制在全过程智能控制中的作用

反馈机制会直接影响智能控制技术的实际应用质量，并且由于机电一体化系统本身的功能特性，促使反馈机制也能在一定程度上确保系统运行的安全性，可为技术应用范围的扩展和深化提供有效支持。在应用全过程类型的智能化控制技术时，工作人员应在机电一体化系统中加入有效的反馈机制，这种反馈机制需要具备智能化的分析特性，包括可根据机电一体化系统的实际运行状态进行参数修正以及可在接收系统反馈信号后对机械传动单元的运行动作进行调整等。为此，首先，工作人员应使用合理的参数算法，一般而言，模糊数学或者神经网络算法较为常见，但此种算法对系统计算能力的要求相对较高，也具有比较明显的动态特性。此间，工作人员一定要注意选择参数合适的传感器，提高传感的反馈效果，为算法运行中数学模型的建立及时提供数据支持；其次，为了确保全过程智能化控制技术在机电一体化系统中发挥有效作用，工作人员应在使用此类智能控制技术之前对产品生产的工艺、生产过程中的故障进行合理的分析和调整，避免机电一体化系统的运行过程与智能化技术的应用目的之间出现冲突，影响智能化控制技术的预测性能和反馈效果。

故障诊断与电力系统的控制相结合

在机电一体化系统的运行过程中，电力系统如果出现问题，将会直接影响系统的整体运行效能，增加产品的生产成本和生产进度。现阶段，智能化控制技术已经可针对机电一体化系统中的电力系统进行针对性的故障分析和诊断，并且可依据系统中电力机组的运行要求，对电力系统的运行参数进行适当的自动化调整，以适应不同产品的生产加工需求。在应用智能化的故障诊断技术时，首先，工作人员需要明确电力系统中发电机组、变压器组以及电动机组的运行要求，如果机电一体化系统中并未涉及此类电力机组，则工作人员需要根据机电一体化系统中电力系统的实际运行要求，选择重点电力控制单元，部署故障诊断机制，促使智能化的故障诊断技术可与系统进行有效融合；其次，工作人员在应用智能化的故障诊断技术时，也应有成本控制意识，不能为了提高系统运行效率或者故障诊断效率盲目提高系统运行参数，以免超出故障诊断的范围，降低智能化故障诊断技术的应用有效性。

3、结语

总之，在应用智能化控制技术时，工作人员一定要明确机电一体化系统的实际运行要求，并且要考虑产品生产的效率和进度要求。一般而言，智能化控制技术的初期应用成本相对较高，但从长期的技术应用角度分析，在应用了智能化的控制技术之后，产品生产的效率和安全性均与所提升，也减少了产品生产中华人力资源的使用水平，从而可有效降低产品的生产成本，为机电一体化系统运行效能的提升以及相应的产品研发升级提供了有力支持。

参考文献

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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。