淺析機電一體化系統中智能控制的應用

時間：2025-12-15 05:13:40 機電一體化畢業論文我要投稿

淺析機電一體化系統中智能控制的應用

　　機電一體化是我們國家機械制造行業發展的主流,也是提高制造業經濟效益和社會效益的重要途徑。在科學技術比較發達的時代,社會組織以及企業對機電一體化的質量與要求也越來越高,尤其是對機電一體化系統智能控制的要求標準越來越高。下面小編為畢業生們準備了一篇關于機電一體化系統中智能控制的論文，希望可以幫助同學們哦！

淺析機電一體化系統中智能控制的應用

　　摘要：機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。它使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。智能控制則是機電一體化與傳統電氣化的主要區別之一，它是應用人工智能的理論與技術和運籌學的優化方法，并將其同控制理論方法與技術相結合，在未知環境下，仿效人的智能，實現對系統的控制。因此，智能控制是自動控制理論發展的必然趨勢。本文主要闡述了機電一體化的基本定義、智能控制及智能控制技術在機電一體化中的應用。

　　關鍵詞：機電一體化技術智能控制應用 PLC

　　隨著科學技術的發展，傳統的學科技術正在逐漸的推出了歷史舞臺，新的學科不斷問世，技術之間的融合比任何時代都更加密切，機電一體化就是在順應這樣的歷史潮流中誕生出來了。它使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化。但是，隨著機電一體化的日臻成熟，一般的控制效果已經滿足不了可以市場發展的需求，智能控制也就順應這樣的需求產生了，它的產生解決了傳統意義上的許多技術問題，把許多較難實現的控制難題簡易化，在這樣一個大環境下，智能控制技術受到了前所未有的重視，也在機電一體化中的應用起著不可替代的作用。

　　1、機電一體化的概述

　　1.1、機電一體化的定義

　　機電一體化在國外被稱為Mechatronics，是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合，這種說法后來得到了世界的認可。它的具體定義表述為，機電一體化技術是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

　　1.2、機電一體化的核心技術

　　機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件主要是由結構組成要素、動力組成要素、感知組成要素、運動組成要素、智能組成要素五大要素有機結合而成。

　　1.3機電一體化結構組成圖

　　機械本體(結構組成要素)

它包括有機身、框架、支撐、聯接等，是系統的所有功能要素的重要機械支持結構。它的材質，質量直接影響到機器的總體的性能和產品的質量，是機電一體化的基本組成技術。

　　動力驅動(動力組成要素)

它為系統提供足夠多的能量和動力促使系統正常運行，從而達到系統的基本控制要求。它的能量來源，驅動力的選擇是系統能否高效實現系統控制的要求關鍵技術。

　　測試傳感(感知組成要素)

它為系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，生成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。它的信息檢測、信息處理和信息分析能力是提高系統控制可靠性、靈敏度、精確度的可靠保證。

　　控制信息處理(智能組成要素)

它將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。它所采用的控制技術和信息處理技術水平的高低直接關系到生產效率的高低，是企業賴以生存的技術保障。

　　執行機構(運動組成要素)

他的基本特點是根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能，是以前面機械本體、動力驅動、測試傳感、控制信息處理為基礎的技術。

　　2、智能控制

　　智能控制是一類無需人的干預由智能機器自主地實現其目標的過程。它是在在結構化或非結構化的，熟悉的或陌生的環境中，自主地或與人交互地執行人類輸入的規定軟件程序，智能控制是用計算機模擬人類智能的一個重要應用領域。

　　智能控制方式是對許多復雜的系統，難以建立有效的數學模型和用常規的控制理論去進行定量計算和分析，而必須采用定量方法與定性方法相結合的控制方式，也是基于邏輯規則，使用人類思維的模型或者經驗模型甚至是仿照人類神經網絡來進行訓練學習的模型。而普通控制方式是完全基于數學的控制，兩者相比可以知道現代智能控制具有無可比擬的優勢。

　　3、智能控制技術在機電一體化系統中的應用

　　智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化研究可收益性得到了大家前所未有的認可，數控機床和機器人的智能化就是重要的兩大方面應用。

　　3.1、PLC智能控制在數控系統中的應用

　　數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床，能夠根據已編好的程序，使機床動作并加工零件，它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術，使用了多種傳感器的自動化機床。

　　PLC組成的智能控制程序，系統操作面板的控制信號先是進入NC，然后由NC送到PLC，控制數控機床的運行。機床操作面板控制信號，直接進入PLC，控制機床的運行。然后將機床側的開關信號輸入到送入PLC，進行邏輯運算，這些開關信號，包括很多檢測元件信號等。PLC輸出信號經外圍控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對象，系統再送出T指令給PLC，經過譯碼，在數據表內檢索，找到T代碼指定的刀號，并與主軸刀號進行比較。如果不符，發出換刀指令，刀具換刀，換刀完成后，系統發出完成信號。系統送出M指令給PLC，經過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正反轉和啟動停止等等。M指令完成，系統發出完成信號。

　　這一以PLC為核心的智能控制系統在數控機床的運用，具有加工精度高，具有穩定的加工質量，對加工對象的適應性強，適應模具等產品單件生產的特點，為模具的制造提供了合適的加工方法，如果加工零件改變，只需要更改數控程序，可節省大量生產準備時間，另一方面，機床自動化程度高，可以減輕勞動強度。更有利于生產管理的現代化。

　　3.2智能控制在機器人上的應用

　　智能機器人具有感知功能與識別、判斷及規劃功能。而她具有的感知、識別、理解和判斷功能都是基于智能控制，除此以外智能化機器人還具有對做過的事總結經驗和學習的功能。

　　具體表現如下:首先感知傳感器所獲取的反饋信息通常是數量很大的數值信息，符號層一般很難直接使用這些信息，需要經過壓縮、變換、理解后把它轉變為符號表示這需要智能控制來實現感知。然后信息是來自分布在不同地點和不同類型的多個傳感器而且是從不同角度，不同的測量方法得到的不同的環境信息。這些信息需識別就必須用智能控制來排除干擾和各種非確定性因素的影響。接下來將符號層形成的命令和動作意圖，要轉變成控制級可執行的指令(數據)，也要經過分解、轉換等過程，這又是一個理解和判斷的智能控制過程。最后將做過的事情總結經驗并學習還是離不開智能控制。所以機器人要想實現智能化就必須走出之前固定的程序話僵硬模式，采用智能控制技術。

　　結語：

　　智能控制是使機電一體化區別于一般意義上的機械自動化的根本特征，機電一體化的智能化是21世紀的發展方向。現今，機電一體化的智能控制還存在很多不足，但是智能控制的研究可收益性已經得到了全世界前所未有的認可。我們應該加大對智能控制的研究，促使機電一體化的進一步飛速發展。

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