2012 年秋季学期本科生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:机电一体化系统设计学生所在院（系）:机电工程学院学生所在专业:机械设计制造及自动化学生姓名:王杨扬学号:1090810216考核结果阅卷人智能控制技术在机电一体化系统中的应用摘要：摘要:智能控制技术与系统是机电一体化控制技术发展的重要标志之一。
智能控制技术通过自动化控制解决了时变性、非线性、多层次性等复杂的控制问题，提升了机电一体化系统的运行模式，而智能控制策略在机电一体化系统中得到了广泛认可和应用。
本文分析总结了当前机电系统智能控制的发展状况。
从机电一体化系统中的智能控制策略进行探讨和分析，希望对智能控制系统有一个更深刻的认识和了解。
关键字：机电一体化；智能控制；神经网络控制；模糊控制一、关于机电一体化的概述1.1机电一体化的含义所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多只技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。
1.2机电一体化发展现状从时间及发展程度来看，机电一体化发展过程大体上可以分为三个阶段：（1）初级阶段。
20 世纪60 年代以前，机电一体化被看做为第一发展阶段，也就是初级阶段。
在这个阶段，人们开始把电子技术的初步成果应用到机械加工中，并以此来完善机械产品的性能，而这样一种技术结合往往是在无意识的情况下自发完成的。
（2）蓬勃发展阶段。
机电一体化技术发展的第二阶段是在20 世纪70-80年代，在这个阶段，随着计算机技术和控制技术的发展和成熟，为机电一体化的发展提供了技术支持；同时，微型计算机技术以及大规模、超大规模集成电路技术的出现，为机电一体化的发展提供了充足的物质支持。
（3）深入发展阶段。
这个阶段主要指的是20 世纪90 年代后期，机电一体化技术得到了更加深入的发展，伴随着光学和通信领域发展到了空前高度，其相关技术被引进到进机电一体化，即光机电一体化技术与微机电一体化技术；由于光纤技术、人工智能技术以及神经网络技术领域已经取得了巨大的进步，这就为机电一体化技术的发展开辟了广阔的空间。
1.3机电一体化核心技术从组成上来看，机电一体化技术主要由软件与硬件两部分。
在推进机电一体化同智能控制融合发展的过程中，要注意加强以下技术的改进和提高。
（1）机械技术。
在机电一体化的核心技术中，机械技术是最基础也是最根本的一项技术，随着机械技术自身的不断完善，当前在应用到机电一体化的过程中，应该开始着眼于材料、结构以及性能方面的更新，降低产品的重量、产品体积，并且可以在精度、高度上满足更高的要求，从而不断地改变机电产品之性能。
（2）传感检测技术。
所谓传感检测技术，主要是指机电系统感受器官，通过这一技术的应用，产品可以实现自动化控制和自动调节。
在工程中对传感器的要求不断提高，要有快速、精准捕获信息的能力，还要能够经得起严峻恶劣环境的考验，当前主要发展的是非接触型的检测技术。
（3）计算机信息处理技术。
机电一体化走向智能控制的关键环节就是计算机信息处理水平的程度。
要想使机电一体化向着智能化的方向发展，首先应当不断提高计算机信息处理设备自身的可靠性，提升信息处理的速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（4）接口技术。
要实现智能控制同机电一体化的融合发展，就要保证机电产品与计算机进行通信可行性，数据信息的传递格式一定要实现规格化与标准化。
接口可采用统一规格标准，或者即便是不同规格的接口也可以通过简便的工具实现兼容，这样一来既可便于传递信息和维修，同时还能简化设计程序。
（5）软件技术。
机电一体化主要由软件和硬件两个部分组成，在技术方面，软件技术需要同硬件设施相匹配，能够协调一致地发展。
（6）自动控制技术。
自动控制技术范围比较广，主要表现为高精度的自动定位控制、自适应控制、速度自动控制、补偿、自诊断校正、再现以及检索等一系列的自动化和智能化技术。
二、针对智能控制的探讨2.1智能控制的含义所谓智能控制，就是指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，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。
传统的控制只是智能控制中的一个组成部分，是智能控制最底层的阶段。
智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。
2.2智能控制的类型智能控制的类型包括：一是分级递阶控制系统；二是专家控制系统；三是集成混合控制；四是人工神经网络控制系统；五是模糊控制系统；六是学习控制系统；七是进化计算与遗传算法；八是组合智能控制方法等。
2.3目前采取的智能控制系统分析（1）分级控制系统该系统又可以称之为：“分级递阶智能控制”，其运行最重要的是依赖于自组织控制和自适应控制等等前提条件。
该控制系统在控制过程中涉及到：组织级、协调级和执行级 3 个方面，同时控制时，对于每个级都有着自己独立的作用。
（2）学习控制系统这是对人脑的模拟，从人类大脑学习的角度考虑，学习表现出来的是智慧能力的高低。
学习控制系统通常情况下，是首先对内部结构完成辨别、认知、调整等一系列活动后，凭借对信号的循环输入和对数据的综合分析与处理，进而确保有着一个良好的运行效果。
大量理论研究和实践表明，该控制系统还可以结合很多非预知的信息完成自动控制。
（3）专家控制系统如图 1 所示，该智能系统在运行中是把人的经验、知识和技能进行融合并以一种特定的形式表现在计算机系统之中。
其控制上是以对应的程序指令为运行操作的依据的。
在该系统中，通常情况下将很多理论知识囊括在其中，丰足的理论知识让智能系统处理实际问题时有着更多的支撑面，直接体现为处理的结果具有着诸多的高性能。
图1.专家控制系统4、神经网络系统该系统也是目前运用最多的人工神经网络控制系统。
该结构形式综合了神经细胞、人工神经元等等综合处理构成的该模式，具有非常高的前沿性，神经网络系统的主要功能是智能控制与模仿真人，是现代技术研究领域中的新课题内容。
三、智能控制与机电一体化融合3.1 优化产品的效能大部分的数控系统所运用的是模块化的设计思路与方式，功能涉及面比较广泛，而且裁剪性也比较的好。
若采用群控系统，则相同群控系统完全能够借助一些操作流程，保证系统调整符合标准要求。
3.2提高工作效率智能控制同机电一体化融合发展，不仅可以优化操作流程，还可以缩短加工的时间，提高工作的效率。
数控机床一般是通过智能控制来满足多轴和多控制加工之需要，有效地减少了人工操作的次数，并在加工程序上得到了一定和优化与改进。
3.3智能控制与机电一体化融合的具体体现（1）工业生产中应用智能控制智能控制应用在工业生产中能够极大地提高工业生产效率。
在工业工艺过程中，如专家控制器和神经元网络控制器等控制器的设计中，就可以引进智能控制。
工业生产过程是一个庞大复杂的生产过程，单单利用人工是难以完成的，对整个工艺的操作和控制、以及对整个过程故障的诊断等都需要智能控制的参与，而且智能控制在未来的工业生产中将占据绝对主导地位。
（2）智能控制在交流伺服系统中的运用在机电一体化产品中，伺服系统是其主要组成部分，而伺服系统的合理性将决定产品的最终质量、性能等，而伺服系统又是一种非常复杂的整体结构，所以其参数的改变非常频繁，容易受到各种因素的影响，这就容易导致很多不确定的因素，而智能控制能够减少这些不确定因素，使交流伺服系统更加稳定的工作，所以把智能控制应用于交流伺服系统中，能够有效地促进交流私服系统的工作效率。
（3）智能控制在机械制造中的应用在现有的机械制造中，人力占据了很重的一部分，但是随着现代科技的发展，这越来越不符合时代的要求。
机械制造的未来发展方向是智能化的新技术方向，所以，应当按照现在的现实情况把原有的经典机械理论和现代的计算机技术以及智能控制技术进行有机结合，这样能够是机械制造效率和准确度都大大提高，而且同时能够节省很大一部分人力。
（4）机电复杂系统的智能控制研究状况在机电系统智能控制的理论发展方面，神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术是智能控制的理论基础和研究热点。
把神经网络的自学习、自组织能力与模糊逻辑突出的语意表达能力相结合，完成从知识获取、知识表达、知识推理的全过程，克服神经网络语意表达不明确和模糊逻辑无自学习能力的缺点，发挥各自的长处，使神经网络与模糊逻辑技术不断走向融合——模糊神经技术。
为了解决模糊一神经非线性动力学系统中容易陷入局部极小的问题，进化策略和遗传算法被引入其中，进行全局范围寻优，完备自学习功能。
智能控制的智能性主要体现在“3S”，即自适应、自组织、自学习。
其含义如下：1）自适应控制就是在线测量性能指标，通过决定控制的修改方法，在线调节控制器的参数。
2）自组织控制是在一个系统中，当对象结构发生变化时，能够自动地改变控制器的内部结构和外部连接方式，使系统工作在最佳状态。
3）自学习是指能在其运行过程中逐步获得被控对象和环境未知信息，积累控制经验，并在一定的评价标准下进行估值、分类、决策和不断改进系统品质的自动控制系统。
学习控制的功能为搜索、识别、记忆、推理、修改、优化等。
自适应控制是学习控制的基础，但它无记忆和推理功能。
自组织控制智能高于自适应控制，低于学习控制，但它的研究难度较大，通常用神经网络来实现。
学习控制根据学习内容的不同，其智能化程度是不同的。
而学习控制的实现很大程度依赖于模糊系统、神经网络及其交叉技术。
大量的研究成果表明, 智能控制已经成为解决机电复杂系统控制问题的一条主要而又有效的途径。
参考文献：【1】罗杨宇.机电系统的智能控制技术.机电一体化,2008【2】杨鹤年.机电一体化系统中的智能控制技术].煤炭技术,2011【3】晏建新.智能控制在机电一体化系统中的应用.中国科技博览,2011【4】王成勤,李威,孟宝星.智能控制及其在机电一体化系统中的应用机床与液压,2008【5】刘祥斌.智能控制在机电一体化系统中的应用.煤炭技术,2011【6】徐元昌. 机电系统设计[M]. 北京:化学工业出版社，2005。