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机电一体化设备的智能化控制与自动化技术研究

彭昕
  
文理媒体号
2023年21期
武汉港集装箱有限公司 湖北武汉 431400

摘要:随着时代的发展,我国社会不断进步,以往在机电设备及运行动作相对简单、传统情况下无需使用智能控制技术,而若控制对象无法通过数学模型来刻画,并要执行非线性动作时,就会使机电一体化系统面临更大的任务量,并会增加更多计算数据,而重复、简单的动作仍然无法满足机电设备运行要求。通过应用智能控制技术,能使机电一体化系统,完成各种复杂任务,并能有效控制具有较高非线性程度以及较高不确定性的对象,不断提升学习能力、自适应能力以及组织能力等,在此基础上促进生产效率及质量提升。所以,有必要积极研发并广泛应用以智能控制为基础的机电一体化系统。

关键词:机电一体化设备;智能化控制;自动化技术;研究

引言

智能领域中机电一体化技术的融合应用,有助于提升各类生产活动的自动化水平,也能够使得控制中关注到更多细节,增加控制的精度。智能控制领域中智能技术的研究与发展,有效地降低了工作中的人工工作需求量,也使得参与工作人员的劳动强度有所降低,这对于企业的减少生产成本,提升经济效益有着持续的积极影响。智能化技术的发展方兴未艾,未来的智能控制领域中机电一体化技术的应用水平将会继续提升。因此,需重视技术应用的经验总结与跟进研究。

1机电一体化技术的特点

(1)机电一体化在我国的发展状况。从宏观角度来看,当前国内的机电一体化设备发展,虽然始于发达国家,但是发展速度很快,尤其是机电一体化设备的安装技术与行业生产紧密相连,在实验和技术创新方面获得了显著效果。该技术的优化及发展受到了国家的高度重视,同时对该项技术的不断完善,获取的成就也十分显著,但依然存在一些问题,离不开其他各个领域的整合,这样才能使机械电气一体化发展的前景得到进一步的明确。(2)机电一体化发展特征。机电一体化设备的安装技术在未来发展过程中会更加显现其多元化特征,①安装技术拥有鲜明的智能化特征,通过整合智能化信息,能够有效处理生产流程,极大地节省生产过程中所需的各项人力、物力等资源,从而有效推动企业的长远发展;②在实际发展过程中,机电一体化设备安装技术会在未来不断优化,通过远程操控,可以随时随地了解和掌握设备的具体运行状况;③该技术环保化的特征会变得更加明显,通过有效结合生态环保与工业经济发展,能够使机电一体化设备安装技术变得更加完善,这样也能更好地落实可持续发展理念。

2智能化控制的关键技术

(1)人工智能理论基础。人工智能理论基础是人工智能的核心,它涉及人工智能的基本概念、知识表示、推理、学习、规划、感知等内容。人工智能理论基础的目标是提供一个全面的框架,以理解人工智能的工作原理和应用。(2)机器学习的原理和方法。机器学习是人工智能的一个重要分支,它通过分析大量数据并自动发现规律和模式来实现自我学习和改进。机器学习的原理和方法包括有监督学习、无监督学习、强化学习、在线学习、集成学习等。机器学习可以处理海量数据,提高计算效率,并能够根据数据自动调整参数,实现智能化的决策和预测。(3)智能化控制在电气机械一体化系统中的应用。智能化控制是利用计算机技术、传感器技术、信号处理技术等手段,对电气机械一体化系统进行监测、控制和管理。智能化控制的目标是使系统运行更加稳定、可靠、高效,减少人工干预和错误。智能化控制在一体化系统中的应用,包括模型预测、自动化控制、优化设计等方面。通过智能化控制,可以实现对机械设备的实时监控和自动控制,提高生产效率和产品质量,同时也可以降低能耗和延长设备使用寿命。

3智能化控制技术在机电一体化系统中的实现

3.1用于机械制造

机械制造领域是应用机电一体化系统较早的行业,主要可通过相关系统在线监控生产过程,并在线检测设备运行情况,还能在线进行故障诊断等。在机械制造中应用智能控制,会基于人的思维设置机电一体化设备及操作程序,智能下达控制指令,避免受到环境、空间以及时间等因素干扰,保证设备能始终高效作业,充分确保产品精度。在智能控制装置应用中,设计人员可基于生产需求进行程序编写与代码储存,通过智能装置来控制机电一体化设备,并对设备运行信息加以收集、分析和处理,合理调整参数,减少故障发生几率,促使生产更加高效安全。在工业制造体系中,数控技术具有突出的应用价值,像数控火焰切机床、数控机床等设备,通过应用先进的数控技术,可结合需求自动换刀或自动旋转轴头等,有效提升生产效率。同时,机电一体化技术和智能控制技术相融合,可有效弥补原数控技术缺陷,在编程以及实际操作中均可达到漏洞修复效果,使操作人员更便捷、高效、安全的操控机械设备。

3.2用于交流伺服系统

同步以及异步电动机会使不同类型的交流伺服系统,大多系统运行过程都比较复杂,受到多种因素影响,可能会降低伺服特性,难以保证机电一体化设备正常、稳定的运行,从而影响生产效率与质量。正常情况下,伺服控制系统要能对转子点位作出精准反馈,否则将影响矢量控制效果,而常规技术手段很难实现这一目标,就算选择无位置传感器,依旧很难适应各类伺服控制场景。为有效提升伺服特性,应重视高动态伺服电机的研发,建立高精度数学模型,在此过程中就需要智能控制技术支持,以便随时结合实际需求智能地调整机电一体化设备相关运行参数,使交流伺服系统更可靠、稳定地运行。

3.3工业机器人中的应用

在工业机器人需要借助于计算机设备进行控制,整个控制系统的组成复杂,包括计算机设备、传感器设备、控制器设备以及其他与生产相关的辅助设备等。在其中,计算机是控制机器人的核心设备,通过计算机中的处理器,将机器人的整体运行以及生产参与功能进行统合。目前,在机器人的控制工作当中常见的控制方式包括轨迹控制、智能控制以及点位控制等。其中点位控制是最为基础的一种控制方式,能够保证机器人的运动位置在规定的点位范围内。升级点位控制,就可以实现有效的轨迹控制,通过控制末端执行器,使生产机器人在设定好的轨迹内按照预定的速度进行运动,并完成作业的具体操作。智能控制则可以适应于更为复杂的控制要求,机器人的运动以及操作环境信息状况也可以通过传感设备汇入到系统中,该控制的方式具有较强的学习能力,可适应于不同的环境以及差异化的生产控制要求。

3.4数控中的应用

数控系统的应用能够提升工业生产的速度,在系统的运行中生产数据相关的信息能够得到有效的收集,可实现生产数据的积累,为控制精准度的提升以及控制灵活性的提升打下基础。在初期的数控中,会构建起单一模块的数控系统,该系统的功能有限,在生产中的适应能力与灵活性有所不足,这就会限制其应用的范围。随着智能控制的融合应用,数控系统可实现有效的自主学习,并对设备生产运行的全过程进行有效监控。如,神经网络控制中智能化控制的应用较为便利,通过这类的控制方式,可提升数控机床加工的精准度,实现自动化操作信息的有效整合。如,在切割类的操作中,神经网络控制算法能够帮助数控系统实现按照具体形状的精准切割,适应于精加工的工作要求。

结语

在生产技术不断进步与成熟过程中,智能控制技术会被更广泛、深入地用于机电一体化系统,同时在智能控制技术支持下,将促进多个行业转型升级与发展,解决生产及工作中遇到的多种问题和困难,促进生产效率及质量提升,推进国家经济发展。

参考文献:

[1]陈沧海.谈机电一体化系统中智能控制的应用[J].科技视界,2014(20):119.

[2]陈佳丽.智能控制技术在机电一体化系统中的应用[J].造纸装备及材料,2021,50(06):104-105+125.

[3]陶珍.机电一体化系统中智能控制的应用及发展趋势[J].现代工业经济和信息化,2020,10(08):72-73+86.

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