智能控制技术在机电控制系统中的应用

张 钦

（淮安生物工程高等职业学校，江苏 淮安 223001）

现代科技更新与发展速度的显著提升、多种现代化技术的交叉应用，都将工业化发展推向了智能、高效、优质、精准发展方向。作为先进技术之一，智能控制技术在机电控制系统中发挥着至关重要的作用。二者使用优势的交叉式体现，能为工业生产精准性、投入成本的科学控制、生产效率与质量的大步跨越提供有效服务，同时也能为工业生产技术转型提供持久催化剂。在日益提升的生产要求下，融合发挥智能控制与机电控制系统优势成了大势所趋，这不仅是下阶段发展的核心方向，同时也是提升工业生产效率和质量的关键性技术支撑。而深化探究智能控制技术在机电控制系统中的具体应用，则能为技术创新与升级提供有效辅佐。

1 智能控制技术及机电控制系统简述

1.1 智能控制技术

智能控制技术是利用计算机、传感器、执行器等现代化技术手段，通过对系统数据进行全面性感知、分析和决策，实现对系统的自主控制和智能化运行目的。智能控制技术核心是智能化决策和控制算法，主要利用传感器获取系统动态信息，将系统状态数据输入到控制系统中，并进行立体化分析和全面性处理。控制系统则根据预设目标和约束条件，利用智能算法进行快速决策，并生成相应控制指令，然后通过执行器对系统进行调节和控制。

智能控制技术优势表现在对系统进行智能化控制，相比传统控制技术，其更具灵活性和适应性特点，能在模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化等方法支撑下，根据不同环境和工况，自动调整控制策略，以提高系统稳定性，确保系统长期处于稳定状态。另外，智能控制技术还可以通过不断学习与演化，对系统进行科学优化，以此提高控制系统的性能和适应性。

1.2 机电控制系统

机电控制系统是一种将机械和电气元件相结合的系统，多用于控制和调节机械设备的运动和功能。它能通过传感器感知设备的运行状态，掌握与分析周围环境信息，然后利用控制器对设备进行科学控制和精准调节，从而实现设备的自动化操作和智能化控制。机电一体化发展趋势要求机械系统智能化与自动化的协同发展，这就需要将可控原件功能进行充分发挥。机电控制系统优势在于能够实现对设备的自动化、智能化控制，能为生产效率和质量的不断发展提供不间断的支撑，并减少对人工操作的依赖性，通过对错误率的精准控制，提升工业生产质量。

2 机电控制系统与智能控制技术融合优势

2.1 提升生产精度与效率

智能控制技术在机电控制系统中的应用，可以通过学习和优化算法，实现对机电控制系统的精确控制。智能控制技术能根据系统预设规则和控制要求，在科学性算法支撑下，自动调节设备运行状态和各项生产参数，在实现自动控制和智能决策同时，减轻人工操作负担，降低操作失误率，并持续提高生产效率和生产精度。另外，智能控制技术还可以根据实时数据反馈，利用自学进行自适应力的优化调整，并以提高系统响应速度和控制精度为基础，严格控制工业生产中的误差和偏差，以此实现生产精准度的有效提升。

2.2 实现生产效益最大化

将智能控制技术应于机电控制系统中，能通过故障诊断和预测功能，及时发现设备故障，并采取措施进行修复或预警。另外，智能控制技术还能实时监测设备运行状态，通过运行数据分析，判断设备及系统健康指标，预测可能存在的故障风险，并及时采取有效的预防措施，快速修复系统漏洞，以此提高设备运行安全性、可靠性和稳定性，减少停机时间与维修成本，从而实现生产效益的最大化。最重要的是智能控制技术能通过能耗数据分析，借助优化算法辅助，实现机电控制系统的节能优化处理，最大程度降低能源消耗的同时，提高设备能效和经济性，为生产效益的最优化、最大化发展提供了有效辅佐。

2.3 促进生产方式变革

在现阶段的发展中，工业化生产对精度要求显著提升，亟需进行生产模式的优化创新，而智能控制技术与机电控制系统的充分融合，则能为现代化工业生产方式变革提供催化剂。智能控制系统能将计算机、智能技术等多种现代化技术优势，进行交互式体现，促使生产工艺更具精确性，而自动化生产线又能实现高速化的连续性生产。除此之外，智能控制技术还可以根据客户的个性化生产需求，快速调整生产线配置和生产流程，实现生产与控制参数的快速转换和灵活生产。智能控制技术在机电控制系统中的应用，又为多品种、小批量、快速响应等生产方式的稳定发展奠定了扎实基础，同时也为生产方式变革提供了有效助推。

3 智能控制技术发展现状与趋势

3.1 智能技术发展现状分析

现阶段，我国已经初步构建了智能控制技术应用框架，而技术的进一步发展，还需要扎实的理论基础支撑。在瞬息万变的发展环境下，任何细小发展机会的准确把握，都需要科学、严格的理论做向导，并在实践经验推动下，将智能控制技术全面应用于各个生产领域中。但在现阶段的智能控制技术发展中，理论根基尚不稳定，且数学模型的构建也相对复杂，所以只有大胆尝试与不断探索，才能逐步明确控制目标，并循序渐进地完成数学模型简化处理。

3.2 智能技术未来发展展望

随着物联网和边缘计算技术的持续发展，智能控制系统将更多地向边缘设备和传感器靠近，通过与人工智能和大数据技术的充分融合，实现分布式的智能控制、更加深入的数据分析与智能决策。利用更深层次的规律挖掘，实现多项技术的内在联合，并提供更加准确的控制计划，以提高系统的实时性和响应性，降低对中央控制服务器的依赖，也是下阶段智能控制技术发展的主要方向。另外，在持续变化的发展要求下，高效、快捷的生产方式，要求不断简化、优化处理智能控制系统设计，使其更具操作便捷性，这俨然已经成了智能控制系统未来发展的核心方向。

4 智能控制技术在机电控制系统中的应用

4.1 工程机械

截然不同的工程机械运行方式，导致控制目标也存在较大差异性，而生产效率与操作准确性的显著提升，则需要根据控制目标，进行匹配操作模式的科学设定。将智能控制技术应用于工程机械领域中，通过传感器与智能算法，实时感知工程机械的周围环境，并自动调整操作参数，快速匹配最具科学性的操作模式，从而利用准确性智能操作，实现工程机械效率的提升。另外，智能控制技术在智能导航和路径规划方面也发挥着重要作用，其能在严谨、科学的数学模型支撑下，使工程机械自主选择最佳路径，并通过运行风险系数运算，自动、智能避开障碍物。通过感知设备和地图数据，工程机械可以实时更新地图信息，并根据最新信息进行路径规划和导航。较强的环境适应力与控制力，又为工程机械工作效率提升提供了强劲助推。

4.2 数控领域

数控机床最明显的特点就是要拥有极高的精准度，而传统技术并不能支撑数控机床完成高质量的精准化操作任务，但是利用智能控制技术，则能达到理想效果。多个中央处理器与极简指令芯片，能在数控系统自适应控制中发挥重要作用，智能控制技术通过数据采集、传感器部署、数据预处理、特征提取、数据分析与建模，实时监测加工过程中的动态参数，并根据实际加工需求，在众多方案中选择最佳加工路径。而机器学习、人工智能等技术，则能利用数据分析结果，建立支持向量机、神经网络等，监督数学模型，然后进行聚类和异常检测，以此科学调整切削力、切削温度、刀具进给速度、切削等参数，这有助于快速实现工艺参数优化处理和机床精度提升。

4.3 建筑工程

智能控制技术在建筑工程中的应用较为频繁，其能促进建筑行业的持续发展，并有效提升建筑工程优势与使用价值。将智能控制系统应用于建筑管理系统中，能实现对各项设备与系统的集成管理，在照明、供暖、通风、空调等系统管理中，智能控制技术可以利用传感器与控制器，对建筑工程内部环境进行实时监测与有效控制，以提高能源使用效率和舒适度（建筑工程智能控制技术概述参见图1）。另外，系统管理人员还可以通过智能控制技术，对建筑功能内部设备的能量损耗进行科学记录与分析，然后利用智能控制技术，优化调整建筑物内部温度、光线控制参数，通过科学性参数设定，优化能源使用率。另外，智能控制技术还可以用于建筑的自动化控制，实现楼宇的智能化管理，智能门禁系统、智能电梯调度系统和智能停车管理系统的优化升级，则能为建筑工程安全性、便利性提升提供有效辅佐。

图1 建筑工程智能控制技术概述图

4.4 机器人行业

各种新型技术不断涌现，也使机器人有了更广阔的发展空间，机器人非线性、强耦合等特点，促使其实现了普及化应用。作为现阶段工业发展的核心方向，机器人技术为工业生产高质量、精准性、高效性提升提供了强劲助推。将智能控制技术应用于机器人行业中，能有效提升其感知与识别能力。通过集成图像处理、语音识别和传感器技术，使机器人能够智能地感知和理解环境，并利用全面性数据分析，有效识别目标和障碍物，利用相应调整控制策略，实现自身灵活性的显著提升。视觉处理与多传感器的应用，又能将机器人的视觉处理效果推向更高发展阶段。另外，智能控制技术还可以用于实现机器人的协作控制和协同操作，使机器人能够智能分配任务和资源，实现多机器人间的协同工作，提高机器人工作效率和灵活性，快速适应复杂的生产线、仓储物流和服务环境。

4.5 交流伺服

智能控制技术应用范围的显著提升，使其应用优势越发突出，将智能控制技术应用于交流伺服系统中意义深远。首先，智能控制技术可以实现精确性运动控制，能通过智能算法和传感器反馈作用的综合运用，实时监测和控制伺服电机位置、速度和加速度等参数，这有助于伺服系统更加精准地响应外部指令，从而保障系统服务品质。智能控制技术还可以利用自适应控制算法，使伺服系统根据实时输入信号，自动调整控制参数，以实现系统自身性能的持续性完善，使交流伺服系统功能逐步强大。在网络连接与云平台技术支撑下，智能控制技术能对伺服系统运行状态进行远程控制，在提高系统灵活性和便利性的基础上，强化伺服系统稳定性。

4.6 机电制造

作为机电控制系统的核心构成，机电制造质量提升重要性不言而喻。将智能控制技术应用于机电制造中，通过智能化与自动化控制，减轻生产过程对人工的依赖。自动化装配技术还能通过编程控制和传感器反馈，实现自动化、智能化、高效化的零部件拾取、位置校准、装配和质量检测，在有效减轻体力劳动同时，实现装配效率和产品质量提升。另外，智能控制技术还能自动识别工作环境，通过数据分析，预判潜在生产风险，智能化的预处理操作，能以传感器为桥梁，将所有核心数据与信息传递出去。立体化的生产环节数据分析，还能为工作模式的科学调整提供依据，以此实现错误率的有效控制、机电制造精准度的显著提升。

5 总结

市场经济的优化发展，为科学技术创新奠定了坚实发展基础。在工业发展中，机电控制系统占据着较大技术份额，而多种现代化技术优势的深入挖掘与强化凸显，更是为机电控制系统的良好发展提供了有效催化。作为科技发展的必然产物，智能控制技术俨然成了工业生产中不可或缺的重要部分，“新事物”使用优势的充分发挥，需要工作人员从工程机械、数控领域、建筑工程、机器人行业、交流伺服等多个机电控制系统入手，探究更适用、更高效的控制方法，以此实现生产力、生产质量的显著提升。