智能控制研究论文

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

1.1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。

1.2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

2.1PID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。

2.2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。

2.3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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[2]刘文君.智能控制在机电一体化系统中的应用研究[J]农业科技与信息,2021(02):121-122.

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[4]杜强.智能控制在矿山机电一体化系统中的应用[J].矿业装备,2020(06):156-157.

[5]刘永乐.智能控制在矿山机电一体化系统中的应用[J].中国金属通报,2020(10):57-58.

用PLC实现智能交通控制 1 引言 据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。 智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。 2 车辆的存在与通过的检测 (1) 感应线圈(电感式传感器) 电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋)。当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到最小值。当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化，因此，在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器，就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。 电感式传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为 2×3m，电感约为100μH.这种传感器可检测的电感变化率在0.3％以上[1，2]。 电感式传感器安装在公路下面，从交通安全和美观考虑, 它是理想的传感器。传感器最好选用防潮性能好的原材料。 (2) 电路 检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器, 并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成:信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示, 输出脉冲波形见图1(b)。 (3) 传感器的铺设 车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地(停车线处)以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案如图3(以典型的十子路口为例)，同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的最长停车车龙为好。 3用PLC实现智能交通灯控制 3.1 控制系统的组成 车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便[3]。 利用PLC，可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连，非常方便可靠。 本设计例中,PLC选用FX2N-64，其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲，输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择:在本例中选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯(箭头方向型)。 3.2 车流量的计量 车流量的计量有多种方式: (1) 每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器1(见图3)时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 (2) 先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西向的(见图3)左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的3个方向的车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 (3) 统计每股车道上车辆的滞留量后按通行最大化原则(不影响行车安全的多道相向行驶)累加统计。如，东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加，再与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按此种方式)。 以上计算判别全部由PLC完成。可以把以上不同计量判别方式编成不同的子程序，方便调用。 3.3 程序流程图 本例就上述所描述的车流量统计方式,就图3中的十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程图如图5所示，其行车顺序与现实生活中执行的一样[4]，只是时间长短不一样。 (1) 当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车)，红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式; (2) 当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然)，该方向的通行时间=最小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的最大通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;最大通行时间是为了保障公平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。 (3) 自适应滞环比较(本例的核心控制规律)增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量≥南、北向一个偏差量σ(如30辆车或其它值)时，先让东、西向的左转弯车左行15s(定时控制，值可改)，再让直行车直行30s(直行时间的最小值，值可改)后再加一段延时保持，直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ，才结束该方向的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达最大通行时间而强制切换。滞环特性如图6所示。实际应用时σ的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大又不能实现适时控制。 3.4 流程图注释 (1) 流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行最小时间、允许的最大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其4个路口车流量的满溢值均可在程序初始化中任意更改。 (2) 车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面，应加以适当限制，故车辆左转弯始终采用最小定时控制，以减小系统的复杂程度，提高可靠性。 (3) 车辆通行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间，红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同，不再赘述。 (4) 人行道的红绿灯接线与现用的方式相同，其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同步一致，但要较车辆直行绿灯提前熄灭，采用定时控制，如绿灯定时亮18s。其目的是不让右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若人车分流，右转弯车辆不受限制。较简单，流程图中略。 (5) 车流量的计量是不间断的，与控制呈并行关系，该系统属多任务处理，编程尤其应注意。 4 结束语 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低，特别适合繁忙的、未立交的交通路口，更适合于四个以上的路口，也可方便连网。 参考文献 [1] 黄继昌等. 传感器工作原理及应用实例[M]. 北京:人民邮电出版社,1998. [2 ]张万忠. 可编程控制器应用技术[M]. 北京:化学工业出版社,2001. [3] 英R.J.索尔特. 道路交通分析与设计[M]. 张佐周等译. 北京:中国建筑工业出版社,1982. 不是很完整，您可以拿去做借鉴， 希望对您有帮助。