摘 要：随着信息化时代的到来、人工智能技术的飞速发展，机电一体化的智能化控制也逐渐成为该领域的主要发展方向。而智能控制与机电一体化之间的关系是怎么样的，智能控制如何在机电一体化中发挥作用的，机电一体化又是如何推动智能控制的发展，未来智能控制和机电一体化又是如何为人类生活服务，这些都是我们需要探讨和解决的问题。本文将从基础概念出发，对智能控制在机电一体化中的应用及其前景进行分析，希望可以对其发展做出贡献。
关键词：智能控制;机电一体化;应用
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）19-0041-02
0 引言
在我国现代化的历程中，机电一体化系统发挥了不可或缺的重要作用。随着我国科学技术水平的不断提高，市场经济的蓬勃发展，在传统控制理论下的机电一体化系统面临着成本大、效率低等问题，人工智能的发展则为解决这些问题提供了一个新的方向。智能控制在机电一体化中的应用，将促进机电一体化系统的又一次飞跃发展，对解决机电一体化相关建造面临的实际问题有着显著的作用。
1 智能控制的概述
1.1 智能控制的概念
智能控制是在无需人为操作的前提下，根据周围环境及自身状态自主地驱动相关智能机械并完成既定任务的技术，是人工智能与自动控制的交叉领域。智能控制系统以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等理论科学为基础，具备着强大的综合信息处理能力，能够运用多种理论和技术对信息进行智能化的处理、反馈和决策[1]。用于解决传统控制难以应付的复杂的问题，其控制对象往往具有高度的非线性，面临的任务的要求也比较复杂。
1.2 目前智能控制的主要形式
智能控制主要有三种控制形式，即分级控制、专家控制和神经网络控制[2]。
分级控制系统：也称分层控制或等级控制，该系统以自组织控制和自适用控制为前提，将控制中心分解成多层次、多等级的控制体系，主要涉及组织级、协调级和执行级，同系统内的各级管理层次相互呼应，也有自己的独立作用。分级控制综合了集中控制和分散控制的优点，其指令由上级到下级逐渐详细，信息反馈由上级到下级逐渐精炼，各层次间存在隶属关系，各层次职责分明，分工明确。各子系统又具有各自独立的控制能力和条件，从而使对子系统的管理实施独自处理成为可能。在整个管理系统的若干层次中，上一级控制层次对下一级各子系统的活动给予指导性、导向型的间接控制。
专家控制系统：是工程控制论和专家系统相结合的产物，主要指一个智能计算机的程序系统，其内部包含大量某领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的经验来处理该领域较高水平的难题。该控制系统的主要优势在层次结构上，控制方法和知识表达上有灵活性、启发性和透明性，可以使符号推理和数值计算结合，精确推理和模糊决策结合。专家控制系统不需要控制对象的数学模型，因此是目前解决具有不确定性的系统的有效方法之一。
神经网络控制系统：是智能控制的一个新兴分支，为解决复杂的非线性、不确定性系统的控制问题提供了新的途径。神经网络控制系统汇集了包含计算机科学、数学、生物学、脑科学、神经生理学、人工智能、自动控制的各学科的理论、技术、方法和研究成果，并且可以和控制理论相结合。但其相关理论研究尚不成熟，很多问题还需要做出进一步研究，仍处于发展阶段。
2 浅析机电一体化
2.1 机电一体化系统的概念
机电一体化又称机械电子工程，机电一体化技术是一门机械与微电机技术紧密结合的技术，但并非只是单纯的机械技术与微电子技术的拼凑，还有机融合了包括机械技术、电工电子技术、接口技术、传感测控技术等在内的多种技术[3]。机电一体化系统根据系统的功能目标要求，对各功能单元进行合理的配置和布局，从而在系统的功能强度和范围、质量、精度、操作、可靠性和耗能等方面上发挥巨大的优势。
2.2 机电一体化发展现状
机电一体化的发展一般被分成三个主要阶段[4]。
20世纪60年代之前为初级阶段，也就是机电一体化发展的第一阶段。这一时期，人们开始尝试利用电子领域的初步成果完善机械产品的性能，研究和开发大多还处于自发状态。而当时电子技术水平尚不成熟，与机械技术的结合还不能广泛而深入的发展，已开发的也不能广泛推广。
20世纪80年代末期为机电一体化的第二阶段，也称为上升阶段。这一时期，通信技术、计算机技术和控制技术的快速发展，大规模集成电路、微型计算机等技术的出现，为机电一体化的进一步发展提供了充分的技术和物质基础。机电一体化相关的技术及产品在这一时期开始受到社会的关注和支持。
20世纪90年代后期，机电一体化迎来了发展的第三阶段，智能化成为在此阶段机电一体化发展的主要方向。同时光学、通信技术等技术的高速发展并应用在机电一体化中后，促使了光机电一体化等新兴分支的产生。与此同时，机电一体化系统和学科体系的发展都得到了深入的研究，相关的建模、分析和集成等技术也得到了长足的发展。而人工智能、神经网络等技术领域突破性的发展，也为机电一体化开辟了崭新的广阔的发展空间。这些研究，最终使机电一体化逐渐形成了较完整的学科体系。
在20世纪80年代初期，我国开始了对机电一体化技术的研究，并在后来把机电一体化技术的进一步发展纳入了国家发展战略中。不仅国家层面对机电一体化技术的发展表现出十足的重视，各高校、企业也对该技术展开了各种研究和尝试应用，并取得了振奋人心的成果。在当前阶段，机电一体化的发展已经成为我国综合国力发展的强大动力。
2.3 机电一体化发展所面临的問题
我国的机电一体化技术仍面临着许多严峻的问题。随着我国在工业化和现代化的方向上的不断前进，制造业的水平不断发展，对机电一体化的要求也愈来愈高，这就要求我国工业体系中的机电一体化设备和技术进一步更新完善，以应对产业结构的调整和升级。在我国目前的工业体系中，高耗能、耗水、环境污染严重的企业仍占很大比重，传统工业体系又过于庞大，改造的任务量巨大。受经济、技术等因素的限制，对企业、单位机电一体化改造的进度缓慢。而随着机电一体化技术的成熟，现实中对机电一体化设备的要求愈来愈高，控制系统也变得日渐复杂，在传统控制下的机电一体化系统只能解决具有精确数学模型、单一线性的对象，对机电一体化设备的生产效率产生了不可忽略的影响。
3 智能控制在机电一体化中的应用
3.1 智能控制在数控领域的应用
在当下，数控系统正面临着越来越高的要求，不仅仅要求数控系统具有更高的性能，也要求其具有多样化的智能功能。传统的数学建模的控制方式只能解决其中部分的功能模块，而还有许多功能环节难以建模，且信息也较为模糊，在这种情况下，智能控制技术中的模糊控制理论就能够发挥出理想的作用[5]。利用模糊控制理论可以实现对数字控制系统的控制进行优化，还可以在数控机床运行故障的诊断工作中发挥作用，以确保数控机床的安全运转。插补计算是数控系统中的核心模块之一，BP人工神经网络强大的函数逼近能力可以在数控系统的插补计算中发挥重要作用，BP神经网络在其神经元的层数及各层节点数足够的情况下，在理论上可以逼近任何复杂函数，从而实现数据点的充分密化。
3.2 智能控制在机器人领域的应用
智能控制在机器人技术的发展中起着举足轻重的作用。机器人行动的任务目标往往具有复杂性、非线性、时变性等特点[6]。若想实现机器人真正意义上的智能化，就需机器人具备多样化的传感器信息、实时变化的控制系统参数，比如在搬运货物的过程中，机器人要实现对视觉传感器反馈的信息进行处理，然后做出识别障碍、调整动作姿态和路线的自主操作，智能控制还是机器人实現自学习、自调整与自适用的必要手段。
4 结语
智能化是目前机电一体化系统发展的主要方向之一，也是机电一体化与传统机械技术的主要区别所在，可以说控制系统的在很大程度上决定了机电一体化系统的优劣。随着信息科学、人工智能、计算机等技术的迅速发展，智能控制系统正逐步得到进一步的完善，必将在未来更好地服务人们的生活。
参考文献
[1] 孙增圻.智能控制理论与技术[M].清华大学出版社，2011.
[2] 梁承丰，邓阳秋.一种蔬菜温室智能控制系统[J].模式识别与人工智能，1990（3）：1-7.
[3] 张钟俊，蔡自兴，等.智能控制与智能控制系统[J].信息与控制，1989，18（5）：30-39.
[4] 梁景凯，盖玉先.机电一体化技术与系统[M].机械工业出版社，2007.
[5] 王学梅.机电一体化系统中的智能控制技术[J].科技与企业，2012（20）：112.
[6] 刘样斌.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].煤炭技术，2011，30（7）：52-54.