智能控制及其在机电一体化系统中的应用 郑伯龙
智能控制及其在机电一体化系统中的应用郑伯龙
摘要：智能控制是控制理论不断发展的结果，它得利于当今不断发展的计算机
技术和信息技术。智能控制要求在无人进行干预的情况下，对智能机器进行自主
地驱动，从而达到控制的目地。目前，智能控制开始广泛地应用于工业、机械制造、电力电子学等研究领域，在机电一体化系统中，智能控制也有着非常广泛的
使用。
关键词：智能控制；机电一体化；应用
机电一体化技术是指将机械技术、微电子技术、电力电子技术、信息技术等
多种技术融合在一块的并且用于实际的综合技术。随着机电一体化的发展，机电
一体化系统对控制的技术水平要求越来越高，原来的控制技术已经不能满足机电
一体化系统的要求，因此，人们开始将目光投向发展比较迅速的智能控制，期望
通过智能控制，达到机电一体化系统的控制目的。因此，本文将分析智能控制的
特点和主要方法，探讨智能控制如何在机电一体化系统中得到应用，从而更好地
实现对机电一体化系统的控制。
一、智能控制
1、简单介绍
智能控制综合了多门学科，比如自动控制、人工智能、信息论和运筹学等，
它克服了传统控制理论的许多缺点，能够用来控制各种复杂的系统。
2、智能控制与传统控制的比较
首先，智能控制包括传统控制，智能控制是传统控制的高级阶段。与传统控
制相比，智能控制处理信息的综合能力更强，而且能够从全局优化系统。从结构
上来看，智能控制的分布式、分级式和开放式结构也比传统控制更加先进。
其次，智能控制是多门学科进行交叉的结果，因此它比传统控制在理论体系
上更加完善。
再次，从对象和任务方面来说，智能控制适用的对象和任务可以更加复杂、
高度非线性、模型可以具有不确定性。而传统控制适用的对象和任务比较单一、
数学模型必须精确和能够满足线性要求。从系统设计重点来看，智能控制强调描
述数学模型、识别环境和符号、设计推理机和知识库，而传统控制则侧重于运用
传递函数、动力学方程、运动学方程来描述系统。
最后，智能控制的组织功能、适应功能和学习功能比传统控制要强，对不确
定的和高度复杂的被控环境和对象有较强的克服能力。智能控制系统还具备仿人
智能和拟人智能。此外，智能控制系统还可以用数学表示混合控制过程，用知识
描述非数学的广义模型，采用多模态控制方式，这种方式是定性决策、定量控制
和开闭环控制相互结合的体现。
3、主要方法
目前，智能控制运用的主要方法为遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统
控制、专家系统控制、分级递阶控制、组合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理论等等，前四种方法在机电一体化系统中有着广泛的使用。智能控制的基
础为运筹学、人工智能、计算机科学和控制理论。
二、智能控制在机电一体化系统中的应用
1、智能控制在机械制造过程中的应用
机电一体化系统的机械制造需要向智能制造系统的方向发展，通过智能控制
实现模拟专家智能活动，延伸或者取代部分的人脑劳动。在现代先进的机械制造
机电一体化总结
机电一体化课程总结 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
机电一体化结课总结历时半个学期的机电一体化课程就这样结束了，真的是太快了。下面我就先来总结总结自己在这半个学期的机电一体化课堂上学到的知识，然后再谈谈一些自己的感想哈。 首先，谈谈机电一体化的基本概念哈。机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 第一点就是它的使用安全性和可靠性提高了哈。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采
取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 然后就是它的生产能力和工作质量提高了哈。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。 再然后就属使用性能的改善啦。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。 除此之外，其具有复合功能并且适用面广啦。
机电一体化技术与系统复习题
“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要素？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和 。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质量为m ，刚度为k ，粘性阻尼系数为c ,外力为()f t 。绘出系统力学模型，并推导系统的传递函数？（P10） 3. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3k 11轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 4. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏
度，一般取 （）。（P25） 5. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 6. 谐振频率的两个表达式？（P25） 7. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 8. 什么是刚性间隙？（P26） 9. 什么是柔性间隙？（P27） 10. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29） 11. 比较齿侧间隙的刚性消隙法和柔性消隙法的特点？（P26-P27） 12. 粘性阻尼系数的基本折算方法？（P25） 13. 增大粘性摩擦阻尼可以减小质量大、刚度低的机械系统的振幅并加速振动的（）？（P25） 14. 机电一体化系统中间隙的主要形式及常用的齿轮侧间隙消除法？（P26-P29） （三）第三章复习题 1. 传感器？（P41） 2. 什么是传感器的灵敏度？（P43） 3. 什么是传感器的迟滞性？（P43） 4. 什么是重复性？（P43） 5. 常用的直线位移测量传感器有哪些？（P44） 6. 常用角位移测量传感器有哪些？（P44） 7. 什么是电容传感器？（P44） 8. 变极距型电容传感器实现线性输出时，必须满足的条件为（）（P45） 9. 电感式传感器？（P46） 10. 光栅？（P47） 11. 光栅的组成？（P47） 12. 已知光栅条纹密度为250条/mm，该光栅尺的栅距是多少？（P47） 13. 光栅条纹密度一般的衡量单位为（）？（P47） 14. 指示光栅和标尺光栅在安装时要注意（）？（P48） 15. 光栅尺的栅距是0.01mm，指示光栅和标尺光栅的倾斜角度为0.001弧度，则莫尔条纹的
智能控制的主要应用领域
一）智能控制的主要应用领域？ 答：1在机器人系统中的应用2）在CIMS计算机/现代集成制造系统和CIPS计算机/现代集成作业系统中的应用3）在航天航空控制系统中的应用4）在社会经济管理系统中的应用5）在交通运输系统中的应用。 二）专家系统的组成、主要类型？ 答：专家系统主要有四部分组成1）知识库，包括事实、判断、规则、经验知识和数学模型2）推理机，首先把知识库中的专家知识及数据库中的有关事实，以一定的推理方式进行逻辑推理以给出结论3）解释机制是专家系统区别于传统计算机程的主要特征之一，它可以向用户回答如何导出推理的结论4）知识获取系统，主要完成机器学习。 类型：1）控制系统辅助设计2）过程监控、在先诊断、故障分析与预测维护；3）过程控制4）航天故障诊断与处理5）生产过程的决策与调度。 三）智能控制的产生和发展过程及其主要代表人物？ 答：1）启蒙期从20世纪60年代起，F.W.史密斯提出采用性能模式识别器;1965年,美国扎德模糊集合;1966年,J.M.门德尔人工智能控制; 2)形成期20世纪70年代傅京孙、曼德尼3）发展期20世纪80年代4）高潮期20世纪90年代 四)人工神经网络的特点? 答:1)可以充分逼近任意复杂的非线形关系2)所有定量或定性的信息都分布储存于网络内的各神经元的连接上,故有很强的鲁棒性和容错性3)采用并行分布处理方法,使得快速进行大量运算成为可能4)可自学习和自适应不确知或不确定的系统。 五）智能控制的应用对象？ 答：1）不确定的模型传统的控制是基于模型的控制，这里的模型包括控制对象和干扰模型。 2）高度的非线性传统控制理论中的线性系统理论比较成熟。 3）复杂的任务要求在传统的控制系统中，控制的任务或者是要求输出量为定值，或者是要求输出量跟随期望的运动轨迹，因此控制任务的要求比较单一。对于智能控制系统，任务的要求往往比较复杂。 六）傅京孙关于智能控制的论文中列举的三种智能控制系统？ 答：1）人作为控制器的控制系统2）人机结合作为控制器的控制系统3）无人参与的智能控制系统。 七）模糊控制器的主要特点？ 答：1）设计简单。模糊控制器是一种基于规则的控制。 2）适用于数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象。 3）控制效果优于常规控制器。 4）具有一定的智能水平， 5）模糊控制系统的鲁棒性强。 八）隶属函数选择的基本准则？ 答：1）表示隶属度函数的模糊集合必须是凸模糊集合。 2）变量所取隶属度函数通常是对称的、平衡的。 3）隶属度函数要符合人们的语义顺序，避免不恰当的重叠。 4）论域中每个点至少属于一个隶属度函数的区域，并应属于不超过两个隶属度函数的区域， 5）当两个隶属度函数重叠时，重叠部分对两个隶属度函数的最大隶属度不应有交叉，6）当两个隶属度函数重叠时，重叠部分的任何点的隶属度函数的和应该小于或等于1。九）隶属度函数确定的三种主要方法。
智能控制技术在机电一体化系统中的应用
2014 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:汪珈右 学号:1110810710 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 1108107 汪珈右 摘要：不同于传统机械系统，在机电一体化系统中，特别重视对智能控制技术的应用。智能控制与机电一体化系统的完美结合，有效改善了机电一体化系统存在的各种缺陷。本文综述了智能控制技术的相关知识，并论述了其在机电一体化系统中的应用。 关键字：机电一体化；机械电子；智能控制；系统 前言 机电一体化系统主要是指由动力与驱动部分、机械本体、传感测试部分、执行机构、控制及信息处理部分所组成，并利用电子计算机的信息处理技术、控制功能、以及可控驱动元件特性来运行的一种现代化机械系统。所谓智能控制系统，就是指利用集合了人工智能理论、自动控制理论以及信息理论等诸多技术理论，用以实现优化调控机的新技术系统。这是一种当前最为先进的自动化控制技术，一般包括两个方面，即外部环境和控制器。在实际的应用中，通过外部环境提供信息以供控制器做出控制决策，因此无需使用模型，具有很大的环境适应协调能力，在诸多机械设备生产中都具有很大的应用价值，因而成为促进机电一体化的重要技术系统[1]。为了满足人们生产生活中的各种需要，将智能控制技术融入到机电一体化系统中，也就成为的必然的趋势。 1智能控制技术概述 1.1智能控制技术概念 智能控制是指通过计算机模拟人类的思想，通过计算机程序实现对复杂多样的操作进行模拟，从而实现在无人控制的情况下完成机械控制并实现机械的自动化生产。通过智能控制能够帮助人类解决很多复杂的问题和实现很多复杂的操作，同时极大的提高操作的精度，使得机械制造业能够制造出更加精密的设备。智能控制系统与传统控制系统相比较具有更加方便快捷、更加精确、更加安全的优势，通过智能控制系统能够最大限度地精简参与生产的人员，在人类肉眼不可能达到的精密层级进行操作，使机械设备在一些人类不能到达的空间进行工作。随着科学技术的快速发展，智能控制系统已经在工业中大放异彩，随着其与其他技术的完美结合，已经为人类做出了极大的贡献[2]。 1.2智能控制与传统控制的区别 （1）智能控制是对传统控制理论的延伸和发展，智能控制在传统控制的基础上发展出更高效的控制技术。智能控制系统运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，并不只是达到对系统某些方面高度自治的要求，而是让系统做到统筹全局的整体优化。 （2）智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，与传统控制理论将反馈控制理论作为核心的理论体系相比，智能控制理论以自动控制理论、人工智能理论、运筹学、信息论的交叉为基础。 （3）传统控制只是解决单一的、线性的控制问题，与之相比，智能控制解决了传统控制无法解决的问题，通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象。 （4）传统控制通过运动学方程、动力学方程及传递函数等数学模型来进行系统描述。相较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。
机电一体化系统设计试题_1答案
习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。
对机电一体化的理解
对机电一体化的理解 通过在柳州职业技术学院一年的学习，使我对我们这个专业有了一定的了解，对于我学的机电一体化技术有了一定的体会。 机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制
自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。 机械工业是整个国民经济的装备工业，是基础的基础。没有“精良”的机械工业，其它工业的“精良”就无从谈起。因此，“精益求精”地把基础搞好，对国民经济有非常重要的意义。机电一体化技术的构成问题就有了一个共同的思想基础。机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手： ⑴机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。 ⑵传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。 ⑶信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的
机电一体化控制技术与系统期末复习
机电一体化复习提纲1.机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是 机电一体化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2.机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、 良好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死区误差；f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3.机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等 性能要求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达
到这些要求，主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链，简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4.滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。滚珠丝杠支承方式 有单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5.滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环，内循环。滚珠丝杠螺 母副中调整间隙和预紧的方法有垫片调整式（调整垫片来改变轴向力）、双螺母调节式（调整螺母来消除间隙或预紧）齿差调节式（左右螺母外端凸缘制成齿数差1的直齿圆柱齿轮）,原理是什么？滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式（轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低）、双推-双推式（刚度最高、易造成预紧力不对称）、双推-简支式（轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统）、双推-自由式（轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统），特点分别是什么？滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择（公称直径和基本导出的选择）。 6.直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙 法、轴向垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击，影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡，常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向
智能控制及机电一体化分析
智能控制及机电一体化分析 在现代工业的生产过程中，因为生产对象在特点及结构上的不同，使机电一体化系统的构建遇到了瓶颈。智能控制对于机电一体化系统具有极大的意义，使过去遇到的技术行问题得到了很好的解决，使智能控制技术在机电一体化系统中得到了广泛应用。那么什么是智能控制技术?智能控制系统具体还包括哪些?对于机电一体化技术系统，智能控制系统又具备哪些用处?下文将对此进行详细的阐述。 1什么是智能控制系统 智能控制系统主要由两种不同的设备构成:即对外部环境进行监测的系统以及传感设备。外部传感等设备可以监测周围环境的变化并分析得出相关数据信息，犹如人类的大脑，在感应到数据发生变化之后，能够把变化的情况及时反馈给控制设备，使被感知到的外部因素得以被分析处理。与此同时，智能系统还可以对控制决策进行处理及规划，并把信息保存起来。 2智能控制系统都包括哪些 智能控制系统对机电一体化系统起到重要的支撑作用，只有与完善的控制系统进行有效配合，才能彻底实现机电一体化。当下有越来越多的智能控制系统应运而生，而不同的控制系统其控制的能力也是各不相同，而其中属下面两种智能控制系统的应用最为广泛。(1)专家控制系统。专家控制系统主要就是把人类的经验及与人类类一样的技能录入到电子计算机当中，根据预定好的程序对控制系统进行相应的操作。(2)神经网络系统。神经网络系统和另外的系统一起被运用到了机电一体化系统中。这种技术相当于对人进行模仿且进行分散式处理，它具有很强的适应力，并且能够自我操作。 3智能系统和传统系统的不同 (1)智能控制系统属于一种较新的控制系统，传统的控制技术也是智能控制技术中的一种。智能控制系统能够对系统控制彻底进行优化，而普通的控制系统只是单一的对系统进行控制。智能控制系统的构架与普通的系统相比更加开放，因此实现了普通控制架构很难达到的信息处理能力。(2)智能控制属于一种多项目、多学科的技术，其理论涉及了人工智能、自动控制技术以及信息学科等方面，而普通的控制理论仅仅是以单纯的反馈控制理论作为依据。(3)智能控制技术主
智能控制题目及解答
智能控制题目及解答 第一章绪论作业 作业内容 1.什么就是智能、智能系统、智能控制？ 2.智能控制系统有哪几种类型,各自的特点就是什么？ 3.比较智能控制与传统控制的特点。 4.把智能控制瞧作就是AI(人工智能)、OR(运筹学)、AC(自动控制)与 IT(信息论)的交集,其根据与内涵就是什么? 5.智能控制有哪些应用领域？试举出一个应用实例,并说明其工作原理与 控制性能。 1 答:智能:能够自主的或者交互的执行通常与人类智能有关的智能行为,如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习等一系列活动的能力,即像人类那样工作与思维。 智能系统:就是指具有一定智能行为的系统,对于一定的输入,它能产生合适的问题求解相应。 智能控制:智能控制就是控制理论、计算机科学、心理学、生物学与运筹学等多方面综合而成的交叉学科,它具有模仿人进行诸如规划、学习、逻辑推理与自适应的能力。就是将传统的控制理论与神经网络、模糊逻辑、人工智能与遗传算法等实现手段融合而成的一种新的控制方法。 2 答:(1)人作为控制器的控制系统:人作为控制器的控制系统具有自学习、自适应与自组织的功能。 (2)人-机结合作为作为控制器的控制系统:机器完成需要连续进行的并需快速计算的常规控制任务,人则完成任务分配、决策、监控等任务。 (3)无人参与的自组控制系统:为多层的智能控制系统,需要完成问题求解与规划、环境建模、传感器信息分析与低层的反馈控制任务。 3 答:在应用领域方面,传统控制着重解决不太复杂的过程控制与大系统的控制问题;而智能控制主要解决高度非线性、不确定性与复杂系统控制问题。 在理论方法上,传统控制理论通常采用定量方法进行处理,而智能控制系统大多采用符号加工的方法;传统控制通常捕获精确知识来满足控制指标,而智能控制通常就是学习积累非精确知识;传统控制通常就是用数学模型来描述系统,而智能控制系统则就是通过经验、规则用符号来描述系统。 在性能指标方面,传统控制有着严格的性能指标要求,智能控制没有统一的性能指标,而主要关注其目的与行为就是否达到。 但就是,智能控制与传统的或常规的控制有密切的关系,互相取长补短,而并非互相排斥。基于智能控制与传统控制在应用领域方面、理论方法上与性能指标等方面的差异,往往将常规控制包含在智能控制之中,智能控制也利用常规控制的方法来解决“低级”的控制问题,力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制问题。 4 答:人工只能(AI)就是一个用来模拟人思维的知识处理系统,具有学习、记忆、信息处理、形式语言、启发推理等功能;自动控制(AC)描述系统的动力学特性,就是一种动态反馈;运筹学(OR)就是一种定量优化方法,如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策与多目标优化方法等;信息论(IT)信息论就是运用概率论与树立统计的方法研究信息、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。 早期产生的的二元结构被发现就是很大程度上局限于符号主义的人工智能,无助于智能控制的
机电一体化学习心得体会
机电一体化学习心得体会 为切实提高我省烟草加工企业设备维修的整体技术水平，加 强维修人员的互动交流，共同提高，河南中烟工业公司组织了高 技能人才机电一体化轮训班。在20XX年X月的第九期高技能人才 机电一体化轮训班为期一周的培训交流中，经过来自行业的多位 专家的精心讲解，我们在理论技术水平上得到了很大程度的提高，使我们开阔了视野，增长了知识，在很多维修保养方面受到很大 启发。在这次学习培训中，通过形式多样的交流学习，取得良好 的效果，使我深有感触。 在这次学习中，中烟公司和进修学院花费很大的精力，李源 源老师结合实例讲解了触摸屏编程软件wInccflexible项目、画面、报警及传动、趋势图、用户管理及配方以及wInccflexible 报表和归档组态。吴祖福老师由简到繁、循序渐进的为我们讲解 了wIncc使用初步和项目管理器及变量管理器的使用、监视软件 同PLc数据交换实现方法和对象属性的动态化、wIncc图形编辑器的使用之对象的事件和用户管理、组态过程值归档及输出过程值 归档、组态报警及报表和脚本系统、触摸屏编辑软件wInccFLeXIBLe项目、画面、报警及传送、wInccFLeXIBLe趋势、 用户管理及配方、wInccFLeXIBLe报表、VBS及归档组态等知识， 使我开拓了视野，增长了见识。韩源老师给我们初步讲解了ifix 的配置及画面组态，报警及报表的相关内容。
在这次学习中，我也发现了自己的不足，对自我进行了重新 认识。现在烟草加工设备绝大部分都已发展为机、电一体化，在 实际工作中机和电联系非常紧密，掌握制丝工艺流程和机械原理 对电气维修就显得非常重要，这些都是我以前没有意识到的，通 过本次培训学习使我的思想有了一个新的转变，作为一名维修技师，必须具有全面的理论知识，熟练的操作技能，良好的思维品质，这样才能在工作中驾重驭轻，轻车熟路，达到理论和实践的 有机结合。回到工作岗位上，我一定会把所学知识和交流心得应 用到实际工作中，刻苦钻研技术，知耻而后勇，相信自己会在今 后的工作中会取得好的成绩。 以上是我参加这次学习培训班的一些心得与体会，本次学习 培训丰富多彩，培训内容充实，效果较好，带着这份收获，我一 定能在以后的工作中干的更好更出色，希望在之后几期的培训中 能学到更多知识。 经学校安排，我和同事于20XX年X月X日至X月X日去天津 工程师范学院参加了为期十八天的PLc与变频调速技术培训，通 过十八天的上课培训，时间虽短，我还是觉得自己学到了很多东西，现将培训内容及我的心得体会总结如下： 此次培训分两个部分，第一部分为PLc，前十天由天津工程师范学院的李波教授主讲，内容包括：西门子S7-300/400和组态wincc的相关知识。首先李老师讲了PLc的结构、硬件、编程指令、组织块、数据块，以及PLc的最高级应用组态组网。着重为我们
智能监控系统的应用
当前，随着国际国内形势的变化，安全已经成为人们日益关注的问题，出于反恐安保的需要，智能视频监控已经广泛运用在奥运会、世博会、青奥会等大型赛事活动安保工作中。不仅国家安全需要智能视频监控，社会安全也需要视频监控系统，当前在工厂、酒店、超市、码头、学校、家庭、政府部门、银行等等，都广泛采用了智能视频监控系统保障人身安全、财产安全和交通安全。 视频监控技术主要经历了三个发展阶段，第一阶段是人力现场监控，即通过肉眼和人脑对现场情况进行监控，这是几千年来的传统做法，能起到一定的效果，但需要耗费大量的人力物力，而且限于人的视力和脑力，起到的监控效果受到很大的限制。第二阶段是传统视频监控，即通过机器眼和人脑进行监控，即通过摄像机或者其他视频采集设备获取现场视频，然后靠人脑对视频对判断处理，这种方式极大的提升了视频的采集能力，基本能做到全天候、无死角的还原现场情况，但受限于人脑的数据处理能力，没有能力将视频获取的海量数据进行实时处理分析，限制了监控效果的进一步提高。第三阶段是智能视频监控，就是利用计算机对摄像机或者其他视频采集设备获取的现场视频自己进行内容分析，从而自动检测与识别出需要掌握的信息，并给出相应的预警预报信号。 三个阶段图 实验表明：在盯着视频画面仅仅22分钟后，人眼会对画面里面95%以上的活动视而不见。
1997年，卡内基梅隆大学牵头，麻省理工学院等高校参与的视觉监控重大项目VSAM启动，主要研究用于战场及普通民用场景监控的自动视频理解技术。1999年，康奈尔大学设计了一套航拍视频检测与持续跟踪系统，该系统能够对多运动目标实现长时间的准确跟踪，即使发生短时间内目标被遮挡或目标时静时动的情况仍可以完成跟踪，这点对于空中侦察或者追踪意义重大。2003年法国的SILOGIC 公司和英国雷丁大学等机构参与研究的AVITRACK项目，检测和跟踪机场停机坪出现的飞机、汽车以及行为等运动目标，辅助机场管理人员进行管理和调度，不仅可以提高机场利用率，而且可以提高机场安全管理水平。 目标跟踪就是将视频中的每一帧图像中确定出要检测的运动目标位置，并把各个帧中同一运动目标对应起来。 主要难度来源于局部遮挡、姿势变化、运动模糊、光照变化等因素 一般跟踪选择颜色特征、边缘特征、光流、或者纹理，代表性的方法有均值漂移法（Meanshift）:无参核密度估计。卡尔曼滤波：线性、高斯。扩展卡尔曼滤波（EKF）：非线性、高斯。粒子滤波（PF）：非线性、非高斯。 几个代表性目标检测与跟踪算法 帧差法：适合摄像头固定的场景，利用建立的背景模型来生成背景 图像的像素值，然后将当前帧与背景图像求差，差值较大的像素区域
探究智能控制在机电一体化系统中的应用
探究智能控制在机电一体化系统中的应用 摘要：随着我国经济的快速增长，机电一体化系统也在飞速发展。机电一体化 技术越来越成熟。本文主要论述了机电一体化系统中智能控制的应用。 关键词：机电一体化系统；应用 一、机电一体化的概述 （一）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。 （二）机电一体化的基本内容与组成要素及原则 机电一体化的基本内容包括以下几项内容：一是计算机与信息技术；二是机械技术；三 是自动控制技术；四是系统技术；五是传感检测技术。 机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是动力组成要素；三是运动组成要素；四是感知组成要素；五是职能组成要素。 机电一体化的四大原则包括：一是运动传递；二是能量转换；三是结构耦合；四是信息 控制。 二、智能控制的概述 （一）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。 （二）智能控制的特征 智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制；二是智能控制器具有非线性 特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制 系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制 是一个新兴的研究领域。 （三）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。 （四）智能控制发展的趋势 智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能，其在机电一体化方面的广 泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用 在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。 三、智能控制在机电一体化系统中的应用 （一）智能控制在机械制造过程中的应用 机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能 控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用 先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技 术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合 技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。在此过程中利用神经网络 技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的 模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选 取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造 系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。 （二）智能控制在数控领域中的应用
机电一体化典型实例
. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
机电一体化课后习题答案
1.步进电动机的结构及工作原理是什么?驱动方式有哪些?各有何特点?并举一个例子说明步进电动机是如何驱动和控制的. 答:(1)步进电动机的工作原理 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。 图1 三相反应式步进电动机的结构示意图 1——定子2——转子3——定子绕组{{分页}} 图1是最常见的三相反应式步进电动机的剖面示意图。电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60o。各磁极上套有线圈，按图1连成A、B、C三相绕组。转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距为θE=360o/40=9o，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，如图1，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3o。因此，B、C极下的
磁阻比A磁极下的磁阻大。若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3o；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。接着停止对B相绕组通电，而改为C相绕组通电，同理受反应转矩的作用，转子按顺时针方向再转过3o。依次类推，当三相绕组按A→B→C→A顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3o的规律步进式转动起来。若改变通电顺序，按A→C→B→A顺序循环通电，则转子就按逆时针方向以每个通电脉冲转动3o的规律转动。因为每一瞬间只有一相绕组通电，并且按三种通电状态循环通电，故称为单三拍运行方式。单三拍运行时的步矩角θb为30o。三相步进电动机还有两种通电方式，它们分别是双三拍运行，即按AB→BC→CA→AB顺序循环通电的方式，以及单、双六拍运行，即按A →AB→B→BC→C→CA→A顺序循环通电的方式。六拍运行时的步矩角将减小一半。反应式步进电动机的步距角可按下式计算： θb=360o/NE r(1) 式中E r——转子齿数； N——运行拍数，N=km，m为步进电动机的绕组相数，k=1或2。 (2) 步进电动机的驱动方法 步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器，如图2所示，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合，也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口，这里予以简单介绍。
《机电一体化技术与系统》教学大纲教案
《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。
4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术
智能控制技术在机电一体化系统中的应用
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。