时间：2023-04-10 15:22:23
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智能化技术，是在我国科学技术不断发展中所研发出的新型技术手段，在智能化技术出现后，因其各种优势已经在我国各个领域当中被广泛的运用起来，尤其在电气工程自动化控制系统当中，随着被逐步的运用在电气工程的各项领域当中，为我国电气工程领域的发展奠定非常有利的基础。
1智能化技术的主要理论基础分析
在二十世纪五十年代人工智能就已经问世，通过几十年的不断研究与探索，智能化技术也被广泛的运用起来，在人们生活当中、工作当中都被人工智能化产品所占据，它们能够像人类一样有感应，能行动和思索，因其自身拥有高精度、高效率以及高协调性的特点，已经远超传统的控制技术，当前随着计算机的快速发展，能够有效的实现运用人的思维能力去模拟到机器人身上，在运用计算机编程语言技术，普及增加智能化模拟的可实施性，进而实现科技的快速发展。
2在电气工程自动化控制中应用智能化技术的主要意义
2.1能够对自动化控制模型进行简化
在电气工程自动化控制工作中，主要就是通过建立模型来实现的，但是因此模型相对比较复杂繁琐。例如，建立的模型与实际情况出现不符的情况或实际操作中出现与模型不统一的情况，对于这些问题来说一般情况下多以电气工程自身调节能力来进行处理，但在实际操作中，还是会出现一些无法预测和估计的问题，影响着电气工程自动化控制的正常运作。而在电气工程自动化控制中应用智能技术，能够在一定程度上去防止类似突发事件的发生，从而提升电气工程自动化控制工作的准确度。
2.2能够实现电气工程自动化控制的一致
电气工程自动化控制主要是以建立模型来实现的，而应用智能化技术在电气工程自动化控制中，能够避免模型复杂的问题，进而保障其控制工作的顺利完成，利用控制电气工程中的有关设备与数据，让电气工程自动化控制变得更加一致化，不仅能够提升电气工程自动化工作效率，还能改进电气工程自动化的整体服务质量。
2.3对电气工程系统控制水平进行提升
在电气工程系统控制中应用智能化技术，能够有效提升其控制水平，不仅能够控制电气工程自动化程序设备中的相应系统数据，并且还能对电气工程自动化安全隐患进行警戒，在一定的情况下避免自动化控制中出现不必要的问题，提升电气工程系统控制水平，为电气工程领域发展提供有利条件。
3在电气工程自动化控制中智能化技术的主要应用
3.1对电气工程自动化控制中的病因进行合理诊断
对电气工程系统进行病因诊断时，对于传统的诊断形式来说，是相对比较复杂且繁琐的，不仅仅对工作人员有着很高的要求，还无法对其病因进行精准的诊断，导致电气工程自动化控制中会出现一些无法避免数据问题等。而职能化技术则能够利用自身优势，对其病因进行有效的诊断，还能因其问题提出合理的解决策略，不仅能够有效找出病因，还能更好的提升其工作效率，因此电气工程自动化控制中要有效利用智能化技术，在对其设备进行情况的诊断，从而避免相关问题对工作的影响，更好的促进电气工程自动化控制工作有效进行。
3.2对电气工程的设计形式进行优化
在传统的电气工程的设计中，主要是通过工作人员进行反复实验和改良才能够完成，而在工作人员不能全面的考虑到实际情况时，就会出现一些复杂的问题影响正常工作，并且这些问题也不能得到及时的解决，而且在对电气工程进行设计时，对工作人员的要求也是非常高的，不仅要运用良好的设计知识和专业知识，也要拥有一定的综合能力，才能刚好的将该工作完成。而对于智能化技术来说，运用在电气工程自动化中，设计人员可以利用计算机网络或相关软件，对电气工程自动化控制的进行设计，这样不仅仅能够提升设计所用数据的准确性，还能够对设计的样式进行丰富，能够更好的解决数据问题，从而保证电气工程自动化控制工作的良好运作。
3.3实现自动化控制整个电气工程
电气工程控制系统中的环节有很多，所以，智能化技术的应用能够有效对整个电气工程进行自动化控制工作。智能化技术利用模糊控制、神经网络控制以及专家系统控制，来实现对电气工程的自动化控制，利用智能化技术实现对电气工程的全面控制，这样不仅能够保证该工作的顺利完成，还能大大提升其工作质量，增强其整体水平，也能为电气工程领域的发展奠定坚实有利的基础。
4结论
在电气工程自动化控制中应用智能技术，这不仅仅是一个非常大的成就，还是促进智能化技术在其他各个领域当中的良好应用，发挥其作用，更好的让智能化技术为我国经济发展奠定良好基础，并能稳定推动电气工程领域实现长期可持续发展目标。
作者:闫鹏 单位:包头市九原区住房保障和房屋管理服务中心
参考文献
生物质气化过程的本质是生物质碳与气体之间的非均相反应和气体之间的均相反应。该过程十分复杂，随着气化设备的不同、气化工艺过程的差异及反应条件(如气化反应剂的种类、气化反应温度、反应时间、有无催化剂的添加、气化原料种类、原料的含水率等)的不同，其反应过程也大不相同;但一般会经历干燥、热解、氧化、还原4个过程。在上述反应过程中，只有氧化反应是放热反应，释放出的热量为生物质干燥、热解和还原阶段提供热量。在实际气化过程中，上述4个过程并没有明确的边界，是相互渗透和交错的。气化炉是进行生物质气化过程的技术设备。在气化炉中，生物质完成了气化反应过程并转化为生物质燃气。气化炉能量转化效率的高低是整个气化系统的关键所在，故气化炉型式的选择及其控制运行参数是气化系统非常重要的制约条件。针对其运行方式的不同，可将气化炉分为固定床式和流化床式两大类型。其中，固定床式气化炉主要有上吸式、下吸式、横吸式及开心式4种;流化床式气化炉主要有鼓泡床式、循环流化式、双床式及携带床式4种。据统计，目前商业运行的生物质气化设备中，75%采用下吸式固定床，20%采用流化床，2．5%采用上吸式气化炉，另外2．5%采用其他形式气化系统。本文以使用最为广泛的下吸式固定床作为研究对象，分析生物质气化炉的结构和工作过程，如图1所示。下吸式固定床气化炉的工作过程为:首先，粉碎处理后的生物质物料由炉子顶部混合空气后，经由上料口投入下吸式固定床气化炉;其次，气化炉底部燃气出口处设置有引风机，正常工作时，引风机输出抽力，在炉内形成负压，使反应产生的气体在炉内流动，同时设置在喉管区的鼓风机，负责向氧化层输入一次风，为气化过程提供充分的氧气，实现对生物质物料的充分氧化;最后经过还原反应区，生成可燃气体。物料和空气在炉内由上至下、随着温度的变化按照干燥、热解、氧化、还原4个反应层依次地进行气化反应，形成有少量杂质的可燃气体，该气体经过净化工艺处理，最终形成可以直接使用的可燃气体。气化过程是一个复杂的物理化学过程，其处理的植物燃料来源众多，物理、化学特性差异较大;同时，气化过程中炉温受到一次风量、物料含水量等诸多因素的共同影响。这些因素对于气化过程的影响相对较小，气化过程主要受到空气当量比和气化反应温度的影响。生物质气化炉的控制目标是将生物质能的转换效率最大化，提高并保证可燃气体的质量。影响气化炉转换效率的因素有很多，但主要取决于气化炉4个处理过程的温度区间;气化炉生成的可燃气体质量主要反映在其含氧量高低。因此，生物质气化炉系统控制所要解决的问题主要在于如何将炉内温度稳定在最佳区间及怎样降低最终可燃气体的含氧量。为稳定气化炉炉顶温度和降低出口处可燃气体的含氧量，本文选取双闭环控制结构，对生物质燃料与一次风的投放量分别进行控制，如图2所示。
1．1温度控制环温度控制环采用主、副控制结构。根据工艺分析，生物质气化炉炉温主要虽然受到多种因素影响，但主要取决于物料物理、化学反应的放热和吸热。由于该过程的非线性、大滞后特性，无法用准确的数学模型来描述，因此采用BP预测方法建立物料和温度的BP神经网络模型。主控制器根据当前温度和温度设定值，预测最优的生物质物料添加量;副控制PID根据该添加量，对上料机构的送料速度进行跟随控制，达到精确上料和稳定炉温的目的。
1．2含氧量控制环为达到稳定炉顶温度、降低可燃气体含氧量的目的，本文以一次风进风量作为主要调节手段。因为一次风不仅影响着可燃气体含氧量，还影响着气化炉温度，所以本文引入温度和含氧量两个反馈。主控制器采用免疫PID控制，它能根据炉内含氧量偏差和炉温偏差推算出鼓风机的最优转速;副控制PID则根据推算出的最优转速对鼓风机速度进行跟随控制，确保鼓风机转速。
2基于BP算法的温度控制
气化过程的温度变化具有大滞后的特点，给控制带来了很大的困难。通过对温度变化的预估，能够有效地抑制滞后，提升控制效果。生物质气化过程是一个复杂的、非线性工业生产过程。由于气化炉温度受到一次风量、物料分布及物料含水量等因素的影响，气化炉温度变化毫无规律而言。神经网络是由大量简单的神经元纵横交错而形成的复杂网络系统。它能以实验数据为基础，经过有限次迭带计算，获得实验数据的内在规律，并且无需预先给定公式，非常适合于研究非线性系统。因此，气化炉的温度可以采用BP人工神经网络对其进行预测［9］。BP网络是一种多层网络，其基本理念是将W－H学习规则一般化，对非线性的可微分函数训练权值。目前，BP网络主要用在函数逼近、模式识别、分类和数据压缩方面。BP算法由两部分构成:信息的正向传递和偏差的反向传播。在其正向传播过程中，输入的数据信息会被逐步运算，从输入层经隐含层直到传给输出层;输出的信息又会影响下一层神经元。如果在输出层没有获得期望的输出，则会在计算输出层的偏差变化值后进行转向传播，通过网络将偏差信号沿原来的连接通路进行反向传回，之后各层神经元的权值会被修改直至达到期望目标。设P为输入变量，r为输入神经元，s1为隐含层内的神经元个数，f1为其对应的激活函数，s2为输出层的神经元个数，f2为对应的激活函数，A为输出，T为目标矢量，b1i表示第i个隐层神经元的阈值，w1ij表示第j个输入变量到第i个隐层神经元的权值，b2k为隐层中第k个神经元的阈值，w2ki为隐层中第i个神经元到输出层第k个神经元的权值，则BP算法的正向传递信息。
2．1样本的批处理对于一般的BP算法，各连接权的调整量分别正比于各个学习样本的代价函数E，而全局偏差意义上的梯度算法就是调整全局偏差函数E的连接权。在逐个训练样本时对权值的修正可能会出现振荡，为了避免这一问题，应该在m个学习模式全部提供给网络之后对它统一进行调整;而成批训练的方法就是将一批样本生成的修正值累计后统一进行一次批处理。因此，修改权值的增量为。减少每个连接权及阈值的校正次数，从而改进了学习速度。应用该方法时，稳定网络的训练过程及限制每次迭代网络偏差增量是学习率增长的前提。
2．2基于变学习率的BP算法在基本的BP算法中，学习率必须是一个固定的常数。通过分析基本的BP算法的偏差曲面得知:在其平坦区域，学习率太小会造成迭代次数增加;而在变化剧烈区域，学习率太大又可能修正过头，引起振荡及发散，进一步影响学习收敛的速度。所以，合理调节学习率从而加快收敛速度是基本BP算法的常用改进方法之一。
2．3气化炉温度的BP神经网络预测基于生物质气化过程的机理分析及实际经验，为降低神经网络的输入，影响焦炉集气管压力的可测量因素初步确定为一次风量、物料分布及物料含水量，将其作为BP神经网络的输入，气化炉温度的预测值为输出，此时BP神经网络就变成为一个4输入单输出的模型。其中，启停次数为BP神经网络的输入节点，特征参数值为输出节点，建立一个隐含层有5个神经元的3层神经网络。理论上已经证明:如果一个网络具有偏差和至少一个S型隐含层加上一个线性输出层，那它就能够逼近任意有理函数。训练算法采用梯度下降法，学习速率为0．15，网络的初始权值为0～1中的随机数。
3基于模糊免疫PID的含氧量控制
可燃气体含氧量是生物质气化炉生产质量的重要指标之一，也关系到气化产物的安全使用问题。在本文设计的生物质气化炉控制系统中，采用温度和可燃气体含氧量双闭环结构，对气化过程进行自动控制。可燃气体含氧量控制需要利用对一次风的控制，解决含氧量控制和炉温控制之间的矛盾，在稳定炉温的同时降低可燃气体含氧。
3．1生物免疫机理生物免疫机理是抗击病源入侵的首要防御系统，它通过对病原物质的特殊提取、识别、刺激响应、自适应调节、学习和记忆等功能杀死抗原。B细胞和T细胞是生物免疫机理主要构成部分;而在免疫系统中，除了淋巴细胞外，还有一些其它种类的免疫细胞拥有着不可忽视的作用。T细胞和B细胞从不活跃、未成熟经自体耐受发展为成熟的免疫细胞，一旦人体受到有关攻击时，迅速产生免疫应答。所谓的免疫应答就是一个识别、效应和记忆的过程。抗原是一类能被胸腺中的T细胞及骨髓中的B细胞识别并刺激T细胞及B细胞进行特异性应答的病原体。巨噬细胞等将特异抗原递呈细胞吸取消化病原体，分解后展示在细胞表面，形成MHC分子。成熟的T细胞会被MHC分子激活，然后接受并识别病原体抗原。T细胞识别特异抗原后会复制并激活杀伤T细胞，令其杀死任何受到特异抗原感染的细胞，并通过辅助T细胞将B细胞激活，使其识别特异抗原，并进一步扩增分化产生抗体。这些抗体会与抗原结合，通过与补体系统形成复合物或直接被吞噬细胞吞噬来杀死抗原。B细胞、T细胞在走向成熟过程中会经历自体耐受，在接受、识别、杀死抗原后会形成免疫记忆，产生免疫反馈。免疫反馈原理为:抗原进入机体后，将信息传递给TH细胞和抑制TH细胞产生的TS细胞，接受到信息的TH、TS细胞会共同刺激B细胞使其增殖分化产生抗体消除抗原。为使免疫反馈系统趋于平衡［10］，当抗原较多时，机体中TH细胞会较多于TS细胞，产生较多B细胞;反之，抗原被消灭减少后，TS细胞又会增多并抑制TH细胞的产生，从而导致B细胞也随之减少。
3．2模糊免疫PID算法为满足不同的控制要求，让被控对象有良好的性能，温度模糊免疫PID控制器采用模糊控制原理对PID参数模型中的kp、ki、kd进行在线修改。其中，温度偏差e(e=T0－T1，T0代表检测的实际温度，T1代表设定温度)和加热能级u1作替换:u1S，Δu1ΔS，分别为控制器的输入/输出。
4仿真
在保证生物质气化炉运行状况基本相同的条件下，采用基于灰色遗传的组合预测算法，对从某厂气化炉现场采集到的2000组干燥层温度数据中选取的连续1500组训练样本数据，以及剩余500组与样本数据时间相近的实验样本数据进行学习，建立预测模型，对试验样本进行拟合。为了验证基于BP神经网络的生物质气化炉温度组合预测算法方法的有效性，采用神经网络算法对实验数据进行学习和拟合，结果如图3所示。从仿真结果可以看出:采用BP神经网络可以较好地预测气化炉温度实时值，平均误差为4．3%，且能良好地跟踪实际温度的相位变化，为气化炉温度控制和可燃气体含氧量控制奠定良好了基础。
5应用
针对某生物能源公司以生物质气化炉生产过程具有高度非线性、时变特性、强耦合性、扰动变化激烈且幅度大的特点，结合气化炉现场工艺状况，设计了一种新的控制系统应用于该公司生物质气化炉生产过程。该系统基于Honeywell集散控制系统运行环境和操作平台，可用于采集过程数据、实时监视及分析历史数据等;采用高级编程语言VisualC++6．0编写智能解耦与优化控制应用软件，通过OPC通信技术将应用软件和集散系统进行无缝连接，以确保所编写的应用软件能够通过集散系统对现场的执行设备进行控制，从而保证了多座气化炉生产过程的实时稳定优化控制。本文所研究的生物质气化炉生产过程控制系统在某生物能源公司入生产后，得到了有效应用，起到了稳定气化炉温度、降低可燃气体含氧量的作用，满足了生产过程的需要。将本文提出的控制方法应用于现场实际后，运行情况表明:生物质气化炉生产过程控制系统保证了化炉干燥层温度稳定在优化设定值±45℃范围内;当压力变化、投放物料、气温变化造成系统扰动时，该系统能在短时间内通过调节上料速度和一次风机转速，将炉温和可燃气体含氧量动态调整到正常波动范围内，满足了生产的要求。
6结论
(1)当前智能控制系统的功能与性能不够完善,无法满足机械制造行业的电子技术等行业的发展需要。智能控制系统的运用虽然改变了传统的机电一体化系统的运行状况,其运行效率更高,但是仍然存在着一定的差距,无法适应新时期的发展需要,仍然会受到外界环境因素的影响与控制。(2)智能控制虽然能够有效的提高机电一体化系统的运行效率,但是仍然会存在着许多突发状况。机电一体化应用智能控制系统后,可通过系统设备发出的命令编码进行自动工作,可以避免因人为操作失误而造成不必要的损失,减少工作中的失误损失,提高工作完成质量及工作效率。但是在某些方面会受到电力系统、信息系统等的不良影响,从而使智能控制系统不能够有效运转,对于一些不可抗力因素而言,智能控制系统始终无法超越。(3)智能控制与机电一体化系统的磨合度还有待提高。机电一体化对生产与生活活动的开展有着不可替代的作用,一旦智能控制工作不能实施,那么就会影响人们生活与生产活动的开展。因此我们必须不断的改进与完善智能控制工作,尽可能降低智能工作的失误率。
2机电一体化系统中智能控制的应用
(1)机电一体化系统中的智能控制工作都是根据长时期的总结与改进而得出的经验进行设定,操作人员只需要定时、定序的输入相关的工作指示,机电一体化系统中的各项板块就会自动按照相应的流程进行工作。因此只要工作人员输入的指令不存在任何的错误,那么智能控制系统就会具有较高的可靠性。(2)机电一体化系统中智能控制应用的领域相当广泛,涉及社会生产与生活活动的方方面面。机电一体化逐渐演变成为智能控制背景下的机电一体化,这是时展所需要的,同时也是科学技术水平和经济水平长期发展的产物。
机械制造业的重点在于是否能够实现机电一体化,这是提高机械制造产品质量和效率的重要途径。目前最为科学的机械制造方法就是实现智能控制技术与计算机网络技术两者之间的联合,实现从人工管理到智能控制过渡的目标。同时,智能控制技术利用神经网络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。不仅如此,智能控制监管的部分还包括机械事故发生检测管理工作、检测与监督管理工作以及智能协调控制工作等等方面。机电一体化系统中智能控制应用还体现在建筑工程领域中。智能控制系统在建筑实施过程中运用的方面比较广泛,主要集中在照明系统中和保暖制冷系统中,从而提高资源的利用率,减少能源资源的使用。照明智能控制系统主要是利用计算机网络与通信技术实现,能够有效的调节照明区域、照明时间、照明资源节能等方面。
机电一体化系统中智能控制应用于数控技术中。伴随着生产能力的提高和科学技术水平的提高,各行各业的发展已经离不开机电一体化系统,尤其对数控技术要求越来越高。数控技术要实现智能功能,还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能,从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标,运用智能控制技术可以实现这些目标。例如一些比较复杂的工程问题或者是大型机械设备出现故障,人工无法进行实际检测,那么只有利用数控技术对其进行演算与推理,这样才能够得到一些具体性与操作性较强的改进意见。
3结语
人工智能技术是人类科学技术不断发展进步的必然结果，也是工业发展过程中，促进工业自动化科学化发展的重要推动力量。在人工智能技术的发展中，科技的发展和工业技术的进步会促进人工智能技术的发展；反之，人工智能技术的进步，可以完成那些人类自身无法办到、技术条件效果不好的生产技术操作。当前的人工智能主要是计算机技术的发展结果，随着计算机技术的飞速发展，通过对计算机信息特点和操作性能的了解和设计，使计算机操作系统具有更多更先进的人工化反应，并在实际的信息技术处理过程中，通过其系统内部的人工化、智能化识别和处理系统，对电气自动化控制和其他工业技术领域在运行中的问题进行自主解决。如今，人工智能技术已经取得了较大的进步，其研究发展项目也越来越多，越来越先进，实用性越来越强。人工智能技术已经广泛运用与工业自动化、过程控制和电子信息处理等先进的技术领域。人工智能技术通过模糊理论算法、遗传算法和模糊神经算法等方式，可以在电气自动化控制中，采取更灵活多变的控制方式，对电气自动化设备运行中的不稳定因素和动态变化进行自主的调整，从而保障其运行的准确和高效，减少出错率。人工智能技术的运用，可以大大减少在电气自动化控制等领域的人力成本，并且能够解决一些工作人员无法有效监控和解决的问题，做到及时有效。
2人工智能技术在电气自动化控制中的应用
2.1人工智能控制实现了数据的采集及处理功能
在电气设备的运行过程中，数据的采集和处理是了解电气设备自动化控制情况，发现运行过程中的问题和提出解决办法的重要依据。在传统的自动化控制中，由于技术水平和实际运行中的动态变化，数据的采集和传输无法做到准确和稳定，保存数据容易出现丢失的情况。人工智能技术的使用，可以保障电气自动化运行过程中对动态信息的及时收集和稳定传输，对相关数据的保存工作也更安全，这就提高了电气自动化的控制水平，充分保障了电气运行中的安全性和稳定性。
2.2人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能
电气自动化控制是用电气的可编程控制器，控制继电器，带动执行机构，完成预期设计动作的过程。在此过程中，系统内部各部分之间的运行都要严格按照设计模型和函数计算的基础上进行，如果系统中的一点出现问题，就会造成整个自动控制系统的故障。在以往的自动化控制系统运行中，对系统内部各部分之间的运行数据和运行状态进行实时监测，对运行中的特殊情况进行及时的报警处理，帮助自动化系统及时处理可能出现的故障，提醒电气管理人员加强对电气系统的管理。
2.3人工智能控制实现了操作控制功能
电气自动化控制的主要特征之一就是通过计算机的一键操作，就可以实现对电气系统的整体控制，保障电气自动化运行符合现实的需要。传统的自动化系统的操作，需要靠人工对系统各个环节进行人工操作，从而促进自动化系统内部的协调和配合，这种方式既降低了自动化运行的效率，也增加了自动化系统的故障发生频率。人工智能技术对电气自动化系统的控制，是通过各种先进的算法，按照电气自动化的需求，对自动化系统进行自动化和智能化设计，从而实现对电气自动化控制系统的同时操作，大大提高了自动化控制的效率，减少了单独指令操作中容易出现的不协调情况的发生。
3人工智能技术在电气自动化控制中的控制方式
3.1模糊控制
模糊控制以模糊推理和模糊语言变量等为理论基础，并以专家经验作为模糊控制的规则。模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上，运用模糊控制器，实现对电气控制系统的控制。在实际控制设计过程中，通过对计算机控制系统的使用，使电气自动化系统形成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统，从而达到对电气自动化系统的科学控制。
3.2专家控制
专家控制是指在进行电气自动化控制过程中，利用相关的系统控制理论和控制技术的结合，通过对以往控制经验的模拟和学习，实现电气自动化控制中智能控制技术的实施。这种控制方式具有很强的灵活性，在实际运行中，面对控制要求和系统运行情况，专家控制可以自觉选取控制率，并通过自我调整，强化对工作环境的适应。
3.3网络神经控制
网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟，以逼近原理为依据的网络建模。神经控制是有学习能力的，属于学习控制，对电气自动化控制中出现的新问题可以及时提出有效的解决办法，并通过对相关技术问题的分析解决，提高自身的人工智能水平。
4结语
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
2数控技术发展趋势
2.1性能发展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
(3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。
(4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。
2.2功能发展方向
(1)用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。
(2)科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
(3)插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。
(4)内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
(5)多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。
2.3体系结构的发展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。
(2)模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。
(3)网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。
(4)通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
3智能化新一代PCNC数控系统
论文摘要：依据茂名联通基站的实际情况，结合各大运营商的移动通信基站普遍存在的问题，提出了如何确保基站内的设备运行安全及防盗等问题。针对该问题设计出一套从根本上提高动力设备维护水平和效率，达到监控智能化的目的的系统，并对该系统进行需求分析和设计。
l概述
随着我国移动通信事业的飞速发展，各大运营商的移动通信基站的数量日益增加，身处城乡结合部或偏远山区的移动通信基站因常年无人值守成为盗窃分子的光顾目标，基站的各种附属设备如蓄电池、铁塔角钢、空调外机、铜地线(排)、馈线等设备也成了盗贼的主要偷窃目标。目前，如何确保基站内的设备运行安全及防盗，已成为基站维护的首要难题。
2目前基站的现状
目前，茂名联通基站环境监控设备仍为老式的环控箱接人监控，通过采集模拟量输入到基站主设备上，从而完成上报，且只能上报简单的停电、开门、高温、积水和烟雾等告警，无法远程测量和调整参数。另外，环控箱的告警上报依赖于主设备的运行，一旦BTS断站，其便无法工作。为缓解日益紧张的人员及维护工作的压力，从根本上提高动力设备维护水平和效率，达到监控智能化的目的，建设一套高水平的基站动力设备及环境集中监控系统是十分必要的。
3需求分析和设计思路
对茂名联通新建的动力环境集中监控系统，除了要达到基本的监控目的以外，更重要的是实现智能化监控要求。它包括以下三个方面：
(1)交、直流动力系统。监控对象包括：配电箱、开关电源、蓄电池等。监控范围包括：市电输入三相电压、三相电流、功率因数、频率、有功功率、电度、整流模块单体输出电流、总负载电流、蓄电池充电电流、市电状态(市电有／无，缺相，欠压／过压)、蓄电池组总电压、每组蓄电池充、放电电压等。通过对动力系统实时不间断的监控，了解每个基站电源输入输出、整流模块设备的运行情况，对电源设备出现的问题和故障能在最短的时间内做出反应和处理；蓄电池是整个直流供电系统的后备电源，我们通过监控，对蓄电池组总电压以及每组电池充、放电电压进行统计和分析，对有问题的电池及时进行更换，真正做到有备无患。
(2)空调、环境系统。监控内容包括：机房智能空调系统、基站分体空调(开关机、工作状态指示、空调工作电流)、温度、湿度、水浸地湿、娴雾告警以及动态图像等。保证设备运行在恒温恒湿的环境中。
(3)门禁系统。监控内容包括：远程开门、修改门禁内部的各种工作和控制参数、授权、删除用户、用户的准进时段管理，以及各种报警记录、进、出门记录、刷卡、出门按钮开门事件、门禁内部参数被修改的记录等。
4拓扑结构
茂名联通基站动力环境集中监控系统采用逐级汇接的结构，由省公司监控中心(PSC)、地市公司监控中心(SC)、监控单元(SU)和监控模块(SM)构成，采用监控中心(sc)与监控单元(su)直联的方式。具体结构如下：
省监控中心(PSC)主要对地市监控中心(sc)进行监督、维护管理。监控中心配有数据库服务器，各地市监控中心(SC)的数据直接上传省监控中心。
茂名监控中心(sc)主要对本地区的各个监控单元(su)进行管理，是本区域监控系统的管理中心，完成全网的监控信息的统计分析及处理，并对远端监控设备进行遥测、遥调，对监控对象(机房设备、环境、图像)进行管理，同时，还具有强大的门禁管理功能。所有的监控中心均可以通过D接口与广东联通综合网管系统相连。
监控单元(su)是集数据采集、处理、存储、传输为一体的智能化模块化单元，能够完成一个独立的物理通信基站内所有监控模块(SM)的管理工作，并将采集的数据集中通过1条2M电路上传到监控中心(SC)。
监控模块(SM)是面向具体的监控对象，具有完成数据采集和必要控制的功能。按照监控对象类型的不同，可分为：防盗、积水、电源管理、空调管理等模块。
5参考规范
(1)中国联通集团公司2009年3月《中国联通移动网基站动力及环境集中监控系统总体技术要求》；(2)《通信电源和空调集中监控系统技术要求》(XDN023—96)；(3)《通信局(站)电源系统总技术要求》(YD／T1051—2000)；(4)《通信电源集中监控系统设计规范》(YD／T5027—2005)；(5)《通信电源集中监控系统工程验收规范》(YD／T5058—2005)；(6)《通信开关电源系统监控技术要求和试验方法》(YD／TI104—2001)；(7)《通信局(站)电源、空调及环境集中监控系统技术规范》(GF006—2000)。
6具体功能和意义
(1)实时监控告警。无论基站距离远近，一旦设备产生告警都能在数秒内将告警信息上报至监控中心。值班人员能在第一时间发现告警并做通知相关专业人员进行处理。例如深夜情况下基站上报防盗告警，这时值班人员可以通过转动摄像头观察站内环境，从而判断是否有盗贼入侵，并及时通知代维和l1O前往。
(2)数据采集分析。本监控系统能够对设备数据进行24小时连续记录，能真实可靠地反映设备的运行情况。这些数据是设备障碍分析的得力工具。比如在蓄电池维护方而。密封式阀控电池对均浮充电压和温度条件要求较高。通过监控系统就可以随时查看电池电压和环境温度，省去了大量的现场测量工作。通过对采集的数据进行分析，还可以从中判断哪些基站的电池单体存在问题并及时加以解决。
(3)加强维护管理。本监控系统彻底改变了旧的电源、空调等设备的维护模式。以前的维护方式是等设备出现问题后进行应急抢修，现在可以运营商可以真正掌握所有电源、空调设备24小时的运行状况，实现有的放矢的主动维护，真正做到设备的预检预修。这种管理从根本上改变了过去维护的被动局面，对设备的故障告警可以实现派单式的闭环流程管理。
(4)降低维护成本。本监控系统能大大提高维护质量，降低运营成本，给公司带来直接的经济效益，真正实现了移动通信基站的无人值守。以日常维护的基站巡检为例，现在可以在监控中心对设备进行实时巡检，减少了无谓的维护支出。基站实行设备代维之后，还可通过监控系统对代维厂家进行考核，从而提高维护管理质量。
关键词：人工智能；电气工程；自动化
Abstract: Electrical automation control is to enhance the production, circulation, exchange, distribution and other key ring, realize the automation, is equal to the reduction of human capital investment, and improve the operational efficiency. With the development of information technology, many new methods and technology into engineering, product of stage, the automatic control of the new challenges, promote the theory of intelligent control technology application in the control of complex system, to solve with traditional methods can not solve the problem.
Key words: artificial intelligence; electrical engineering; automation
中图分类号：V242 文献标识码： 文章编号
引言：社会的进步和人类的长寿要求生产力更加发达,要求人类的经济生活更加智能化,以节省宝贵的人类时间去做其它有益的事情。电气自动化控制领域的革新需要人工智能的大力支持,而人工智能在自动化控制方面的优势在这个领域也确实能够得到极大的发挥。促进自动化控制的发展进步,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能指的是人类制作的机器所表达出来的智能,体现了自动化的特征。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。
一、人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。
二、智能化技术应用优势
在电气自动化控制中应用到智能化技术，主要是以智能化控制器的形式，这种智能化控制器较过去的控制器相比的确具有不少优势，下面我们就对其进行详细的分析。
1.无需控制模型
过去的控制器在进行自动化控制时，往往会因为控制对象的动态方程比较复杂而无法精确到位地掌握，这会使得该对象模型的设计过程中会出现较多不可预估、不可测量的客观因素，比如一些参数的变化。无法掌握这些因素，也就不能设计出精准的模型，自动化控制工作的实际效率也会下降。而智能化控制器并不需要对控制对象模型进行设计，这就可以从根本上避免一些不确定因素的产生，提高自动化控制的精密系数。
2.方便调整控制
智能化控制器还有另一个大好处，就是可以随时根据下降时间、响应时间以及鲁棒性的变化来调节控制程度，从而有效提高自身工作性能，为自动化控制提供最基础的保障。无论是在什么样的情况下，智能化控制器的调节控制与过去的控制器相比具有更方便调节的优势，更适合投入实际使用。还有一点好处，就是智能化控制器在进行调节控制时完全只需要根据相关数据的变化来自行调节，即使没有专门的技术人员在旁边也可以，同样远程调节控制也是可行的，充分体现了电气工程自动化控制的无人操作性要求，对行业未来发展的重要性不言而喻。
3.一致性很强
智能化控制器的一致性很强，这表现在它对不同数据的处理上，及时输入完全陌生的数据也可以收到很高的估计，完美达到自动化控制的相关要求。不同的控制对象的效果也是不同的，虽然在对有些控制对象实施控制时智能化控制器暂时没有采取行动，其控制效果也是非常优秀的，但这并不是绝对的，可能在换了控制对象的时候就无法收到预期的效果了。所以我们技术人员在设计阶段还是不能松懈，要认真落实具体化原则，即在面对不同的对象时一定要根据其具体情况详细分析，不能因为马虎就降低了控制要求。一旦出现智能化控制器使用效果不佳的情况，不能盲目否定智能化技术，一定要从每个工程环节详细排查、认真分析，因为上述人为因素会给自动化控制结果带来很大的误差，影响试验的准确性。
三、人工智能技术的应用
随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。
1．优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
2. 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3. 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法，因而它的应用实例最多。
四、结束语
综上所述，本文主要介绍了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用情况。只有加强电气工程的智能化程度，才是最终保证行业持续稳定发展的根本手段。
参考文献：
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便
光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。
1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。
1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：
（1）激光技术
1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。
2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。
4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。
（2）传感检测技术
1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。
3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
（3）激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
（4）光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）
[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）
[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）
[4]左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4）
[5]王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）
【论文摘要摘要:先容了光机电一体化技术特征,探究了国内外技术目前状况和发展趋向,指出了未来发展远景和一些重要技术热门。
近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用产业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械产业技术发展的一个主要趋向。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。和传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1 体积小,重量轻,适应性强,操纵更方便
光机电一体化技术使得操纵职员摆脱了以往必须按规定操纵程序或节后频繁紧张地进行单调重复操纵的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操纵程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操纵全自动化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅进步
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平进步,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3 部分硬件实现软件化,智能化程度进步
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋向向"软件化"和"智能化"。
1.4 产品可靠性得到进步,使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命进步,故障率降低,从而进步了产品的可靠性和稳定性。
1.5 融合了多种学科新技术,衍生出很多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的探究开发涉及到很多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术和机械技术各自的上风结合起来,衍生出很多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6 产品系统性增强,各部分系统间协调性要求进步
光机电一体化是一门学科的边沿科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,进步系统协调性。
2.探究目前状况和发展趋向
2.1探究目前状况
自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的进步,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻产业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。 【
2.2 发展趋向
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热门主要包括摘要:
(1)激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密丈量时,可极大地进步丈量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远间隔传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远间隔激光通讯、激光测距、激光雷达、激光导航以及远控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点四周可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。
4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通讯、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。
(2)传感检测技术
1)激光准直,能够丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准丈量。
2)激光测距,其探测间隔远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受自然影响大。
3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
(3)激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地进步了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
(4)光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在外形记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于低级阶段,假如能发现具有优异光功能特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和和之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引进电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
[1 刘志,朱文坚. 光机电一体化技术,现代制造工程,2001(12)
[2 梁进秋. 微光机电系统国内外探究进展. 光机电信息,2000(8)
[3 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息,2003(12)
[4 左铁钏、施定源、陈铠. 激光加工技术的上风及在产业生产中的应用. 激光杂志,1999(4)
