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智能控制在机械中的运用
摘要: 对各种智能控制技术(模糊控制、神经网络控制、专家控制和遗传算法控制)理论进行了简单的阐述，介绍了智能控制在工程机械和汽车领域的一些实际应用, 并提出了智能控制存在的问题及发展方向。
关键词：智能控制；神经网络控制；机械
The application of Intelligent control on machinery
Abstract: Introduces simple theory of all kinds of intelligence control techniques, including fuzzy control, neutral network control, expert control and genetic algorithm. Some practical applications of intelligent control on Engineering Machinery and Automobile are presented, then we present the existed problems and the developing direction of intelligent control. Key words: Intelligent control; neutral network control; mechanical 1.概述
智能控制是在控制论、信息论、人工智能、仿生学、神经生及计算机科学发展的基础上逐渐形成的一类高级信息与控制技术。智能控制系统是指具备一个智能行为的系统，它利用人工智能的方法能够解决难以用数学的方法精确描述的复杂的、随机的、模糊的、柔性的控制问题，具有自学习、自适应、自组织的能力。它是研究一种数理逻辑，能使机器像人一样，根据少量模糊信息，依据一定的推理准则进行“思维”，就可以得出相当准确的或足够近似的结论和控制策略。智能控
制技术通常通过智能控制系统发挥作用。 2.智能控制的主要技术方法
智能控制的主要技术方法有模糊控制、神经网络控制、专家控制、遗传算法控制等。 2.1 模糊控制
模糊控制是采用模糊语言控制把基于专家知识的控制策略转换为自动控制具体策略的控制, 其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。目前, 模糊控制技术已日益成熟, 稳定性分析问题正逐步得到解决, 模糊芯片已研制成功, 其功能不断增强, 成本不断下降, 并且模糊开发软件包不断涌现, 直接应用模糊芯片开发产品已成为趋势。图1为模糊控制系统的原理图：
2.2 神经网络控制
神经网络控制是模拟人类神经中枢系统智能活动的一种控制方式。利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息,通过不断修正连接的权值进行自我学习,以逼近理论为依据进行神经网络建模,并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。如图2为神经网络结构图：
图2：神经网络结构图 2.3 专家控制
专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。 2.4 遗传算法控制
遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物“生存竞争,优胜劣汰,适者生存”的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索,从而提高求得最优解的概率;另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围,从而提高搜索效率。 3.智能控制在机械中的运用
把智能控制技术应用在工程机械产品上，解决了传统控制方法无法很好地适应多变复杂对象的难题。大大提高产品作业质量和生产效率，节省能源，保护环境，简化操作，方便日常维护保养和维修。智
能控制技术在工程机械产品上的应用非常广泛。 3.1 智能控制在工程机械的应用
(1) 日本神钢挖掘机配有ITCS自动控制操作系统，电脑能自动监测操作手柄的动作，通过模糊逻辑推理，识别出此时的作业类型后对操作系统进行控制，同时对发动机进行电子监控，自动调节发动机转速、调整液压系统流量。在低负荷时自动降低发动机转速，让作业进行得更准确、容易；重负荷时发挥出发动机最大功率，从而提高作业效率；同时其最新装备的“探望信息系统”可以将挖掘机的工作位置、工作状况和机器的运转情况等信息实现远距离的传送，用户可以通过互联网或手机短信的方式，获得最新的机器工作信息。
(2) 从20世纪80年代中期到现在，国外智能型振动压路机已发展了五代，其中德国的BOMAG公司最具领先地位。其第五代智能振动压路机不仅综合了前面四代所具有的优点，而且还提出了土壤压实综合定位系统（GPS）。使用GPS系统可以精确地给出压路机的位置，精确地给出振动轮的标高，与前一铺层的标高相比较，就可以得到铺层的厚度，以便更精确地选择压路机的参数。
(3) 日本小松公司推土机智能控制系统将挖掘机上应用的负载感应变速系统、静压转向、电子控制等技术成功地应用在D275A-2型推土机上。可以根据外载荷自动调节车速及发动机飞轮转矩，实现高速小转矩及低速大转矩动力输出。此外，在各种型号推土机上装备电子监控系统，通过液晶或检测仪表显示听觉和视觉相结合的三级报警，易于检查、维修和故障诊断。同时，在装载机、推土机上安装利用全