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智能化数控系统篇1
1国内外数控系统发展概况
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。
2数控技术发展趋势
2.1性能发展方向
2.1.1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。
2.1.2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。
2.1.3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。
2.1.4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。
2.2功能发展方向
2.2.1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。
2.2.2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。
2.2.3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。
2.2.4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。
2.2.5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
2.3.1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，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。
2.3.2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。
2.3.3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。
2.3.4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。
智能化数控系统篇2
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
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代pcnc数控系统已成为可能。
智能化新一代pcnc数控系统将计算机智能技术、网络技术、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，形成严密的制造过程闭环控制体系。
作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）
魏红根（北京机床研究所）
智能化数控系统篇3
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。
二、数控技术发展趋势
（一）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一种复合加工，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。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
（二）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。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。（3）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。
（三）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。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。
三、智能化新一代PCNC数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、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，形成严密的制造过程闭环控制体系。
参考文献
智能化数控系统篇4
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
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。
智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、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，形成严密的制造过程闭环控制体系。
作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）
魏红根（北京机床研究所）
智能化数控系统篇5
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。
智能化数控系统篇6
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。
二、数控技术发展趋势
（一）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一种复合加工，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。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
（二）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。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。（3）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。
（三）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。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。
三、智能化新一代PCNC数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、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，形成严密的制造过程闭环控制体系。
参考文献：
智能化数控系统篇7
1智能数控技术的基本概况
1.1智能数控技术。智能数控技术主要是以技术性人员作为主要的核心内容，通过针对计算机来模拟相应的系统对整个工作运行步骤予以控制，从而实现系统化、自动化的操作，这是目前智能数控制造技术在应用过程当中最明显的表现特点，这一模拟形式的系统则能够在最大程度上减少人力、物力在资源上的消耗，而对于技术性人员来说，主要是通过计算机来实现对数据内容的分析，不需要采用人工的形式来进行分析和计算，这也在很大程度上减轻了人工操作上的失误等[1]。1.2智能数控制造系统。智能数控制造系统作为运行过程当中再用智能化手段予以操作的特殊手段，归属于人机一体化当中的重要构成部分，通过智能化的数控操作机器人和人类程序设定人员共同形成特殊的载体内容。在智能化数控制造系统的现实运用过程当中，通过采用大脑分析能力来替代机器的制造步骤，主要通过采用智能化数控技术、计算机网络技术、自动化技术这三种不同的方式。智能化数控制造系统的集成运用手段相对较多，但是通过多样化的继承运用同样也是智能化制造的主要核心载体[1]。智能化数控制造过程当中，主要是通过计算机控制手段为主要的依托，进而针对产品的整个设计过程、加工过程、生产过程以及控制过程等多个不同环节予以管理和实施，智能化的制造系统环境在发展过程当中所表现出来的适应性相对较强，整个体系的构建表现也非常系统、完善，是未来发展过程当中必然的发展趋势所在。
2智能数控技术的发展特点及运用优势
2.1智能数控系统和传统的数控系统之间存在的主要区别。智能化数控技术主要是通过运用计算机网络技术对人类所设定好的程序和步骤进行模拟，在无人干预的环境之下，采用智能化机器人进行驱动，完成相对比较复杂的一些控制工作任务、内容，智能化控制的主要工作核心则在于采用特殊的控制，完成多元化的实施目标。智能化数控技术主要是依托传统的控制理论，在不断发展和延伸的基础之上，融入现代化的网络技术手段，更高效的对控制技术进行设置和运行。在智能化数控控制系统当中，主要采用分布式、开放式这两种不同的结构，通过系统且综合性的对整个信息予以处理，达到在整个系统上进行完善和设定，促使整个系统能够依据之前初步设定好的步骤、精确度、数值等方面进行优化。智能控制技术在发展过程当中综合了众多以及调控方式等方面的专业理论知识，通过自动化控制理论、人工智能化理论等为主要的运行和控制技术基础予以实施。而传统的数控控制系统则只能够在发展过程当中解决较为单一形式的线性的控制问题，智能化数控技术则可以将这样一种多层次的、不确定的模型、分线性的等复杂的认为作为整个控制对象，并且将环境、符号的识别以及计算机数据库后期的设计方面作为整个操作和运行的重点，更有效的运用控制技术对相关程序进行实施和模仿，开展相应的制造工作[2]。2.2智能化数控技术在机电一体化系统当中的运用优势。首先，对产品制作进行优化。在大多数的智能化数控系统当中，大多针对模块化的设计进行了系统化的运用，在功能表现上也会呈现出多元化的特点，存在相对良好的裁剪性的表现功能，并且能够对整个产品的制作和实施予以优化。在现当代的社会发展过程当中，许多产品在设计上大多都运用了群控系统来开展工作，为了进一步确保系统在后期的操作流程上能够契合相关的规范、要求，并且进一步改善产品的整体性能，可以在相对应的群控系统当中，通过特定的操作流程设定来达到相应的目的。其次，进一步提升整体工作效率。智能数控技术在机电一体化系统当中的科学运用，能够对其操作流程进行精简，进一步缩短整个工作的时间，提升工作效率。例如：在人工机床的控制当中，整个工作的过程中存在很大的危险系数，作业人员在整个工作实施过程当中必须要进一步落实安全防护举措，相关的工作人员进一步落实防护车辆的时候，也需要精神上高度集中，即便如此，还是会存在很多安全问题，并且在这一安全事件的处理过程中，需要花费非常多的时间，严重影响了整体工作效率。智能数控机床的出现，则能够在很大程度上对这一问题予以处理，并且通过智能化控制系统进行自动化的操作，在这过程当中不需要耗费过多的人力、时间，则能够通过计算机控制手段以及智能化手段实现多轴、多控制的产品加工需求，并针对整个施工作业的流程进行优化。
3智能数控技术在机械一体化系统当中的具体运用
3.1智能数控技术在数控生产当中的运用。智能化技术当中的数控技术可以说是极为重要的组成部分，这一技术在操作的整体效果表现上对智能制造自动化以及智能化发展产生非常重要的影响。在智能化制造过程当中通过结合机电一体化技术的方式，可以划分为两种不同的内容：首先，通过结合数字模拟数据进一步对相关信息进行处理。数据技术在通过采用模拟数据对信息处理的时候，能够进一步模拟分析并处理智能化制造过程当中所形成的一些数据化信息，实现相关零件生产的效率以及生产的精准程度都得到有效的提升。其次，与计算机技术相融合。在智能化制造管理以及控制当中，数控技术得到了更加广泛的使用，在这当中，数控生产过程当中所表现出来的加工技术又划分为加工处理信息、感应控制数据以及模拟分析数据等方面的内容，将这一项技术予以使用，则能够在生产加工过程当中对所出现的异常数据予以分析，并且找出其中的原因，科学地对一些错误信息进行处理，保障智能化制造工作能够得到有效的运转。与计算机技术的有效融合，结合相关统计软件、扫描仪、绘图软件等等，通过三维仿真形式的动态化画面展现出极为特殊的生产流程，并且将智能化制造过程当中的精准性大幅度提升，有利于智能化制造的生产质量以及生产安全。3.2智能数控技术在机械制造过程当中的有效运用。智能数控技术在机电一体化系统当中的运用非常广泛，其中，在机械制造过程当中同样得到了有效的运用，其不仅仅能够提升其智能化以及专业化，而且也正是通过智能数控技术才能够不断提升机械制造的整体水平以及整体质量，对其未来的发展具有非常重要的影响。在机电一体化系统当中，智能化控制技术的科学运用则主要是通过运用计算机网络技术进一步实现对人类思想进行模拟，然后在通过科学的使用计算机来代替人脑，对各项不同的工作展开实施，进一步减轻工作人员在机器操作过程当中所带来的繁杂的工作量以及工作压力，使相关工作人员能够有更好的精力放在其他的工作过程当中。就目前来看，在我国的机械制造领域当中，科学的运用自动化的控制技术，不仅仅能够完成对向当代生产和运行的不同阶段、情况进行实时监控及控制，而且还能够对生产过程当中所表现出来的大批量的生产数据通过传感器完成相应的收集工作，然后在通过信号的传输装置将信息数据进一步传输到后期的中央处理器当中，并且通过不同的手段完成对控制模式过程当中数据以及相关参数予以调整，最终形成机械制造以及自动化控制的实施监督的最终目的，由此可以看出，智能化数控技术在机械的制造过程当中是能够大幅度的提升整体工作效率的，同时也能够进一步促进我国的机械制造水平能够紧跟时代的发展步伐，有所转变。
4结论
综上所述，随着计算机信息技术的迅猛发展，在工业化生产过程当中，机电一体化系统的运用已经非常广泛，而智能化数控技术则能够在满足于绩点一体化系统这样一种高要求标准的前提之下，不断提升整个运行系统的稳定性，并且通过智能化数控技术的科学运用，减少传统通过人工操作所带来的失误，在智能化数控操作的驱动程序之下来完成起初所设定好的相关指令。智能化数控技术则是传统的控制技术在不断发展与变革的背景之下发展起来的必然趋势，也是通过计算机技术和网络通讯技术有效结合进一步促进绩点一体化系统稳定运行的核心所在，在未来的发展过程当中，智能化数控技术的运用领域必定会越来越普遍，进而优化人类的生活方式和生活质量。
参考文献
[1]卞如芳.智能制造中机电一体化技术的应用研究[J].科技经济导刊,2015(15).
智能化数控系统篇8
目前，我国的姬菇栽培多数还停留在传统的大棚栽培方式上，传统的生产方式劳动强度大，设备简陋，受自然界影响很大，产品产量与质量均欠佳。一些有条件的生产企业已开始姬菇的数控智能工厂化栽培[1]。根据姬菇的适宜生长条件，采用最优的环境控制模式，进行智能工厂化大批量栽培姬菇，不受季节和环境的影响，实现全年可控、稳定的高效生产目标。与传统姬菇栽培方法相比，智能工厂化姬菇栽培具有以下特点：
一是产量高且稳定。姬菇在环境可控的菇房生长，可不受季节影响。在人工控制最适宜的生长条件下，产品质量稳定可靠。实现姬菇连续种植，解决传统种植因季节变化带来的不利因素。特别是夏季反季节栽培，将具有广阔的前景。
二是智能化管理。智能化系统对环境温度、湿度、CO2浓度、光照环境等参数进行监测，通过各种传感器实时采集每间菇房的环境因子参数，并通过网络传输到监控中心机的电脑及用户手机上，并根据栽培者设置的参数范围值进行自动控制通风系统、空气加压高端加湿系统、智能空调等环境调节设备，即在设置的参数值最低值和最高值系统自动开启、暂停，将数据控制在设置的范围值内。实现全天候智能自动控制、节能新型组合式的栽培菇房[2-3]。
三是可进行远程监控。通过无线网络或移动网络进行数据传揄，使管理者可远程视频、手机监控及时了解、控制姬菇生长过程中的各个环节，并在观察出现异常或参数出现偏差时予以排除和解决，实现精准化管理，充分发挥姬菇的产量潜能，确保姬菇产品的安全性与品质[4]。
四是数据自动采集并保存，查询方便。通过传感器，对温度、湿度、光照、CO2浓度等参数进行实时采集，详细记录，方便查询各参数值。只需在查询对话界面上输入所要查询的日期与时间，便可根据需要选择查询的菇房名称进行查询。每个关键点都需要周期性的记录，可轻松下载文本资源，方便管理者作研究分析与总结。另外，姬菇生产管理过程需要建立产品溯源的数据档案管理，为产品问题的追溯管理提供方便的渠道。
五是监控系统直接参与农产品质量检测环节。姬菇栽培过程始终处于透明和可控的状态，保障了产品的质量。系统同时对姬菇鲜菇生产管理的各个流程进行全程记录，从而能够及时准确地实现产品的生产追溯，杜绝农药残留和重金属等污染，让老百姓能够吃得放心。
六是原料本地化，节约农业资源。一般使用农产品下脚料为原料袋栽，破解农业资源短缺的制约，提高农业生产综合经济效益，能够达到循环、高效、生态之目的。
广西壮族自治区贵港市农业科学研究所自2013年下半年以来，开展利用农业数控智能化系统栽培姬菇的研究。根据姬菇的适宜生长条件，采用最优的环境控制模式，进行数控智能工厂化栽培姬菇，不受季节和环境的影响，实现全年可控、稳定的高效生产目标。经过2年的试验探索，已初步掌握该系统的调控技术，对姬菇智能工厂化栽培的特点及实际运行模式实践摸索，实现全天候远程监控和管理保温板房的姬菇鲜菇生产。笔者现将生产实践中的做法和体会总结如下，以供参考。
1 场地选择
数控智能化菇房的建造选址都要求地面平坦开阔，通风良好，排灌方便，周围环境卫生，无废水、垃圾、污染源，并远离禽厂、垃圾站等不洁场地，生产水源符合饮用水生产标准。还应注意培养料预湿场地、发酵场地，应与菇房至少间隔100 m以上，中间有建筑物或绿化带作间隔，以防止发酵场的病虫害污染菇房。
2 保温板房（菇房）的建造
科学的建筑方式是智能化环境监控系统的首要前提。从菇房的基建开始，就要结合温度、湿度和二氧化碳浓度等三大要素。从保温方式与通风效果方面考虑，做到冬季升温、夏季降温。保温板房材料应尽可能采用热导系数小的高效保温隔热材料，以减少保温层的厚度，提高菇房内使用面积。保温隔热材料的性能取决于材料的热导系数，热导系数愈小，其保温隔热的性能则愈好[5]。
3 菇房设备配置
菇房内配套安装智能化调控系统、制冷设备和空气加压高端雾化装置。购置移动式制冷设备，各菇房门口安装环境因子实时数据显示屏，并安装抽风机、送风机等基础设备。方便管理者准确掌握四大要素从而有机协调管理，解决了传统生产中劳动强度大的问题。
4 姬菇菌袋的制作与菌丝培养
姬菇栽培主要采用袋料栽培方式，使用配方为棉籽壳50%、玉米芯（桑枝）40.2%、玉米粉5%、石灰3%、石膏1%、磷肥0.5%、防腐剂0.3%（采用23 cm×36 cm×0.05 cm聚乙烯塑料袋，每袋干料0.75～0.85 kg）。常压灭菌6 h，冷却后接种，菇房要求提前做好清洁、消毒工作，以防止杂菌感染。接种后，将菌袋层叠摆放方式整齐叠放于菇房内的铁架上，置25 ℃的培养室内培养。
5 利用农业数控智能化系统进行全天候监控和管理姬菇的鲜菇生产
当菌丝达到生理成熟时即可进行姬菇鲜菇生产管理。姬菇出菇环境采用数字化智能系统进行在线监测和人工调控，以便于标准化生产和管理。
5.1 温度管理
由于数控智能化菇房不受季节限制，栽培者可根据需要的出菇时间，合理安排制作姬菇出菇菌袋（菌丝长满袋一般在25 d左右）。待菌丝长满后就可进入管理阶段。为探索到姬菇的最佳出菇温度范围值，笔者进行了多次出菇温度范围的处理，结果表明：设置温度范围太低，菇体生长发育慢并且浪费能源；设置温度范围过高，菌盖颜色会变浅，形状扭曲成喇叭花状，影响品质等级。结合高产、优质和节能等多方面考虑，最终确定将温度范围在智能专家系统上设定值为18～22 ℃，最能体现产品价值。
5.2 湿度管理
在专家系统上设置好相应的湿度参数范围值后，该系统则根据这个范围值进行智能控制。低于范围值时自动开启雾化加湿系统，达到范围值最高点时则雾化加湿系统自动停止。雾化加湿与传统的人工水管喷水相比较，前者加湿为迷雾小颗粒状水，自动补充湿度，更满足姬菇生长需要。首先，菇房的水分管理要根据菇房的保湿性能和外界气候变化的情况灵活掌握（有空气交换设备，有一定程度影响）。如果菇房内空气湿度设置不合理，太低或者太高会造成姬菇偏干或偏湿，影响菇质及产量，所以菇体水分把握是关键。经过多次试验，将菇房内空气湿度值设置在86%～95%之间最为合适，菇面湿润而保持合适水分。此外，要根据姬菇子实体发育期设置不同湿度值管理，催蕾期只要保持出菇口料面湿润为宜，转潮期养菌湿度要控制在80%以下。
5.3 换气管理
姬菇子实体生长期间需要有足够的氧气，即二氧化碳浓度不可过高。如果菇房内通气不良，二氧化碳过高很容易导致菇柄过长甚至长畸形菇，每潮菇的出菇旺季需要大量换气，因此在出菇期间结合湿度管理，将二氧化碳浓度设置在600～900 mg/kg之间为宜。
5.4 光线管理
菇房内的光线不能太明亮，出菇期间需要有适当、适量的散射光即可，以能看清报纸为度。
6 病虫害防治
姬菇菌丝培养阶段，常见的杂菌有绿色木霉、青霉、毛霉和红色链孢霉等，发现后应及时处理。子实体生长阶段，主要杂菌是粘菌，发现后应及时将染有粘菌的菌袋及时进行处理，同时加强菇房内的通风换气量。虫害主要有菇蝇和蚤蝇，可使用振频式诱虫灯，利用物理诱杀的方法扑杀害虫。
7 采收与产量
姬菇子实体成熟的标志为菌盖长至2～3 cm、菌盖边缘内卷、孢子尚未弹射。采收要及时，要保证菇体完整。整个栽培周期需要3～4个月，产量主要集中在第1、2、3潮，每采完1潮菇后应停水进入菌丝恢复期2～3 d，再进入加湿管理，每潮菇转潮需要5～12 d。从2013年下半年投入使用至今，利用数控智能系统共进行了6批姬菇生产管理试验，每批试验制作菌袋6 000袋，平均单产可在0.60～0.85 kg之间，取得了较好的效益。
8 结语
姬菇数控智能工厂化栽培是现代我国食用菌产业发展的必然趋势，它不仅打破了传统农业季节性生产的被动局面，促进了我国传统农业产业结构的升级换代，随着科技的进步及科研手段的不断完善，下一步将继续开展更多食用菌品种的开发与研究，加快农业食用菌数控智能工厂化的发展进程。
9 参考文献
[1] 梁晋谊，成传荣，许克勇，等.灵芝的工厂化栽培技术[J].食用菌，2015（3）：30-31.
[2] 高学敏，胡永光，堀部和雄.金针菇工厂化生产环境控制模拟模型[J].中国食用菌，2004（2）：22-24.
智能化数控系统篇9
二、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。
1.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。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。
2.智能控制在数控领域中的应用。
随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，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。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
3.智能控制在机器人领域中的应用。
机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制;二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制;三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制;四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
4.智能控制在建筑工程中的应用。
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
5.智能控制在机电一体化中的效果。
机电一体化是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在，因此智能控制在机电一体化中的作用不可估量，智能控制应用于机电一体化中有以下几点作用：（1）优化效能：多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式，有着较为广阔的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系统，对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程，进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求;（2）提高精度：精度对于数控机床而言是衡量机电一体化制造技术的重要指标，直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比，智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统，促使机床的精度得以大大的提高;（3）程序控制：操作程序是系统运行的主要指令，根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果;（4）改进加工：智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果，数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要，可以有效地减少人工操作次数，加工程序得到了优化和改进
智能化数控系统篇10
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、信号变换技术等多支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个方面：一是机械技术，二是计算机与信息技术，三是系统技术，四是自动控制技术，五是传感检测技术，六是伺服传动技术。机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是运动组成要素；三是感知组成要素；四是职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：一是结构耦合；二是运动传递；三是信息控制；四是能量转换。
二、关于智能控制
2.1 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，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。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。
2.2 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，即组织级；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。
2.3 智能控制的类型
一是集成或者混合（复合）控制；二是分级递阶控制系统；三是专家控制系统（Expert System）；四是人工神经网络控制系统；五是学习控制系统；六是进化计算与遗传算法；七是组合智能控制方法等。
2.4 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。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。近年来，智能控制技术在国内外已有了较大的发展，己进入工程化，实用化的阶段。但作为一门新兴的理论技术，它还处在一个发展时期。然而，随着人工智能技术，计算机技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时期。
三、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。
3.1 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。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。
3.2 智能控制在数控领域中的应用
随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，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。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
3.3 智能控制在机器人领域中的应用
机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
3.4 智能控制在建筑工程中的应用
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
3.5 智能控制在机电一体化中的效果
机电一体化是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在，因此智能控制在机电一体化中的作用不可估量，智能控制应用于机电一体化中有以下几点作用：优化效能：多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式，有着较为广阔的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系统，对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程，进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求；提高精度：精度 对于数控机床而言是衡量机电一体化制造技术的重要指标，直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比，智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统，促使机床的精度得以大大的提高；程序控制：操作程序是系统运行的主要指令，根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果；改进加工：智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果，数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要，可以有效地减少人工操作次数，加工程序得到了优化和改进。
智能化数控系统篇11
一、电气及智能控制系统概述
当前的电气技术已经广泛的应用到实际生产生活中，其基本内容主要是机械技术、计算机技术、系统及自动化控制技术、传感检测技术。基本组成要素包括结构组成要素、运动组成要素、感知组成要素以及职能组成要素。电气的基本原则有四个，分别是结构耦合原则、运动传递原则、信息控制原则以及能量转换原则。智能化控制就是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。智能化控制是传统控制的优化升级，智能化控制系统是一个开放的、分布式的、对信息具有综合处理能力的机构，在当今社会得到广泛的应用。智能控制系统是将自动控制理论、人工智能理论、信息理论及运筹学理论综合应用的系统，智能控制的主要对象一般具有复杂程度高、非线性的特点，而且具有不确定性。与传统控制形式相比，智能化控制具有明显的优越性。
二、智能控制在电气系统中的应用
从20世纪90年代后期，电气技术向智能控制发展，开辟了电气技术发展的新篇章。电气的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定电气系统的整体水平。
1、智能控制在机械制造过程中的应用。机械制造是电气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。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。
2.智能控制在数控领域中的应用。随着科学技术的发展，我国的电气技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，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。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
3.智能控制在机器人领域中的应用。机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
4.智能控制在建筑工程中的应用。智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
5.智能控制在电气中的效果。电气是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在，因此智能控制在电气中的作用不可估量，智能控制应用于电气中有以下几点作用：（1）优化效能：多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式，有着较为广阔的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系统，对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程，进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求；（2）提高精度：精度对于数控机床而言是衡量电气制造技术的重要指标，直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比，智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统，促使机床的精度得以大大的提高；（3）程序控制：操作程序是系统运行的主要指令，根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果；（4）改进加工：智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果，数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要，可以有效地减少人工操作次数，加工程序得到了优化和改进
三、智能控制在电气系统中发展的必然趋势分析
智能控制系统在20世纪90年代的后期在一些发达国家被研究发明，并得到初步的应用。在通信技术、光学技术、微细加工技术逐渐发展起来后，电气系统也将这些技术整合在一起，智能控制在电气中进入的新的发展阶段。随着微电气、光电一体化、计算机技术、数字模型系统等多项领域的发展，智能控制在电气系统中应用的更加灵活广泛。网路化技术、光纤技
智能化数控系统篇12
1引言
綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统由低压开关设备具有通信网关协议功能的綦江工业园区智能化元件经数字通信与计算机智能化控制系统人工神经数据连接,实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、綦江工业园区智能化。针对低压电气智能化控制系统直接面向控制终端,设备多、分布广,而且綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统条件复杂,智能化控制系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点,綦江工业园区智能化监控智能化控制系统应能实现面向对象的操作模式,具有强抗干扰能力,主要控制功能由设备层綦江工业园区智能化元件完成,形成人工神经集成式全分布控制智能化控制系统,以满足智能化控制系统运行的实时、快速及可靠性的要求。智能化控制系统中的低压綦江工业园区智能化元件就其功能而言总体上可分为：电能质量监测、开关保护与控制及电动机控制等。由于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术的应用,智能化控制系统中綦江工业园区智能化元件可不依赖计算机人工神经而独立运行,极大地提高智能化控制系统运行的实时性和可靠性,满足低压电器设备运行管理的需要及工厂生产过程控制的要求。
2基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统描述
随着通信技术与计算机应用技术应用现代工业技术的发展对低压配电智能化控制系统运行的可靠性及其綦江工业园区智能化管理提出了更高的要求,而微处理器技术的广泛应用及计算机智能化控制系统可靠性的大幅度提高,使綦江工业园区智能化低压电器元件得到快速发展,綦江工业园区智能化低压电气管理智能化控制系统应运而生。现有不少应用于低压的綦江工业园区智能化监控智能化控制系统基本上是在SCADA智能化控制系统基础上进行修改,可以满足基本的监控功能,但不能充分体现低压电气智能化控制系统的特点及要求。因此,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统由低压开关设备具有通信功能的綦江工业园区智能化元件经数字通信与计算机智能化控制系统人工神经连接,实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、綦江工业园区智能化。智能化控制系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能。针对低压电气智能化控制系统直接面向控制终端,设备多、分布广,而且綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统条件复杂,智能化控制系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点,綦江工业园区智能化监控智能化控制系统应能实现面向对象的操作模式,具有强抗干扰能力,主要控制功能由设备层綦江工业园区智能化元件完成,形成人工神经集成式全分布控制智能化控制系统,以满足智能化控制系统运行的实时、快速及可靠性的要求。智能化控制系统中的低压綦江工业园区智能化元件就其功能而言总体上可分为：电能质量监测、开关保护与控制及电动机控制等。由于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术的应用,智能化控制系统中綦江工业园区智能化元件可不依赖计算机人工神经而独立运行,极大地提高智能化控制系统运行的实时性和可靠性,满足低压电器设备运行管理的需要及工厂生产过程控制的要求。
3基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术的应用
基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线是应用在生产綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统、在微处理器测控设备之间实现双向串行多节点数字通信的智能化控制系统,也被称为开放式、数字式多点通信的底层人工智能。20世纪80年代中期,随着微处理器技术和人工神经技术的发展,DCS智能化控制系统4～20mA的模拟量传输方式逐渐被数字人工神经传输方式所取代,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线控制智能化控制系统(FCS),迅速发展并在自动化领域得到广泛应用。
基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统大量的綦江工业园区智能化装置零散地分布在一个较大的范围内,而单个节点面向控制的信息量不大,但实时性、快速性要求较高,为减少中间环节,满足实时性要求及降低工业人工神经的成本,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线采用的通信模型大都在OSI参考模型的基础上进行了不同程度的简化。它采用OSI模型中的3个典型层：物理层、数据链路层和应用层,省去了3～6层,具有结构简单、执行协作简单、成本低等优点,同时满足工业綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统应用的性能要求。綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术的优点主要有：
(1)节省硬件投资。綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线智能化控制系统的智能设备分散在綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统,能直接执行控制和计算功能,可减少大量的变送器及调节器、计算单元等,也不再需要DCS智能化控制系统的信号传输处理单元及其大量复杂的硬线连接,节省了可观的硬件投资,并可减少控制室的占地面积。
(2)节省安装费用。綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线智能化控制系统的接线十分简单,一条通信总线上可挂接几个甚至上百个设备,节省安装附件,安装工作量大大减少,设计及接线校对的工作量也大大减少。资料显示,与DCS相比,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线智能化控制系统的安装费用可节省60%以上。
(3)减少维护费用。由于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统控制设备具有自诊断及一定的故障处理能力,并通过数字通信将相关信息送往控制室,用户可实时监测及查询所有设备的运行,及时了解维护信息,以便早期分析与排除故障,缩短维护停工时间。同时,由于智能化控制系统结构简化、接线简单,减少了维护工作量。
(4)智能化控制系统集成更简单、灵活。用户可选择不同制造商的产品来集成智能化控制系统,避免或减少智能化控制系统集成中因不兼容的协议和接口带来的麻烦。
(5)提高了智能化控制系统的准确性和可靠性。由于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线设备的綦江工业园区智能化、数字化,与模拟信号相比,它从根本上提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差。同时,由于智能化控制系统结构简化,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统綦江工业园区智能化设备内部功能加强,减少了信号的往返传输,设备可不依赖人工神经而工作,提高了整个智能化控制系统工作的可靠性。
綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线智能化控制系统是自动化领域的发展热点,应用綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术也是綦江工业园区智能化低压电器的发展趋向。在低压电气设备中,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术已在电动机控制、综合测控仪表及开关保护等綦江工业园区智能化元件上广泛应用,并正在不断发展与完善。
4基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统气解决方案分析
基于綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统是綦江工业园区供电局自动化产品的重要组成部分。根据低压电气成套开关设备的特点和要求,綦江工业园区供电局公司先后推出了INSUM綦江工业园区智能化电动机管理智能化控制系统和ESD2000变电站监控智能化控制系统。其中INSUM智能化控制系统采用LonWorKs綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线,主要用于生产过程控制的电动机运行管理；ESD2000则是集成变电站低压开关设备、变压器及中压开关设备的一体化分布式綦江工业园区智能化管理智能化控制系统。
ESD2000智能化控制系统主机是变电站一体化监控平台,提供智能化控制系统集中监控功能。智能化控制系统綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统层面配置前端机,经内部以太网与监控主机连接；前端机往下是设备层开放的綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线人工神经,连接变电站设备的綦江工业园区智能化装置。前端机为工业PC机,具有很强的通信处理功能及抗干扰能力,取消了路由器和网关,简化了人工神经结构,同时实现底层变电站设备的无缝连接。目前,大部分綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统綦江工业园区智能化装置虽具有数字通信功能,但不是严格经一致性和互操作性测试过的綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线设备,协议不统一,通信兼容性差。而ESD2000前端机灵活的通信处理功能很好地满足了智能化控制系统开放性的要求,即可连接标准的綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线产品,也兼容其他綦江工业园区智能化装置,扩展灵活,可充分满足用户变电站内不同设备智能化控制系统集成的要求。
低压开关设备綦江工业园区智能化装置主要包括电能质量监测、开关控制及电动机控制等。连接ESD2000智能化控制系统具有代表性的实现上述功能的綦江工业园区智能化装置有：S系列开关、PR1、F系列开关、PR212、E系列开关、PR112PR113等綦江工业园区智能化万能式断路器；INSUM及M101M102綦江工业园区智能化电动机控制单元；PMC915综合测控仪表等。綦江工业园区智能化万能式断路器经綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线与计算机智能化控制系统连接实现开关保护定值设置、电参量测量与显示、故障与维护信息管理等功能；PMC915可实现电能质量综合监测、远程控制及参数越限告警等功能；M101M102綦江工业园区智能化电动机控制装置采用綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术,具有强大的电动机控制和保护功能及参数测量与显示功能。控制功能包括直接起动、正反转、双速、星三角、阀门控制等；保护功能覆盖了过载保护、欠压保护、堵转保护、三相不平衡与断相保护、漏电保护、电动机热保护等；可测量与显示三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因素、电度量及报告故障类型、电动机运行维护信息等。同时M101M102提供电动机自动重起动及故障预测功能,具有双冗余通信接口,通过装置的USB接口可进行软件升级。
綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统正在向小型化、多功能方向发展,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统总线技术的发展与应用将提高綦江工业园区智能化低压电器产品在人工神经上的兼容性和智能化控制系统运行的可靠性,并最终给用户带来实惠。
5结束语
当代科学技术发展的重要趋势就是各学科的相互渗透和交叉,綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统中仍然存在着很多的非线性复杂控制问题,用传统的方法,难以得到满意地解决,而綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统理论作为一种人工智能的方法,则能够满意的解决更多且更复杂的綦江工业园区智能化低压配电智能化控制系统非线性问题。
参考文献
[1]张慎明,刘国定.IEE61970标准系列简介.电力控制系统自动化,2002,26.4):1-6.
智能化数控系统篇13
Keywords: mechatronics; intelligent control; application; research
中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
智能控制技术是在传统控制技术的基础上，利用先进的计算机技术与网络通讯技术发展起来的一项技术，是二十一世纪机电一体化技术发展的最新方向。智能控制技术的优劣在很大程度上影响着机电一体化系统的正常运行。通过模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络等四项技术的应用，我国机电一体化技术非常顺利地实现了智能化的控制，从而促进了我国机电一体化系统的健康长远发展。
一、关于机电一体化的概述
（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、信号变换技术等多支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个方面：一是机械技术，二是计算机与信息技术，三是系统技术，四是自动控制技术，五是传感检测技术，六是伺服传动技术。机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是运动组成要素；三是感知组成要素；四是职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：一是结构耦合；二是运动传递；三是信息控制；四是能量转换。
二、关于智能控制
（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，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。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，即组织级；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。
一是集成或者混合（复合）控制；二是分级递阶控制系统；三是专家控制系统（Expert System)；四是人工神经网络控制系统；五是学习控制系统；六是进化计算与遗传算法；七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，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。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。近年来，智能控制技术在国内外已有了较大的发展，己进入工程化，实用化的阶段。但作为一门新兴的理论技术，它还处在一个发展时期。然而，随着人工智能技术，计算机技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时期。
三、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。
（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。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。
随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，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。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
（三）智能控制在机器人领域中的应用。
机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
（四）智能控制在建筑工程中的应用。
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
四、结语
随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展，我国的机电一体化技术越来越成熟，在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。但在实际的生活中，很多机电一体化应用中的农业与工业对象具有多层次、不确定性、非线性等特征，给机电一体化的发展带来了很大的难题。智能控制系统的出现及应用，为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。因此，智能控制在机电一体化方面的应用越来越受到人们的重视。
参考文献：
