基于人工智能的机电系统智能诊断与优化控制研究

期刊: 环球科学 2025年第8期 DOI: PDF下载

张金良

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摘要

随着我国科技水平的不断提高,智能化、信息化以及自动化等技术已成为各行各业发展的趋势,特别是在机械制造业方面,为了适应现代化生产的需求,机械制造行业已经广泛应用了智能化技术。目前,智能技术已被广泛应用于机电系统中,实现机电系统智能化诊断与优化控制成为机械制造行业发展的必然趋势。为了满足智能机电系统发展需求,本文从智能诊断与优化控制技术研究出发,提出了基于人工智能的机电系统智能诊断与优化控制方法,并在此基础上提出了机电系统优化控制方法。以期为相关研究提供借鉴和参考,促进机械制造业智能化水平的提升。


关键词

人工智能;机电系统;智能诊断;优化控制

正文

引言:在市场经济体制下,科学技术水平不断提高,机电产品质量也越来越高,机械制造行业的发展面临着新的机遇和挑战。在我国社会经济快速发展过程中,机电系统智能化水平也不断提升,这为机电系统的发展带来了新的机遇。目前,我国机电系统智能化水平与国外先进国家相比仍然存在一定差距,随着科技水平的不断提高,机电系统智能化发展已经成为必然趋势。

一、机电系统智能诊断技术

机电系统是机械制造行业的核心,机电系统智能诊断技术是一门新兴的技术,目前还没有形成完善的理论体系。机电系统智能诊断技术主要包括机电系统故障诊断、机电系统可靠性设计和机电系统优化控制等方面。目前,我国学者在对智能诊断技术进行研究的过程中主要是围绕这几个方面展开的,主要包括数据信息的采集和处理、智能知识的表示和表示方法、智能知识推理等。

二、机电系统优化控制技术

机电系统优化控制技术主要是指在对机电系统进行优化控制时,采用的是现代计算机技术,例如:遗传算法、模糊逻辑、神经网络以及进化算法等,这些现代计算机技术的应用能够对机电系统进行优化控制,进而有效提高机电系统运行效率。例如:在机电系统优化控制过程中,应用遗传算法能有效避免机电系统出现过大的误差,同时还能实现机电系统运行过程中的自我调整。在优化控制过程中,应用模糊逻辑对机电系统进行优化控制时,可以有效解决传统控制方式所存在的弊端,进而提高机电系统运行效率。在实际应用过程中,还需要对机电系统进行实时监控,确保机械设备安全稳定运行。

三、机电系统智能诊断方法研究

3.1传统诊断方法回顾

在传统的机电系统故障诊断过程中,其故障诊断的主要方法是利用机械系统自身的基本结构,并结合系统运行过程中的特征和设备自身状态,从而判断机电系统是否出现故障。该方法在一定程度上能够满足机电系统故障诊断的基本要求,但这种诊断方法存在以下问题:(1)单一的传感器或仪器设备无法实现对机电系统内部各元件以及结构的有效监测和诊断;(2)由于机械设备内部结构复杂,所以传统的传感器和仪器设备往往无法准确获取机电系统内部元件以及结构信息;(3)传统的诊断方法无法实现对机电系统故障的自动、快速、准确检测,因而导致诊断结果存在较大偏差。

3.2基于人工智能的机电系统智能诊断方法

3.2.1基于神经网络的诊断方法

在机电系统智能诊断中,神经网络是一种最为常见的方法,也是比较有效的方法。神经网络能够对机电系统中的某些故障进行精准地识别和分类,尤其是对于一些比较复杂的机电系统,其故障诊断能力非常强。神经网络诊断法主要利用了神经网络的自学习、自适应、容错性和自学习等特性,能够对机电系统的运行状况进行及时、准确地分析。神经网络诊断法应用非常广泛,具有非常强的自适应性、自学习和自组织能力。

3.2.2基于模糊逻辑的诊断方法

模糊逻辑诊断法是一种智能诊断方法,主要是通过将模糊的概念和推理规则融合在一起,从而实现对机电系统的智能诊断。其主要原理就是根据机电系统故障的类型和特点,构建出相应的模糊集合,然后采用模糊推理的方式进行故障检测,最终将检测结果输出。如:模糊逻辑诊断法在电梯故障检测中得到了应用,其主要就是将电梯的故障类型进行归纳,并采用模糊化处理的方式将其量化,从而对电梯运行状态进行准确判断。同时其还能够实现对电梯运行情况和故障类型之间的动态反馈,这就使其具备了较强的适应性和灵活性。但是对于实际应用中如何确定模糊集合也是一道难题。

3.2.3基于专家系统的诊断方法

专家系统的主要原理是使用基于规则的推理方式,可以在知识库中存储各种专家的经验和知识,在故障发生后可以提供快速准确的诊断结果。基于专家系统的诊断方法不需要太多专业知识,能够在短时间内处理大量复杂的问题,适用于解决传统的专家系统无法解决的复杂问题。基于专家系统的诊断方法在故障诊断领域中应用较为广泛,其中以知识库和推理机为核心。知识库是指故障树和故障症状表等一系列知识表达形式,通过对知识的处理可以得出专家系统所需要的诊断结论。

四、机电系统优化控制技术研究

4.1优化控制方法概述

机电系统优化控制技术的发展主要经历了三个阶段:1)以模糊逻辑为基础的控制;2)以神经网络为基础的控制;3)以系统辨识为基础的控制。系统辨识是一个将数据经过处理,把不能直接处理的部分用数值方法表示出来,从而得到一个数学模型。通过这个模型可以对系统进行分析、设计和优化。目前,机电系统优化控制技术主要是在机电系统分析的基础上,利用数学模型对机电系统进行控制和优化。常见的有神经网络优化、模糊逻辑控制、遗传算法优化以及智能控制等。通过对机电系统进行优化,提高机电系统的运行效率和稳定性,保证机电设备在复杂多变的环境下安全稳定运行。

4.2基于人工智能的机电系统优化控制技术

机电系统在实际应用中,由于受到环境因素影响,导致实际运行过程中不能完全符合预期的要求,进而影响了机电系统的正常运行,基于此,需在优化控制过程中引入人工智能技术,即通过计算机处理与分析相关数据信息,并通过智能化算法计算出最优解。同时结合机电系统本身存在的缺陷,采取相应措施予以改进与完善。基于人工智能的机电系统优化控制技术主要应用于机电系统运行过程中的故障诊断、参数调整、故障维修以及参数优化等方面,通过计算机对数据进行处理和分析,进而得出最优控制方案与策略,最后采用相应的机电系统优化控制技术对其进行优化控制。

结语

在市场经济体制下,随着我国科技水平的不断提高,机电系统智能化水平也在不断提升。目前,机电系统已经广泛应用于各个领域,在提高生产效率和质量方面发挥了重要作用。机电系统智能诊断技术是一项新兴的技术,目前还没有形成统一标准。虽然目前机电系统智能诊断技术已经得到了广泛地应用,但是其在实际应用过程中仍然存在一定问题。在未来发展过程中,需要不断探索新的诊断方法,以此来提高机电系统智能诊断效率和水平。

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