中國平安升級公司品牌標識 已是第五次品牌“變臉”
2022-07-26 15:46:11
世界滾動:工業(yè)自動化2.0演進：具有自我意識的運動控制
2022-07-26 15:46:11 來源: 電子創(chuàng)新網(wǎng)
作者：ADI工業(yè)和醫(yī)療健康事業(yè)部工業(yè)通信和運動控制副總裁Jeff DeAngelis
工業(yè)自動化領(lǐng)域的下一個發(fā)展方向要求機器能夠獨立調(diào)整其性能參數(shù)，以完成工廠操作人員分配的任務，或根據(jù)生產(chǎn)力增強的人工智能（AI）算法的輸入，對機器自身重新配置以優(yōu)化其行為。具有自我意識的機器的價值在于，它能夠最大限度提高生產(chǎn)力，延長設(shè)備的運行壽命并減少維護成本。
(資料圖)
自我意識，是指系統(tǒng)基于對其能力和系統(tǒng)性能目標的了解，對系統(tǒng)自身的自我認知。事實上，具有自我意識的運動控制系統(tǒng)需要實施多個控制環(huán)路，以解譯傳感器輸入和預期系統(tǒng)參數(shù)，并允許比較系統(tǒng)自己的操作行為與預期系統(tǒng)性能。為了實現(xiàn)這些目標并創(chuàng)建具有自我意識的運動控制系統(tǒng)，需要創(chuàng)建自適應運動控制代理，以監(jiān)控系統(tǒng)操作，并根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)的工作環(huán)境動態(tài)調(diào)整其性能。在ADI看來，通過使用自動代理來檢測和監(jiān)控持續(xù)變化的工作環(huán)境條件，能構(gòu)建實現(xiàn)具有自我意識的運動控制系統(tǒng)。這些條件衍生自一系列嵌套閉環(huán)實時性能模型，而這些模型均采用現(xiàn)場級別驅(qū)動器的運動參數(shù)。在推導出驅(qū)動系統(tǒng)的電氣和機械模型后，可利用該模型比較和調(diào)整在自動化系統(tǒng)金字塔的監(jiān)督、規(guī)劃或管理級別請求的預期系統(tǒng)性能（如圖1）。從高于自動化系統(tǒng)金字塔監(jiān)督部分的任何級別請求新的預期系統(tǒng)性能時，需要將一組新的控制參數(shù)傳輸?shù)竭\動控制系統(tǒng)的自適應控制部分。然后，系統(tǒng)通過調(diào)整其性能以匹配新的性能請求來做出響應。
圖1.自動化系統(tǒng)金字塔
實現(xiàn)具有自我意識的運動控制系統(tǒng)的兩大優(yōu)勢分別是能夠自我調(diào)節(jié)，以及實時自動最大限度提高運動控制系統(tǒng)的性能。這項新功能為自動化系統(tǒng)金字塔的監(jiān)督、規(guī)劃和管理級別提供了機會，允許通過實施生產(chǎn)力增強來調(diào)整具有自我意識的運動控制系統(tǒng)。此外，支持人工智能的軟件算法可用于調(diào)整系統(tǒng)性能，從而在工廠范圍實現(xiàn)更好的結(jié)果。為了更加直觀，ADI設(shè)計了一張具有自我意識的運動控制概念圖，以便更好了解實施具有自我意識的運動控制系統(tǒng)所需的4個基本要素。
具有自我意識的運動控制概念圖：為了實現(xiàn)這一級別的具有自我意識的運動控制，需要開發(fā)控制系統(tǒng)圖。如圖2表示成功實施具有自我意識的運動控制所需的4個關(guān)鍵要素。要素I：目標或任務：需要為系統(tǒng)建立明確的目標或任務。在示例中，這表示“以最佳方式將啤酒杯從A點移動到B點，且不灑出任何啤酒”。
要素II：預期系統(tǒng)行為：明確該目標后，具有自我意識的運動控制圖的下一級別發(fā)起預期的運動行為。在啤酒杯例子中，這將是“使用線性運動來移動啤酒杯，同時自動調(diào)整其運動，從而在所需的機械系統(tǒng)控制安全限制內(nèi)補償不同的啤酒杯重量和尺寸”。
確定了目標和預期系統(tǒng)行為后，自適應控制引擎通過自動調(diào)整運動控制驅(qū)動及其集成的機械系統(tǒng)，以便在獨特的工作環(huán)境中運行時實現(xiàn)峰值工作性能，從而在核心驅(qū)動系統(tǒng)運動學及其伴隨機械系統(tǒng)之間實現(xiàn)動態(tài)驅(qū)動融合。
圖2.具有自我意識的運動控制概念圖
要素III：核心驅(qū)動系統(tǒng)：具有自我意識的運動控制系統(tǒng)的核心是其運動學。挑戰(zhàn)在于觀察、學習和監(jiān)控電機與驅(qū)動系統(tǒng)的性能水平。要創(chuàng)建有效的驅(qū)動系統(tǒng)模型，需要實施智能觀察器，以便獲得對其運動參數(shù)及其物理限制的基本理解。要想實現(xiàn)這一目標，可使用磁場定向控制器(FOC)與專用的位置傳感器或無傳感器FOC方法，以了解電機在操作環(huán)境中如何受力，如何做出反應。通過監(jiān)控和自動調(diào)整來自電機扭矩-磁通電流環(huán)路、速度環(huán)路及其定位環(huán)路的控制參數(shù)值，可以進一步優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)響應。收集這些信息的數(shù)據(jù)報文并將其饋入智能觀察器后，實施優(yōu)化算法以確保計算運動控制參數(shù)，并確保基礎(chǔ)運動控制算法收斂以形成一組最優(yōu)運動參數(shù)（如圖3）。現(xiàn)在，創(chuàng)建了間接運動模型以對驅(qū)動系統(tǒng)的運動進行建模和優(yōu)化后，可以通過引入自適應控制引擎，實施下一級別的具有自我意識的運動控制解決方案。 目前，Trinamic（現(xiàn)已成為ADI公司的一部分）所推出的TMCL- IDE自動調(diào)整運動控制工具，即可對運動控制值實現(xiàn)優(yōu)化。
圖3.監(jiān)控和自動調(diào)整扭矩-磁通電流、速度與位置環(huán)路
要素IV：自適應控制：在系統(tǒng)的運動學和FOC自動調(diào)整功能的基礎(chǔ)之上，現(xiàn)在可以專注于實施具有自我意識的運動控制的下一級別——自適應控制引擎。這一級別的智能運動側(cè)重于向自適應控制引擎?zhèn)鬟_預期系統(tǒng)行為（如圖4）。該系統(tǒng)行為由生產(chǎn)員工、工廠主管提供，或者根據(jù)在智能傳感器網(wǎng)絡(luò)中收集工廠數(shù)據(jù)的人工智能生產(chǎn)力算法生成。將預期行為傳遞至自適應控制引擎后，具有自我意識的運動控制系統(tǒng)開始動態(tài)重新配置驅(qū)動系統(tǒng)操作參數(shù)，以匹配預期系統(tǒng)行為。這些預期行為的一些示例包括，請求提高工廠吞吐量，或通過在安全模式下操作，延長電機的操作壽命。由于運動控制系統(tǒng)自動調(diào)整其運動控制參數(shù)來實現(xiàn)該全新的請求性能水平，自適應控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)以維持其預期的性能水平。即使驅(qū)動系統(tǒng)因機械系統(tǒng)磨損而遇到變更，或者即使電機工作環(huán)境變化，也會維持該狀態(tài)。現(xiàn)在，系統(tǒng)已達到具有自我意識的運動控制的最終級別。
圖4.自適應控制模型
使用真實示例也許是演示此概念的最佳方式（如圖5）。比如調(diào)酒師想將一杯滿滿的啤酒從吧臺一側(cè)準確地傳送到顧客面前，過程中卻不灑出一滴啤酒，該如何實現(xiàn)？如果使用了具有自我意識的運動控制系統(tǒng)，就會變得非常簡單。該任務的目標是在盡可能快的時間內(nèi)將啤酒從調(diào)酒師（A點）送給吧臺邊坐著的顧客（B點），并且不灑出啤酒。此示例中的傳送系統(tǒng)是一個帶有內(nèi)置重量探測器的杯托，用于檢測各種尺寸的啤酒杯的重量，并利用線性運動在吧臺上移動啤酒杯。試想一下，利用具有自我意識的運動控制系統(tǒng)，可以在盡可能快的時間內(nèi)將啤酒送給顧客，如果顧客將空的或半空的啤酒杯放回杯托，便于傳回調(diào)酒師續(xù)杯或丟棄，而此系統(tǒng)還會自動調(diào)整其速度和性能。此外，如果調(diào)酒師使用不同尺寸的玻璃杯盛裝其他類型的飲品提供給顧客，該系統(tǒng)同樣可優(yōu)化效率。
圖5.具有自我意識的運動控制系統(tǒng)的實際應用示例（不同的負載質(zhì)量）
雖然聽起來有點不可思議，但具有自我意識的運動控制技術(shù)如今正在飛速演進，相信不久的將來便會步入人們的生活和工作中。試想一下，當整個工廠中的設(shè)備都用上具有自我意識的電機和智能傳感器之時，智慧工廠將遠遠超出人們的想象。屆時，工廠車間設(shè)備的潛在故障能夠自我修復，設(shè)備操作壽命被有效延長，生產(chǎn)流程可自動調(diào)節(jié)，生產(chǎn)力獲得最大限度提高。歡迎來到激動人心的新世界，快來真切體驗ADI具有自我意識的運動控制和下一次工業(yè)革命到來吧。
關(guān)于ADI公司ADI是全球領(lǐng)先的高性能模擬技術(shù)公司，致力于解決最艱巨的工程設(shè)計挑戰(zhàn)。憑借杰出的檢測、測量、電源、連接和解譯技術(shù)，搭建連接現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的智能化橋梁，從而幫助客戶重新認識周圍的世界。詳情請瀏覽ADI官網(wǎng)www.analog.com/cn。
關(guān)鍵詞： 運動控制 自我意識 自動調(diào)整 自適應控制 機械系統(tǒng)
您可能也感興趣:
今日熱點
為您推薦
寵物險熱度不斷攀升 仍存在著理賠流程復雜等痛點
2022-07-26 15:46:11
銀保監(jiān)會就保險銷售行為管理辦法征求意見 對行為規(guī)則作出規(guī)定
2022-07-26 15:46:11
上海：做好基層快遞網(wǎng)點優(yōu)先參加工傷保險工作 促進行業(yè)健康發(fā)展
2022-07-26 15:46:11
更多
- 世界快消息！瑞薩電子面向全球員工推出“瑞薩日”和“聚焦星...
- 世界滾動:工業(yè)自動化2.0演進：具有自我意識的運動控制
- 焦點信息:愛普特APT32F110x系列開發(fā)板快速上手指南
- 前沿熱點：Avo Automation繼續(xù)保持發(fā)展勢頭
- 天天熱點！浪潮新基建與國寧睿能簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建數(shù)字能源
- 訊息：貿(mào)澤開售面向堅固型應用的TE Connectivity Mezalok HSLF XMC連接器
- 天天短訊！意法半導體推出有靈活診斷保護功能的車規(guī)高邊開關(guān)...
- 環(huán)球報道:TrendForce：供應鏈庫存積壓，第三季NAND Flash價...
更多
- 河北交通運輸系統(tǒng)推動項目投資和建設(shè)落地 在建項目跑出“加...
- 安徽創(chuàng)新“雙招雙引”的打法戰(zhàn)法 上半年民間投資增長5.8%
- 青洽會、生態(tài)博覽會簽約項目145個 涵蓋新能源等行業(yè)領(lǐng)域
- 西洽會集中簽約項目104個 展現(xiàn)出的強大“西引力”“吸金力”
- 每日熱訊!銀行年內(nèi)發(fā)債近1.2萬億，二級資本債同比增2.4倍
- 世界熱門:5天超300億元 房企發(fā)債走出至暗時刻？
- 今日熱搜：中海企業(yè)20億元中票成功發(fā)行 利率3.26％
- 焦點速遞！電建地產(chǎn)擬發(fā)行9億元公司債 詢價區(qū)間為2.80%-3.80%
排行
最近更新
- 世界滾動:工業(yè)自動化2.0演進：具有自我意識的運動控制
- 前沿熱點：Avo Automation繼續(xù)保持發(fā)展勢頭
- 焦點信息:愛普特APT32F110x系列開發(fā)板快速上手指南
- 世界快消息！瑞薩電子面向全球員工推出“瑞薩日”和“聚焦星...
- 環(huán)球觀點：國家能源集團上半年研發(fā)投入同比增加53％
- 要聞速遞：24小時太陽能不間斷 問天實驗艙身后有這些“重慶造...
- 環(huán)球今日訊！《科技責任·先鋒30指數(shù)報告》在京發(fā)布
- 環(huán)球熱門:湛江：上半年外貿(mào)保穩(wěn)提質(zhì)成效顯著 連續(xù)4個月保持增長
- 百事通！新余高新區(qū)推進“放管服”為企業(yè)減負
- 環(huán)球快看：香港2022年上半年的出口貨值同比上升0.4%
- 世界熱資訊！香港特區(qū)政府就2022年施政報告展開公眾咨詢
- 最新：煙臺高新區(qū)一項目入選2022年煙臺市企業(yè)專利導航項目
- 每日看點！安徽省夏糧豐收 總產(chǎn)量超344億斤
- 全球快資訊丨臺灣風味亮相2022世界食品廣州展
- 中醫(yī)藥發(fā)展研討會暨誠醫(yī)堂國醫(yī)館開業(yè)慶典圓滿成功
- 2022“樂齡杯”海峽兩岸養(yǎng)老產(chǎn)品 創(chuàng)意創(chuàng)新設(shè)計大賽
- 全員實力派，F(xiàn)ONIA芙妮雅高能產(chǎn)品圈粉無數(shù)
- 快資訊丨怎么在網(wǎng)上買到真正的普洱茶
- 天天動態(tài):麻油會不會過期
- 全球資訊：在寧波擺地攤賣什么好
- 焦點觀察：食用油過期3年怎么辦
- 【獨家】過期未開封油怎么處理
- 世界熱議:投資者活動公告--2022-07-26
- 世界微速訊：2022數(shù)字經(jīng)濟體驗周 | 首批訪客走進神州信息金...
- 每日熱文：北京GDP首超上海，深圳高于廣州，現(xiàn)在廣州綜合實力...
- 天天短訊！蘋果應用商店被曝大量色情App，客服回應稱：很震驚
- 熱議：FF 91生產(chǎn)交付再次推遲，法拉第未來表示：又缺錢了
- 全球動態(tài):又一房企倒下！寶龍地產(chǎn)稱第四批2022年票據(jù)到期本息...
- 環(huán)球要聞：Bithumb最大股東Vident確認正與FTX就收購Bithumb事...
- 觀速訊丨「夠科普」高鹽飲食、肥胖、吸煙……都是導致高血壓...
今日要聞
- 環(huán)球今日訊！《科技責任·先鋒30指數(shù)報告》在京發(fā)布
- 世界快消息！瑞薩電子面向全球員工推出“瑞薩日”和“聚焦星期五”
- 最新：煙臺高新區(qū)一項目入選2022年煙臺市企業(yè)專利導航項目
- 百事通！新余高新區(qū)推進“放管服”為企業(yè)減負
- 要聞速遞：24小時太陽能不間斷 問天實驗艙身后有這些“重慶造”
- 世界滾動:工業(yè)自動化2.0演進：具有自我意識的運動控制
- 當前資訊!據(jù)悉日立電梯被法院列為被執(zhí)行人 執(zhí)行標的約124.02萬元
- 最新消息：SBF：加密貨幣在拉丁美洲的前景光明，尤其是匯款和支付領(lǐng)域
- 熱點在線丨數(shù)據(jù)：二季度穩(wěn)定幣供應量下降351億美元，創(chuàng)18.8%的歷史最大季度回撤
- 環(huán)球觀點：國家能源集團上半年研發(fā)投入同比增加53％