Інтелектуалізація мехатронных систем

Інтелектуальні системи управління - основа інтелектуального управління складними динамічними об'єктами(мехатронными системами).

Вони апріорі орієнтовані на роботу в умовах неповноти або нечіткості початкової інформації, невизначеності зовнішніх обурень і середовища функціонування, вимагають залучення нетрадиційних підходів до управління з використанням спеціальних методів і технологій штучного інтелекту абсолютно нового класу. До числа таких технологій можна віднести інформаційні технології на основі експертних систем, нейромережевих структур, асоціативної пам'яті, нечіткої логіки.

Термін «штучний інтелект - ИИ»(AI - artificial intelligence) був запропонований в 1956 р. на семінарі з аналогічною назвою в Дартсмутском коледжі (США). Семінар був присвячений розробці методів рішення логістичних, а не обчислювальних завдань. У англійській мові це словосполучення не має того злегка фантастичного антропоморфного забарвлення, яку воно придбало в досить невдалому російському перекладі. Слово intelligence означає уміння міркувати розумно, а зовсім не інтелект, для якого є термін intellect.

З часом розвиток таких розділів штучного інтелекту як інженерія знань, комп'ютерна логіка і лінгвістика, методи і моделі навчання, методи пошуку і ухвалення рішень та ін. заклало теоретичну основу для створення високоефективних систем по обробці і використанню знань для вирішення цілого ряду прикладних завдань, включаючи розробку систем, що моделюють творчі можливості людини. Такі системи і стали називати інтелектуальними.

Сьогодні поняття інтелектуальна система і система, орієнтована на обробку і використання знань, а не системи штучного інтелекту, є синонімами. Тому по аналогії з фізичними системами, кібернетичними системами і т. п. логічніше використовувати термін «інтелектуальні системи», а стосовно області управління - термін «інтелектуальні системи управління».

У історичному аспекті, раніше при створенні машин спочатку виконували базове проектування(з точки зору фізики і механіки), а потім в якості підсистеми розробляли системи управління. При цьому звичайні машини мали властивість самоустойчивости і могли працювати навіть без інформаційних систем. Потім був розроблений апарат управління, що конфігурувалося, - АКУ(CCV - control configured vehicle), згідно з яким ефективнішу машину можна спроектувати, якщо ще на етапі базового проектування закласти основи системи управління(чи хоч би припустити існування такої системи). На відміну від звичайної, спроектована на основі використання концепції АКУ машина може реалізувати свої функції тільки завдяки існуванню системи управління. У разі АКУ існує механічна нестійкість, яка часто виявляється необхідною для забезпечення відповідних динамічних характеристик.

Стійкість досягається завдяки наявності контурів управління. Нині концепцію АКУ широко використовують в літакобудуванні.

Для реалізації концепції АКУ поза сумнівом неминучим є існування інформаційної системи і системи управління. У цьому сенсі концепцію АКУ можна віднести до основних керівних принципів мехатроники і вважати, що вона відноситься до понять найвищого рангу.

Проте при цьому необхідно мати на увазі, що концепція АКУ пред'являє підвищені вимоги до надійності інформаційних систем, що управляють. Так, ушкодження в електричному ланцюзі двигуна, що має електронне регулювання уприскування палива, призводить до зупинки двигуна.

Вихід же з ладу ЕОМ літального апарату означає його катастрофу.

Інтерес до мехатронике, яка спочатку розумілася як деякий симбіоз механіки і електроніки, значною мірою пов'язаний з переглядом її фундаментальних основ з урахуванням принципів інтелектуального управління. Це сучасне трактування припускає, що основою мехатронных систем, машин і т. д. являється інтелектуальний мехатронный модуль(ИММ) або, точніше, кінцевий набір таких модулів. ИММ повинен включати до свого складу високопродуктивний цифровий контроллер, орієнтований на рішення завдань обробки інформації і управління в реальному часі на основі застосування сучасних інтелектуальних технологій.

Таким чином, принциповою відмінністю ИММ від комплектних електроприводів служить наявність інтелектуальної системи управління, яка у поєднанні з традиційною(чи новою) механікою дозволить створити мехатронные машини і комплекси, що мають значно більш високі технічні характеристики в порівнянні з існуючими зразками.

Подібну точку зору розділяють провідні вітчизняні і зарубіжні фахівці, говорячи про мехатронном модуль руху як про інтелектуальний конструктивний елемент.

Розвиток концепції мехатронно-модульного побудови складних електромеханічних систем різної конструкції і призначення припускає комплексне рішення цілого ряду найважливіших проблем. До їх числа в першу чергу слід віднести розробку швидкодіючих алгоритмів управління, що забезпечують інваріантність до різного роду обуренням(що особливо важливе для прецизійних систем), принципів динамічної розв'язки швидкодіючих приводів з урахуванням компенсації взаємного впливу окремих мір рухливості, алгоритмів управління рухом, інваріантних до типу кінематичної схеми багатоланкового мехатронномодульного механізму, а також універсальних засобів програмування, що забезпечують можливість постановки прикладних завдань на рівні описів кінцевої технологічної мети.

Шляхи рішення цих проблем мають по суті два напрями:

– розробка високошвидкісних апаратних засобів обчислювальної техніки (MELDASMAGIC Card 64);

– розробка спеціальних алгоритмів на основі сучасних методів і технологій обробки знань.