[精品]自动化概论论文

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1、自动化制造系统的人机一体化设计东北电力人学自动化工程学院•自动・吉林吉林132012摘要：为了使制造系统达到效率最大化、经济最优化，我们发展适度的自动化制造系统，具体研究了自动化制造系统的人机一体化设计。该系统是在三个层面上实现一体化，即感知和信息交互层面、控制层面和执行层面，这三个层面有机的结合，就构成了人机一体化制造系统的总体结构。在设计过程中，我们解决人机一体化的运行机制以及相关安全预防，即可实现最优化的自动化制造系统。关键词：自动化制造系统，人机一体化，感知，控制，执行，人机一体化运行机制，预防中图分类号：TH-165文献识别码：A1.引

2、言口动化制造系统，尤其是柔性口动化制造系统的出现和大量使川，导致使川者与制造系统之间的关系发牛了根本的变化。早期许多自动化制造系统的设计者片而追求系统的自动化和无人化，反而降低了系统运行的可靠性和经济性，最终导致系统的运行失败。沉痛的训迫使人们重新认识人在自动化制造系统屮的重要地位和使用，而且提出发展适度自动化的制造系统一一人机一体化的制造系统的概念。近年来随着全球制造业的快速发展和向中国的转移，我国制造业迎来难得的发展机遇。然阳如何根据中国国情，快速发展人机一体化的制造系统，是摆在我们面前的一个新课题。2.自动化制造系统的人机一体化的概述自从有

3、了制造系统，就有了人与制造系统的关系，无论制造系统的口动化程度如何，它终究是一种生产工具，而掌握生产工具的是人而不是机器。因此，任何制造系统必定是一个人机一体化的系统。为此，我们给出了人机一体化制造系统如下定义：“所谓人机一体化制造系统，就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完善系统，各口执行口己最擅长的工作，人与机器（制造装备）共同决策、共同作业，从而突破传统白动化制造系统将人排除在外的I口格局，形成新一代人机有机结合的适度B动化制造系统。”在此处，主要强调人在制造系统中的重要地位，人机功能的最优匹配，以实现制造系统经济高

4、效、安全町靠的运行，使整个制造系统取得最优的社会经济效益。3.自动化制造系统的人机一体化总体结构3.1感知层面上的人机联合作用人机一•体化制造系统感知层而人的五官感知系统和机器的信息显示系统共同组成，一方面由人感知外界对系统的输入信息，如被加工零件的工艺文件、毛坯信息、作业计划指令和机床参数等，另一方面由机器通过传感器感知制造系统内外部的物理信息，如机床工作状态、排屑状态、加工精度、环境温度、照明、在制品材存等，并由数据转换系统把这些信息转化为人能感知的形式，由显示形式传达给人，达到信息交互的目的，用于人机间信息交互的载体有文字、数码、图形、语音

5、、声光信号等。人机感知的联合作用体现在：口动化制造系统中机器系统可精确感知系统输入信息，环境信息，人及机器本身的定量信息，并可通过拓宽感知范围感知人类不能感知的信息（如微波、红外、超声波等）；而人类则利用白身创造性思维与模糊综合判断决策能力的优势，対机器感知和决策出來的信息作一次综合感知，正确识别、判断自动化制造系统所需要的正确输入信息与反馈信息。（人类感知与机器感知的比较:表］）因此，通过人机联合感知多维综合信息，充分利用计算机视野广阔、定量感知梢确，人对复朵现彖模糊定性感知和创造性思维、预判能力强的特点，提高自动化制造系统信息感制的全面性、可

6、靠性和准确性，为系统智能定量控制提供支持，从而提高整体系统的町控性，改善系统的综合性能。3.2控制层面上采用人机共同决策在制造系统屮，人主要从事形象思维，灵感思维等创造性思维活动，人的中枢神经系统通过对人、机、坏境所感知信息的综合处理、判断和决策，向人的肢体运动系统下达执行指令或向机器智能决策系统提供必要信息；机器的智能决策系统根据机器对人、机、环境感知的综合信息进行复杂数据的快速计算和严密的逻辑推理，向人显示运算结果，等候人的进一步指令；或在特殊悄况下自动做出必要决策，驱动控制系统或执行系统去执行必要的操作任务。（人类思维和机器思维的比较：表2

7、）自动化制造系统能根据加工任务信息进行制造过程的动态仿真，并将加工仿真结果显示给人，由人判断该加工方法是否能达到加工要求，若能达到，则可按此方法加工直至达到要求为止这一•过程就充分体现了人机联合决策控制制造系统工作的执行效果。控制层面上的人机联合控制有三种控制策略如下：第一种为“机主人辅”控制策略。人在信息综合分析、定性问题处理、模糊控制以及灵巧动作的执行等方血有远远高于机器的能力。所以，制造系统在处理较复杂的加工活动时，特别是有机器处理非结构化、非线性化、模糊性及随机性强的事件时，往往都耍得到人的帮助。另外，在有些情况下，让机器完成复杂控制活动

8、需付出巨大代价，这是“机主人辅”的控制策略就起着减少这种代价的作用。第二种为“人主机辅”控制策略。即由机器的智能决策系统来辅助人进行控制