【導讀】工業自動化領域的下一個發展方向要求機器能夠獨立調整其性能參數，以完成工廠操作人員分配的任務
，或根據生產力增強的人工智能（AI）suanfadeshuru，duijiqizishenzhongxinpeizhiyiyouhuaqixingwei。juyouziwoyishidejiqidejiazhizaiyu
，tanenggouzuidaxiandutigaoshengchanli
，yanchangshebeideyunxingshoumingbingjianshaoweihuchengben。

具有自我意識的運動控製之旅

ziwoyishi，shizhixitongjiyuduiqinenglihexitongxingnengmubiaodelejie，duixitongzishendeziworenzhi。shishishang

，juyouziwoyishideyundongkongzhixitongxuyaoshishiduogekongzhihuanlu，yijieyichuanganqishuruheyuqixitongcanshu，bingyunxubijiaoxitongzijidecaozuoxingweiyuyuqixitongxingneng。weileshixianzhexiemubiaobingchuangjianjuyouziwoyishideyundongkongzhixitong，xuyaochuangjianzishiyingyundongkongzhidaili，yijiankongxitongcaozuo
，binggenjuqudongxitongdegongzuohuanjingdongtaitiaozhengqixingneng。zaiADI看(kan)來(lai)，通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)自(zi)動(dong)代(dai)理(li)來(lai)檢(jian)測(ce)和(he)監(jian)控(kong)持(chi)續(xu)變(bian)化(hua)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)，能(neng)構(gou)建(jian)實(shi)現(xian)具(ju)有(you)自(zi)我(wo)意(yi)識(shi)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。這(zhe)些(xie)條(tiao)件(jian)衍(yan)生(sheng)自(zi)一(yi)係(xi)列(lie)嵌(qian)套(tao)閉(bi)環(huan)實(shi)時(shi)性(xing)能(neng)模(mo)型(xing)
，而(er)這(zhe)些(xie)模(mo)型(xing)均(jun)采(cai)用(yong)現(xian)場(chang)級(ji)別(bie)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)運(yun)動(dong)參(can)數(shu)。在(zai)推(tui)導(dao)出(chu)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)氣(qi)和(he)機(ji)械(xie)模(mo)型(xing)後(hou)，可(ke)利(li)用(yong)該(gai)模(mo)型(xing)比(bi)較(jiao)和(he)調(tiao)整(zheng)在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)金(jin)字(zi)塔(ta)的(de)監(jian)督(du)、規劃或管理級別請求的預期係統性能（如圖1）。從(cong)高(gao)於(yu)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)金(jin)字(zi)塔(ta)監(jian)督(du)部(bu)分(fen)的(de)任(ren)何(he)級(ji)別(bie)請(qing)求(qiu)新(xin)的(de)預(yu)期(qi)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)時(shi)，需(xu)要(yao)將(jiang)一(yi)組(zu)新(xin)的(de)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)傳(chuan)輸(shu)到(dao)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)部(bu)分(fen)。然(ran)後(hou)，係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)其(qi)性(xing)能(neng)以(yi)匹(pi)配(pei)新(xin)的(de)性(xing)能(neng)請(qing)求(qiu)來(lai)做(zuo)出(chu)響(xiang)應(ying)。

圖1.自動化係統金字塔

實shi現xian具ju有you自zi我wo意yi識shi的de運yun動dong控kong製zhi係xi統tong的de兩liang大da優you勢shi分fen別bie是shi能neng夠gou自zi我wo調tiao節jie，以yi及ji實shi時shi自zi動dong最zui大da限xian度du提ti高gao運yun動dong控kong製zhi係xi統tong的de性xing能neng。這zhe項xiang新xin功gong能neng為wei自zi動dong化hua係xi統tong金jin字zi塔ta的de監jian督du、guihuaheguanlijibietigonglejihui，yunxutongguoshishishengchanlizengqianglaitiaozhengjuyouziwoyishideyundongkongzhixitong。ciwai，zhichirengongzhinengderuanjiansuanfakeyongyutiaozhengxitongxingneng，congerzaigongchangfanweishixiangenghaodejieguo。weilegengjiazhiguan，ADI設計了一張具有自我意識的運動控製概念圖，以便更好了解實施具有自我意識的運動控製係統所需的4個基本要素。

具有自我意識的運動控製概念圖：為了實現這一級別的具有自我意識的運動控製
，需要開發控製係統圖。如圖2表示成功實施具有自我意識的運動控製所需的4個關鍵要素。

要素I：目標或任務：需要為係統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：預期係統行為：明確該目標後，具有自我意識的運動控製圖的下一級別發起預期的運動行為。在啤酒杯例子中
，這將是“使用線性運動來移動啤酒杯，同時自動調整其運動，從而在所需的機械係統控製安全限製內補償不同的啤酒杯重量和尺寸”。

確que定ding了le目mu標biao和he預yu期qi係xi統tong行xing為wei後hou，自zi適shi應ying控kong製zhi引yin擎qing通tong過guo自zi動dong調tiao整zheng運yun動dong控kong製zhi驅qu動dong及ji其qi集ji成cheng的de機ji械xie係xi統tong，以yi便bian在zai獨du特te的de工gong作zuo環huan境jing中zhong運yun行xing時shi實shi現xian峰feng值zhi工gong作zuo性xing能neng，從cong而er在zai核he心xin驅qu動dong係xi統tong運yun動dong學xue及ji其qi伴ban隨sui機ji械xie係xi統tong之zhi間jian實shi現xian動dong態tai驅qu動dong融rong合he。

圖2.具有自我意識的運動控製概念圖

要素III：核心驅動係統：具有自我意識的運動控製係統的核心是其運動學。挑戰在於觀察、學xue習xi和he監jian控kong電dian機ji與yu驅qu動dong係xi統tong的de性xing能neng水shui平ping。要yao創chuang建jian有you效xiao的de驅qu動dong係xi統tong模mo型xing，需xu要yao實shi施shi智zhi能neng觀guan察cha器qi，以yi便bian獲huo得de對dui其qi運yun動dong參can數shu及ji其qi物wu理li限xian製zhi的de基ji本ben理li解jie。要yao想xiang實shi現xian這zhe一yi目mu標biao


，可ke使shi用yong磁ci場chang定ding向xiang控kong製zhi器qi(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境中如何受力，如何做出反應。通過監控和自動調整來自電機扭矩-磁通電流環路、suduhuanlujiqidingweihuanludekongzhicanshuzhi，keyijinyibuyouhuaqudongxitongxiangying。shoujizhexiexinxideshujubaowenbingjiangqikuiruzhinengguanchaqihou，shishiyouhuasuanfayiquebaojisuanyundongkongzhicanshu，bingquebaojichuyundongkongzhisuanfashoulianyixingchengyizuzuiyouyundongcanshu（如圖3）。現(xian)在(zai)
，創(chuang)建(jian)了(le)間(jian)接(jie)運(yun)動(dong)模(mo)型(xing)以(yi)對(dui)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)動(dong)進(jin)行(xing)建(jian)模(mo)和(he)優(you)化(hua)後(hou)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)引(yin)入(ru)自(zi)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)引(yin)擎(qing)，實(shi)施(shi)下(xia)一(yi)級(ji)別(bie)的(de)具(ju)有(you)自(zi)我(wo)意(yi)識(shi)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。 目前
，Trinamic（現已成為ADI公司的一部分）所推出的TMCL- IDE自動調整運動控製工具，即可對運動控製值實現優化。

圖3.監控和自動調整扭矩-磁通電流

、速度與位置環路

要素IV：自適應控製：在係統的運動學和FOC自動調整功能的基礎之上，現在可以專注於實施具有自我意識的運動控製的下一級別——自適應控製引擎。這一級別的智能運動側重於向自適應控製引擎傳達預期係統行為（如圖4）。該係統行為由生產員工、工gong廠chang主zhu管guan提ti供gong，或huo者zhe根gen據ju在zai智zhi能neng傳chuan感gan器qi網wang絡luo中zhong收shou集ji工gong廠chang數shu據ju的de人ren工gong智zhi能neng生sheng產chan力li算suan法fa生sheng成cheng。將jiang預yu期qi行xing為wei傳chuan遞di至zhi自zi適shi應ying控kong製zhi引yin擎qing後hou，具ju有you自zi我wo意yi識shi的de運yun動dong控kong製zhi係xi統tong開kai始shi動dong態tai重zhong新xin配pei置zhi驅qu動dong係xi統tong操cao作zuo參can數shu，以yi匹pi配pei預yu期qi係xi統tong行xing為wei。這zhe些xie預yu期qi行xing為wei的de一yi些xie示shi例li包bao括kuo，請qing求qiu提ti高gao工gong廠chang吞tun吐tu量liang
，或huo通tong過guo在zai安an全quan模mo式shi下xia操cao作zuo，延yan長chang電dian機ji的de操cao作zuo壽shou命ming。由you於yu運yun動dong控kong製zhi係xi統tong自zi動dong調tiao整zheng其qi運yun動dong控kong製zhi參can數shu來lai實shi現xian該gai全quan新xin的de請qing求qiu性xing能neng水shui平ping
，自zi適shi應ying控kong製zhi係xi統tong持chi續xu監jian控kong閉bi環huan係xi統tong以yi維wei持chi其qi預yu期qi的de性xing能neng水shui平ping。即ji使shi驅qu動dong係xi統tong因yin機ji械xie係xi統tong磨mo損sun而er遇yu到dao變bian更geng，或huo者zhe即ji使shi電dian機ji工gong作zuo環huan境jing變bian化hua，也ye會hui維wei持chi該gai狀zhuang態tai。現xian在zai，係xi統tong已yi達da到dao具ju有you自zi我wo意yi識shi的de運yun動dong控kong製zhi的de最zui終zhong級ji別bie。

圖4.自適應控製模型

使用真實示例也許是演示此概念的最佳方式（如圖5）。birutiaojiushixiangjiangyibeimanmandepijiucongbataiyicezhunquedichuansongdaogukemianqian，guochengzhongquebusachuyidipijiu，gairuheshixian？ruguoshiyonglejuyouziwoyishideyundongkongzhixitong
，jiuhuibiandefeichangjiandan。gairenwudemubiaoshizaijinkenengkuaideshijianneijiangpijiucongtiaojiushi（A點）送給吧台邊坐著的顧客（B點），bingqiebusachupijiu。cishilizhongdechuansongxitongshiyigedaiyouneizhizhongliangtanceqidebeituo，yongyujiancegezhongchicundepijiubeidezhongliang，bingliyongxianxingyundongzaibataishangyidongpijiubei。shixiangyixia，liyongjuyouziwoyishideyundongkongzhixitong，keyizaijinkenengkuaideshijianneijiangpijiusonggeiguke，ruguogukejiangkongdehuobankongdepijiubeifanghuibeituo，bianyuchuanhuitiaojiushixubeihuodiuqi，ercixitonghaihuizidongtiaozhengqisuduhexingneng。ciwai，ruguotiaojiushishiyongbutongchicundebolibeishengzhuangqitaleixingdeyinpintigonggeiguke，gaixitongtongyangkeyouhuaxiaolv。

圖5.具有自我意識的運動控製係統的實際應用示例（不同的負載質量）

suirantingqilaiyoudianbukesiyi，danjuyouziwoyishideyundongkongzhijishurujinzhengzaifeisuyanjin
，xiangxinbujiudejianglaibianhuibururenmendeshenghuohegongzuozhong。shixiangyixia，dangzhenggegongchangzhongdeshebeidouyongshangjuyouziwoyishidedianjihezhinengchuanganqizhishi，zhihuigongchangjiangyuanyuanchaochurenmendexiangxiang。jieshi，gongchangchejianshebeideqianzaiguzhangnenggouziwoxiufu
，shebeicaozuoshoumingbeiyouxiaoyanchang，shengchanliuchengkezidongtiaojie，shengchanlihuodezuidaxiandutigao。huanyinglaidaojidongrenxindexinshijie，kuailaizhenqietiyanADI具有自我意識的運動控製和下一次工業革命到來吧。

關於ADI公司

ADI是全球領先的高性能模擬技術公司
，致力於解決最艱巨的工程設計挑戰。憑借傑出的檢測、測量、電源、連接和解譯技術，搭建連接現實世界和數字世界的智能化橋梁

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作者：ADI工業和醫療健康事業部工業通信和運動控製副總裁Jeff DeAngelis

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