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）算(suan)法(fa)的(de)輸(shu)入(ru)
，對(dui)機(ji)器(qi)自(zi)身(shen)重(zhong)新(xin)配(pei)置(zhi)以(yi)優(you)化(hua)其(qi)行(xing)為(wei)。具(ju)有(you)自(zi)我(wo)意(yi)識(shi)的(de)機(ji)器(qi)的(de)價(jia)值(zhi)在(zai)於(yu)
，它(ta)能(neng)夠(gou)最(zui)大(da)限(xian)度(du)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)力(li)，延(yan)長(chang)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)壽(shou)命(ming)並(bing)減(jian)少(shao)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)。

　　具有自我意識的運動控製之旅

　　自zi我wo意yi識shi

，是shi指zhi係xi統tong基ji於yu對dui其qi能neng力li和he係xi統tong性xing能neng目mu標biao的de了le解jie，對dui係xi統tong自zi身shen的de自zi我wo認ren知zhi。事shi實shi上shang，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需xu要yao實shi施shi多duo個ge控kong製zhi環huan路lu
，以yi解jie譯yi傳chuan感gan器qi輸shu入ru和he預yu期qi係xi統tong參can數shu，並bing允yun許xu比bi較jiao係xi統tong自zi己ji的de操cao作zuo行xing為wei與yu預yu期qi係xi統tong性xing能neng。為wei了le實shi現xian這zhe些xie目mu標biao並bing創chuang建jian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，需xu要yao創chuang建jian自zi適shi應ying運yun動dong控kong製zhi代dai理li，以yi監jian控kong係xi統tong操cao作zuo
，並bing根gen據ju驅qu動dong係xi統tong的de工gong作zuo環huan境jing動dong態tai調tiao整zheng其qi性xing能neng。在zaiADIkanlai，tongguoshiyongzidongdaililaijiancehejiankongchixubianhuadegongzuohuanjingtiaojian，nenggoujianshixianjuyouziwoyishideyundongkongzhixitong。zhexietiaojianyanshengziyixilieqiantaobihuanshishixingnengmoxing，erzhexiemoxingjuncaiyongxianchangjibiequdongqideyundongcanshu。zaituidaochuqudongxitongdedianqihejixiemoxinghou，keliyonggaimoxingbijiaohetiaozhengzaizidonghuaxitongjinzitadejiandu
、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)、規(gui)劃(hua)和(he)管(guan)理(li)級(ji)別(bie)提(ti)供(gong)了(le)機(ji)會(hui)
，允(yun)許(xu)通(tong)過(guo)實(shi)施(shi)生(sheng)產(chan)力(li)增(zeng)強(qiang)來(lai)調(tiao)整(zheng)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)。此(ci)外(wai)
，支(zhi)持(chi)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)的(de)軟(ruan)件(jian)算(suan)法(fa)可(ke)用(yong)於(yu)調(tiao)整(zheng)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)，從(cong)而(er)在(zai)工(gong)廠(chang)範(fan)圍(wei)實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)的(de)結(jie)果(guo)。為(wei)了(le)更(geng)加(jia)直(zhi)觀(guan)
，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、速(su)度(du)環(huan)路(lu)及(ji)其(qi)定(ding)位(wei)環(huan)路(lu)的(de)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)值(zhi)，可(ke)以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)優(you)化(hua)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)響(xiang)應(ying)。收(shou)集(ji)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)的(de)數(shu)據(ju)報(bao)文(wen)並(bing)將(jiang)其(qi)饋(kui)入(ru)智(zhi)能(neng)觀(guan)察(cha)器(qi)後(hou)，實(shi)施(shi)優(you)化(hua)算(suan)法(fa)以(yi)確(que)保(bao)計(ji)算(suan)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)，並(bing)確(que)保(bao)基(ji)礎(chu)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)收(shou)斂(lian)以(yi)形(xing)成(cheng)一(yi)組(zu)最(zui)優(you)運(yun)動(dong)參(can)數(shu)（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、gongchangzhuguantigong，huozhegenjuzaizhinengchuanganqiwangluozhongshoujigongchangshujuderengongzhinengshengchanlisuanfashengcheng。jiangyuqixingweichuandizhizishiyingkongzhiyinqinghou，juyouziwoyishideyundongkongzhixitongkaishidongtaizhongxinpeizhiqudongxitongcaozuocanshu，yipipeiyuqixitongxingwei。zhexieyuqixingweideyixieshilibaokuo，qingqiutigaogongchangtuntuliang，huotongguozaianquanmoshixiacaozuo
  
  ，yanchangdianjidecaozuoshouming。youyuyundongkongzhixitongzidongtiaozhengqiyundongkongzhicanshulaishixiangaiquanxindeqingqiuxingnengshuiping，zishiyingkongzhixitongchixujiankongbihuanxitongyiweichiqiyuqidexingnengshuiping。jishiqudongxitongyinjixiexitongmosuneryudaobiangeng，huozhejishidianjigongzuohuanjingbianhua，yehuiweichigaizhuangtai。xianzai，xitongyidadaojuyouziwoyishideyundongkongzhidezuizhongjibie。

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）。比(bi)如(ru)調(tiao)酒(jiu)師(shi)想(xiang)將(jiang)一(yi)杯(bei)滿(man)滿(man)的(de)啤(pi)酒(jiu)從(cong)吧(ba)台(tai)一(yi)側(ce)準(zhun)確(que)地(di)傳(chuan)送(song)到(dao)顧(gu)客(ke)麵(mian)前(qian)，過(guo)程(cheng)中(zhong)卻(que)不(bu)灑(sa)出(chu)一(yi)滴(di)啤(pi)酒(jiu)
，該(gai)如(ru)何(he)實(shi)現(xian)？如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)了(le)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)，就(jiu)會(hui)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)。該(gai)任(ren)務(wu)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)在(zai)盡(jin)可(ke)能(neng)快(kuai)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)將(jiang)啤(pi)酒(jiu)從(cong)調(tiao)酒(jiu)師(shi)（A點）送給吧台邊坐著的顧客（B點），並bing且qie不bu灑sa出chu啤pi酒jiu。此ci示shi例li中zhong的de傳chuan送song係xi統tong是shi一yi個ge帶dai有you內nei置zhi重zhong量liang探tan測ce器qi的de杯bei托tuo

，用yong於yu檢jian測ce各ge種zhong尺chi寸cun的de啤pi酒jiu杯bei的de重zhong量liang，並bing利li用yong線xian性xing運yun動dong在zai吧ba台tai上shang移yi動dong啤pi酒jiu杯bei。試shi想xiang一yi下xia，利li用yong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，可ke以yi在zai盡jin可ke能neng快kuai的de時shi間jian內nei將jiang啤pi酒jiu送song給gei顧gu客ke
，如ru果guo顧gu客ke將jiang空kong的de或huo半ban空kong的de啤pi酒jiu杯bei放fang回hui杯bei托tuo，便bian於yu傳chuan回hui調tiao酒jiu師shi續xu杯bei或huo丟diu棄qi，而er此ci係xi統tong還hai會hui自zi動dong調tiao整zheng其qi速su度du和he性xing能neng。此ci外wai
，如ru果guo調tiao酒jiu師shi使shi用yong不bu同tong尺chi寸cun的de玻bo璃li杯bei盛sheng裝zhuang其qi他ta類lei型xing的de飲yin品pin提ti供gong給gei顧gu客ke
，該gai係xi統tong同tong樣yang可ke優you化hua效xiao率lv。

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。