智能控制技術在工程機械控制的應用論文

　　摘要：在我國經濟總量不斷提升，社會經濟發展速度穩定增長時代背景下，工程機械領域技術進展突飛猛進，從傳統工程機械控制方式轉變為與智能控制技術相結合，具有高效、集約、環保等優勢，是工程機械領域現有主體發展方向之一。本文探討工程機械控制中智能化控制技術的發展進程，分析智能控制技術在工程機械控制領域中的應用情況。

　　關鍵詞：智能控制技術；工程機械；應用情況；發展進程

　　前些年，我國在工程機械領域中，跟西方發達國家的技術儲備上還存在著較大差距，而近年來，隨著經濟水平和科學技術的不斷發展，在工程機械控制領域中總體技術水平也得到了長足長進，取得了喜人成績。在智能化領域蓬勃發展之余，工業產業中也對智能化技術與工程機械領域相結合工作進行了不斷嘗試，隨著結合技術的逐漸成熟，智能控制技術在工程機械領域也開始發揮重要顯著作用。現今，在工程機械領域整體行業中，主流觀點為工程機械控制技術的未來發展方向是智能控制技術與工程機械相結合，提高機械設備自適應能力。在智能控制技術與工程機械控制技術結合后，將會構建一個完整、科學的工程機械控制體系，使得工程機械設備中各部位之間建立信息溝通渠道，相互之間靈活配合，提高工程機械設備的施工精度。智能控制技術和工程機械控制技術相結合，不但在提高機械使用效率、環保問題上有著顯著作用，更有利于工程機械控制領域的智能化、精細化發展不斷前進，提高我國整體工程機械控制領域水平，從而更好促進我國整體工業水平的發展。

　　1工程機械控制技術智能化的發展與起源

　　1.1工程機械控制技術智能化的發展

　　工程機械控制技術的特點為安全性高、機械精細化程度高和性能可靠程度強。在工程機械控制領域中，自動化控制系統是整體控制領域中的重要組成部分。自動化控制系統在機械設備控制過程中，起著重要作用，有效提高了機械設備的使用效率和精準度。但在前些年我國的整體技術水平偏低，由于整體時代背景因素，自動化控制系統技術還被西方先進國家的公司所管控，在我國工程機械控制領域中自動化控制系統沒有得到推廣。在工程機械控制技術智能化發展過程中，逐漸顯露出智能控制技術的一些特點，如控制系統人性化、網絡化等特點，而這些特點都是傳統工程機械控制技術所不具備的。機械控制技術智能化發展的主要目的為便捷工程機械操作控制流程、提高機械設備運行效率、對機械設備嚴格控制，而達到以上目的首要前提為構建工程機械智能化遠程網絡實時通訊系統。在控制工程機械實際操作施工時，通過遠距離網絡通訊系統，實時下達機械設備操作指令，對機械設備運行嚴格控制，實現智能控制系統與工程機械設備之間的無縫對接。目前，在我國工程機械控制領域中，智能化控制技術的總體發展水平還處于起步階段，但在具體技術發展中已經取得一些喜人成績。例如，在三一重工中，對道路施工設備的智能化控制技術的相關技術研究工作中不斷突破現有技術，實現了裝載機等工程機械設備的智能化控制，有效提升了這些設備的施工效率和安全性作業操作。但是，在整體工程機械控制智能化發展過程中，還需要相關研發人員不斷論證、深入分析研究，以期在整體工程機械領域中，實現智能化系統控制。

　　1.2工程機械設備智能控制技術的起源

　　在十八世紀六十年代，蒸汽機的誕生，開創了以機械設備代替手工生產的時代，從那以后，人類社會的生產力提高方向便從擴大生產范圍逐漸轉為提高科技技術。而在上世紀早期，科學界開始形成一種主流觀點，認為智能是可以計算的，科學界針對此觀點不斷研發、嘗試，在1946年2月15日，在美國賓夕法尼亞大學誕生了人類歷史上第一臺通用電子計算機ENIAC。在ENIAC誕生二十余年后，工程機械設備的智能控制化觀點在Dartmouth大學的研討會上被首次提出，直到現今，科學界對工程機械設備的智能控制系統不斷深入研究、開發、創新。時至今日，工程機械設備智能控制系統在部分設備中的已經推廣、實踐，極大提高了人類社會的總體社會生產力。

　　2智能控制技術在工程機械中的具體應用

　　工程機械根據具體用途、使用方向以及運行質量等具體方面共劃分為兩大類別，兩類工程機械都有著具體優缺點，不同類別的工程機械設備與智能控制技術的結合方式也不一致。第一類工程機械設備的主要用途為各類對精細化程度要求低的工程作業，這類工程機械設備對操作控制系統的要求較低，這類工程機械設備的首要要求是設備運行動力充足。具體缺點為施工作業中的精細程度低，施工介質不均衡。第二類工程機械設備的主要用途為各類高精尖工程作業，這類機械設備的優勢相對第一類工程機械設備較為明顯，如工程作業的介質均勻，機械運行時各部件之間穩定，缺點是這類工程機械設備造價相對較高。針對上述兩種工程機械設備類別進行詳細研究，分析智能控制技術在兩類工程機械設備中的具體應用。

　　2.1智能控制技術在壓路機中的具體應用

　　早在上世紀后期，瑞士一家公司就研發出了一款智能控制技術，具體技術內容為，將機械設備中各項數據的顯示器、加速度傳感器以及電子指令單元三個部位相結合的智能控制技術。這項智能控制技術在工程作業中的主要作用以及內容為：在工程機械設備施工中，根據土地的軟硬、干燥具體程度來對工程機械設備的振動輪速度智能控制，已達到與施工路況相較符合的振動輪運轉速度，實時針對不同路況的土地堅硬程度切換相符速度。在壓路機智能控制技術操縱過程中，會智能切換適合操作模式，在壓路機出現問題時，在顯示器中顯示出現問題的具體部分，有利于操作人員對壓路機進行針對性維修、保養工作。例如，在壓路機實際工程作業中，某一區域的操作指標出現異常現象，超過了具體部位的參數上限，這時，智能控制系統自主切換工作模式，避免壓路機出現更大損失，同時，在顯示器中顯示出現問題部位的具體構造圖和詳細參數，有效協助操作人員發現、解決壓路機出現的實際問題。智能控制技術在壓路機上的實際應用，提高了壓路機的作業效率和作業質量，在作業過程中作業介質變得更加均勻，設備運行更加精細化，降低了操作人員的工作強度，緩解了其工作壓力。

　　2.2智能控制技術在挖掘機中的具體應用

　　智能控制技術在挖掘機的實際應用中具體分為兩種控制形式：對挖掘機負荷功能的控制和對挖掘機動能的控制。在智能技術控制下的挖掘機，各個組成部分之間存在著相互影響的特點，如挖掘機的發動機的負載系統和動力輸出系統之間就存在著相互影響的關系，只有在挖掘機動力輸出系統保持不變的情況下，智能控制系統才能對挖掘機的負載系統進行有效的控制。在挖掘機實際施工作業過程中，在智能技術控制下，挖掘機的動力輸出系統會根據不同施工作業的實際動力需求量供應，這也節省了挖掘機的運行能耗成本，最大程度減少了挖掘機的壽命損耗，提高了挖掘機的工作效率。智能控制技術操作下的挖掘機相較于傳統操作模式下的挖掘機，極大提高了作業工作效率。在智能控制技術應用于挖掘機之前，傳統挖掘機操作模式中存在著很多問題。例如，在挖掘機施工作業中，由于挖掘機發電機部位的功效低，很難滿足施工過程中的實際需求。針對此問題，挖掘機操作人員將主泵操控系統部分和挖掘機發動機部分都安裝于挖掘機上，對挖掘工程實際作業中，造成了極大的困惑。隨著近年來智能控制技術的推廣，在智能控制技術與挖掘機的專業操作人員深入研究下，提出了摒棄挖掘機傳統控制技術，采用智能控制技術與挖掘機相結合的有效策略和發展方向，提高了挖掘機的作業效率。在智能控制技術下，挖掘機在實際施工作業過程中，根據施工實際內容對挖掘機的具體要求，智能控制系統針對實際需求量進行動力系統供應，這有效控制了挖掘機的輸出功率，提高了能源使用效率，降低了能源消耗量。在挖掘機使用智能控制技術進行控制操作過程中，也應注意控制技術實際操作中的具體要求。例如，在挖掘機施工作業過程中，充分利用挖掘機發動機系統的油門分檔，載符合要求的具體操作下，有助于控制挖掘機的平穩運行，優化挖掘機發動系統的液壓燃油配置。

　　3智能控制技術工程機械控制策略

　　針對上述兩類工程機械設備的使用用途、作業精細度差異，將智能控制技術的控制策略分為兩種：一種智能技術操控策略為提高機械設備的工作效率、降低使用能耗；另一種智能技術操控策略為精細化作業施工，施工介質更加均勻。筆者以壓路機與挖掘機兩種工程機械設備為例，闡述兩類工程機械設備在智能控制技術的控制策略上的差異。

　　3.1壓路機的智能控制技術控制策略

　　在壓路機的實際施工作業中，智能控制系統的具體控制方式為：針對作業項目中作業目標的實際質量，智能系統自身調節壓路機的使用動能以及對作業效果實時檢測，智能計算壓路機在各類施工環境、作業目標中的最佳控制方案。在壓路機施工作業中，提前輸入作業過程中各類參數，智能控制系統在施工前提前計算壓路機在作業過程中的各類運行數據，針對各類作業環境以及目標適當切換相應工作模式，自動調節壓路機各類參數，如發動機動力系統、振動論的振動頻率等部分，以期提高壓路機的工作效率和作業質量，降低壓路機的使用能耗。在壓路機的施工作業中，智能控制技術對壓路機整體控制中，最為重要的是對壓路機鋪層壓實作業的控制。在壓路機鋪層壓實作業中，控制系統需要對各方面數據加以整體計算、分析，如對作業環境的溫度、瀝青料的溫度等數據加以分析。因壓路機施工作業中，瀝青的硬度受溫度影響較大，智能控制技術需針對性、實時計算分析，才能選擇最佳控制方案進行作業，而這需要智能控制技術的長期技術積累才能做到。在技術儲備問題上，我國較之其他工業發達國家，技術儲備還相對匱乏，缺少智能控制技術的'實際施工經驗。

　　3.2挖掘機的智能控制技術控制策略

　　當前挖掘機的智能控制策略細分為兩種控制模式，一種為“按勞分配”，一種為“按需分配”。①挖掘機的“按勞分配”智能控制策略。挖掘機在施工作業過程中，智能控制系統根據作業實際對動力的需求，自動調整挖掘機動力系統的輸出功率。在挖掘機“按勞分配”智能控制策略中，針對總體作業環境、作業目標，大致分為三種“按勞分配”智能控制模式，分別為：發動系統超額功率控制模式、發動系統標準功率控制模式以及發動系統低成本功率控制模式。在上述三種智能控制模式中，挖掘機的動力系統的輸出功率穩定不變，而挖掘機其他組成部分的功率曲線與之相符合。挖掘機的智能控制系統中采用了ESS發動系統轉速度傳感系統，在挖掘機施工作業過程中，將液壓泵的運行參數數據設置為動力系統輸出功率相匹配數據。上述ESS技術在挖掘機施工作業的過程中，使得液壓泵充分吸收挖掘機的動力系統輸出功率，降低了挖掘機的使用能耗。智能控制系統在挖掘機作業過程中，還可以通過對液壓泵部位的有效調節，控制、穩定挖掘機動力系統的輸出功率，避免挖掘機動力系統出現故障導致的一系列后果。在挖掘機的實際施工作業過程中，傳統控制技術在挖掘機動力系統輸出功率不符實際作業需求時，需要操作人員人工更改輸出功率，這相比于智能控制系統來說，增加了許多不必要的風險，而在操作人員操作不當，未將挖掘機動力系統功率模式調節正確時，也造成了額外的能耗損失，增加了施工成本。挖掘機的“按需分配”智能控制策略。挖掘機按需分配智能控制模式中，采用設備自動運行控制方式。挖掘機動力系統針對挖掘機施工作業過程中實際需要的功率針對性調節挖掘機動力系統的輸出功率。在挖掘機“按需分配”智能控制模式中，無需操作人員控制挖掘機的運行，智能控制系統根據計算、分析作業中各類參數數據，切換動力輸出功率和挖掘機工作模式。在挖掘機“按需分配”智能控制模式下，相較于傳統挖掘機控制模式，挖掘機的動力系統根據作業難度、作業目標具體情況智能調節自身輸出功率和工作模式，降低了挖掘機的能源消耗量，節省了人力資源，使得經濟性達到最優配置。

　　4總結

　　綜上所述，從工程機械設備的傳統操作模式轉為智能控制模式，提高了設備的工作效率，節省了人力資源，降低了設備能源消耗，有效保護了環境資源。在今后的工程作業過程中，將智能控制技術推廣開來，在其他智能控制技術尚不成熟的機械設備上針對性推廣、研發，早日在各類工程機械設備上建立智能控制系統，提高社會總體生產力。

　　參考文獻：

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