智能控制技术在工程机械控制的应用论文
摘要：在我国经济总量不断提升，社会经济发展速度稳定增长时代背景下，工程机械领域技术进展突飞猛进，从传统工程机械控制方式转变为与智能控制技术相结合，具有高效、集约、环保等优势，是工程机械领域现有主体发展方向之一。本文探讨工程机械控制中智能化控制技术的发展进程，分析智能控制技术在工程机械控制领域中的应用情况。
关键词：智能控制技术；工程机械；应用情况；发展进程
前些年，我国在工程机械领域中，跟西方发达国家的技术储备上还存在着较大差距，而近年来，随着经济水平和科学技术的不断发展，在工程机械控制领域中总体技术水平也得到了长足长进，取得了喜人成绩。在智能化领域蓬勃发展之余，工业产业中也对智能化技术与工程机械领域相结合工作进行了不断尝试，随着结合技术的逐渐成熟，智能控制技术在工程机械领域也开始发挥重要显著作用。现今，在工程机械领域整体行业中，主流观点为工程机械控制技术的未来发展方向是智能控制技术与工程机械相结合，提高机械设备自适应能力。在智能控制技术与工程机械控制技术结合后，将会构建一个完整、科学的工程机械控制体系，使得工程机械设备中各部位之间建立信息沟通渠道，相互之间灵活配合，提高工程机械设备的施工精度。智能控制技术和工程机械控制技术相结合，不但在提高机械使用效率、环保问题上有着显著作用，更有利于工程机械控制领域的智能化、精细化发展不断前进，提高我国整体工程机械控制领域水平，从而更好促进我国整体工业水平的发展。
1工程机械控制技术智能化的发展与起源
1.1工程机械控制技术智能化的发展
工程机械控制技术的特点为安全性高、机械精细化程度高和性能可靠程度强。在工程机械控制领域中，自动化控制系统是整体控制领域中的重要组成部分。自动化控制系统在机械设备控制过程中，起着重要作用，有效提高了机械设备的使用效率和精准度。但在前些年我国的整体技术水平偏低，由于整体时代背景因素，自动化控制系统技术还被西方先进国家的公司所管控，在我国工程机械控制领域中自动化控制系统没有得到推广。在工程机械控制技术智能化发展过程中，逐渐显露出智能控制技术的一些特点，如控制系统人性化、网络化等特点，而这些特点都是传统工程机械控制技术所不具备的。机械控制技术智能化发展的主要目的为便捷工程机械操作控制流程、提高机械设备运行效率、对机械设备严格控制，而达到以上目的首要前提为构建工程机械智能化远程网络实时通讯系统。在控制工程机械实际操作施工时，通过远距离网络通讯系统，实时下达机械设备操作指令，对机械设备运行严格控制，实现智能控制系统与工程机械设备之间的无缝对接。目前，在我国工程机械控制领域中，智能化控制技术的总体发展水平还处于起步阶段，但在具体技术发展中已经取得一些喜人成绩。例如，在三一重工中，对道路施工设备的智能化控制技术的相关技术研究工作中不断突破现有技术，实现了装载机等工程机械设备的智能化控制，有效提升了这些设备的施工效率和安全性作业操作。但是，在整体工程机械控制智能化发展过程中，还需要相关研发人员不断论证、深入分析研究，以期在整体工程机械领域中，实现智能化系统控制。
1.2工程机械设备智能控制技术的起源
在十八世纪六十年代，蒸汽机的诞生，开创了以机械设备代替手工生产的时代，从那以后，人类社会的生产力提高方向便从扩大生产范围逐渐转为提高科技技术。而在上世纪早期，科学界开始形成一种主流观点，认为智能是可以计算的，科学界针对此观点不断研发、尝试，在1946年2月15日，在美国宾夕法尼亚大学诞生了人类历史上第一台通用电子计算机ENIAC。在ENIAC诞生二十余年后，工程机械设备的智能控制化观点在Dartmouth大学的研讨会上被首次提出，直到现今，科学界对工程机械设备的智能控制系统不断深入研究、开发、创新。时至今日，工程机械设备智能控制系统在部分设备中的已经推广、实践，极大提高了人类社会的总体社会生产力。
2智能控制技术在工程机械中的具体应用
工程机械根据具体用途、使用方向以及运行质量等具体方面共划分为两大类别，两类工程机械都有着具体优缺点，不同类别的工程机械设备与智能控制技术的结合方式也不一致。第一类工程机械设备的主要用途为各类对精细化程度要求低的工程作业，这类工程机械设备对操作控制系统的要求较低，这类工程机械设备的首要要求是设备运行动力充足。具体缺点为施工作业中的精细程度低，施工介质不均衡。第二类工程机械设备的主要用途为各类高精尖工程作业，这类机械设备的优势相对第一类工程机械设备较为明显，如工程作业的介质均匀，机械运行时各部件之间稳定，缺点是这类工程机械设备造价相对较高。针对上述两种工程机械设备类别进行详细研究，分析智能控制技术在两类工程机械设备中的具体应用。
2.1智能控制技术在压路机中的具体应用
早在上世纪后期，瑞士一家公司就研发出了一款智能控制技术，具体技术内容为，将机械设备中各项数据的显示器、加速度传感器以及电子指令单元三个部位相结合的智能控制技术。这项智能控制技术在工程作业中的主要作用以及内容为：在工程机械设备施工中，根据土地的软硬、干燥具体程度来对工程机械设备的振动轮速度智能控制，已达到与施工路况相较符合的振动轮运转速度，实时针对不同路况的土地坚硬程度切换相符速度。在压路机智能控制技术操纵过程中，会智能切换适合操作模式，在压路机出现问题时，在显示器中显示出现问题的具体部分，有利于操作人员对压路机进行针对性维修、保养工作。例如，在压路机实际工程作业中，某一区域的操作指标出现异常现象，超过了具体部位的参数上限，这时，智能控制系统自主切换工作模式，避免压路机出现更大损失，同时，在显示器中显示出现问题部位的具体构造图和详细参数，有效协助操作人员发现、解决压路机出现的实际问题。智能控制技术在压路机上的实际应用，提高了压路机的作业效率和作业质量，在作业过程中作业介质变得更加均匀，设备运行更加精细化，降低了操作人员的工作强度，缓解了其工作压力。
2.2智能控制技术在挖掘机中的具体应用
智能控制技术在挖掘机的实际应用中具体分为两种控制形式：对挖掘机负荷功能的控制和对挖掘机动能的控制。在智能技术控制下的挖掘机，各个组成部分之间存在着相互影响的特点，如挖掘机的发动机的负载系统和动力输出系统之间就存在着相互影响的关系，只有在挖掘机动力输出系统保持不变的情况下，智能控制系统才能对挖掘机的负载系统进行有效的控制。在挖掘机实际施工作业过程中，在智能技术控制下，挖掘机的动力输出系统会根据不同施工作业的实际动力需求量供应，这也节省了挖掘机的运行能耗成本，最大程度减少了挖掘机的寿命损耗，提高了挖掘机的工作效率。智能控制技术操作下的挖掘机相较于传统操作模式下的挖掘机，极大提高了作业工作效率。在智能控制技术应用于挖掘机之前，传统挖掘机操作模式中存在着很多问题。例如，在挖掘机施工作业中，由于挖掘机发电机部位的功效低，很难满足施工过程中的实际需求。针对此问题，挖掘机操作人员将主泵操控系统部分和挖掘机发动机部分都安装于挖掘机上，对挖掘工程实际作业中，造成了极大的困惑。随着近年来智能控制技术的推广，在智能控制技术与挖掘机的专业操作人员深入研究下，提出了摒弃挖掘机传统控制技术，采用智能控制技术与挖掘机相结合的有效策略和发展方向，提高了挖掘机的作业效率。在智能控制技术下，挖掘机在实际施工作业过程中，根据施工实际内容对挖掘机的具体要求，智能控制系统针对实际需求量进行动力系统供应，这有效控制了挖掘机的输出功率，提高了能源使用效率，降低了能源消耗量。在挖掘机使用智能控制技术进行控制操作过程中，也应注意控制技术实际操作中的具体要求。例如，在挖掘机施工作业过程中，充分利用挖掘机发动机系统的油门分档，载符合要求的具体操作下，有助于控制挖掘机的平稳运行，优化挖掘机发动系统的液压燃油配置。
3智能控制技术工程机械控制策略
针对上述两类工程机械设备的使用用途、作业精细度差异，将智能控制技术的控制策略分为两种：一种智能技术操控策略为提高机械设备的工作效率、降低使用能耗；另一种智能技术操控策略为精细化作业施工，施工介质更加均匀。笔者以压路机与挖掘机两种工程机械设备为例，阐述两类工程机械设备在智能控制技术的控制策略上的差异。
3.1压路机的智能控制技术控制策略
在压路机的实际施工作业中，智能控制系统的具体控制方式为：针对作业项目中作业目标的实际质量，智能系统自身调节压路机的使用动能以及对作业效果实时检测，智能计算压路机在各类施工环境、作业目标中的最佳控制方案。在压路机施工作业中，提前输入作业过程中各类参数，智能控制系统在施工前提前计算压路机在作业过程中的各类运行数据，针对各类作业环境以及目标适当切换相应工作模式，自动调节压路机各类参数，如发动机动力系统、振动论的振动频率等部分，以期提高压路机的工作效率和作业质量，降低压路机的使用能耗。在压路机的施工作业中，智能控制技术对压路机整体控制中，最为重要的是对压路机铺层压实作业的控制。在压路机铺层压实作业中，控制系统需要对各方面数据加以整体计算、分析，如对作业环境的温度、沥青料的温度等数据加以分析。因压路机施工作业中，沥青的硬度受温度影响较大，智能控制技术需针对性、实时计算分析，才能选择最佳控制方案进行作业，而这需要智能控制技术的长期技术积累才能做到。在技术储备问题上，我国较之其他工业发达国家，技术储备还相对匮乏，缺少智能控制技术的'实际施工经验。
3.2挖掘机的智能控制技术控制策略
当前挖掘机的智能控制策略细分为两种控制模式，一种为“按劳分配”，一种为“按需分配”。①挖掘机的“按劳分配”智能控制策略。挖掘机在施工作业过程中，智能控制系统根据作业实际对动力的需求，自动调整挖掘机动力系统的输出功率。在挖掘机“按劳分配”智能控制策略中，针对总体作业环境、作业目标，大致分为三种“按劳分配”智能控制模式，分别为：发动系统超额功率控制模式、发动系统标准功率控制模式以及发动系统低成本功率控制模式。在上述三种智能控制模式中，挖掘机的动力系统的输出功率稳定不变，而挖掘机其他组成部分的功率曲线与之相符合。挖掘机的智能控制系统中采用了ESS发动系统转速度传感系统，在挖掘机施工作业过程中，将液压泵的运行参数数据设置为动力系统输出功率相匹配数据。上述ESS技术在挖掘机施工作业的过程中，使得液压泵充分吸收挖掘机的动力系统输出功率，降低了挖掘机的使用能耗。智能控制系统在挖掘机作业过程中，还可以通过对液压泵部位的有效调节，控制、稳定挖掘机动力系统的输出功率，避免挖掘机动力系统出现故障导致的一系列后果。在挖掘机的实际施工作业过程中，传统控制技术在挖掘机动力系统输出功率不符实际作业需求时，需要操作人员人工更改输出功率，这相比于智能控制系统来说，增加了许多不必要的风险，而在操作人员操作不当，未将挖掘机动力系统功率模式调节正确时，也造成了额外的能耗损失，增加了施工成本。挖掘机的“按需分配”智能控制策略。挖掘机按需分配智能控制模式中，采用设备自动运行控制方式。挖掘机动力系统针对挖掘机施工作业过程中实际需要的功率针对性调节挖掘机动力系统的输出功率。在挖掘机“按需分配”智能控制模式中，无需操作人员控制挖掘机的运行，智能控制系统根据计算、分析作业中各类参数数据，切换动力输出功率和挖掘机工作模式。在挖掘机“按需分配”智能控制模式下，相较于传统挖掘机控制模式，挖掘机的动力系统根据作业难度、作业目标具体情况智能调节自身输出功率和工作模式，降低了挖掘机的能源消耗量，节省了人力资源，使得经济性达到最优配置。
4总结
综上所述，从工程机械设备的传统操作模式转为智能控制模式，提高了设备的工作效率，节省了人力资源，降低了设备能源消耗，有效保护了环境资源。在今后的工程作业过程中，将智能控制技术推广开来，在其他智能控制技术尚不成熟的机械设备上针对性推广、研发，早日在各类工程机械设备上建立智能控制系统，提高社会总体生产力。
参考文献：
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