智能控制技術在工程機械控制中的應用

錢甦陽

摘要：本文闡述了當前我國常見的集中職能控制技術，分析研究了智能控制技術在工程機械控制中的具體應用，給我國工程機械控制體系的發展帶來了較多的參考與借鑒。

關鍵詞：智能控制技術;機械控制;模糊控制

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）11-0015-02

當前我國很多工程機械的自動化水平都在不斷提高，因此對于智能控制的需求也顯著提高。在這種情況下，如果能夠將各類智能控制技術跟工程機械結合起來，那么就能夠顯著提高我國工程機械設備的智能化水平，同時也可以較好的解決當前傳統數學方法無法解決的問題，有效提高各個工程機械設備的自適應能力，并顯著提升工程機械的運行效率。在這種情況下，就有必要深入全面的分析與探討我國工程機械的智能控制技術應用，能夠顯著提高我國工程機械智能化控制的水平。

1 常用的幾種智能控制技術

1.1 專家系統

專家系統是一個智能計算機系統，整個系統之中囊括了很多專家水平的知識與經驗，同時也可以站在專家的角度來進行各類知識的解答，并處理很多專業領域中的難題。從這個角度來看，專家系統也是一個融合了大量專業知識與經驗的程序，同時也能夠模擬人類專家的決策，處理那些需要行業專家才能夠解決的各類問題。目前專家系統主要分為直接和間接兩大類，具體如圖1所示。其中前者主要是直接模仿人類專家的知識與技能，而后者則是通過控制器參數調整來保證專家系統處于正常運作狀態。

1.2 人工神經網絡

人工神經網絡借鑒了神經元模型，并通過相應規則來進行連接，最終形成一套并行信息的網絡結構。這種智能控制體系也是一種運算模型，由大量的節點連接而成，并且每一種節點都屬于一種激勵函數，最終展現了一種邏輯策略的表達。在整個神經元網格體系中，神經元都會接受前一級輸入，并進行傳遞，整個網絡的結構相對來說也比較簡單，各項功能也可以得到較好的實現。人工神經網絡體系具有較好的適應性，能夠根據環境的變化來進行調整，從而改變整個系統的行為，具體調整方法主要是對權值進行改變，最終實現智能控制。相較于其他智能控制來說，人工神經網絡具有自學習、聯想儲存、高速化解等能力，具有較高的使用空間。

1.3 模糊控制技術

在工程實際應用過程中，模糊控制已經成為了一種常見的控制技術形式，同時也具有三個方面的特點。（1）這項智能控制技術在控制過程中所使用的并不是傳統的數學變量，而是語言變量。（2）模糊控制主要使用了附加條件的方式來描述變量關系。（3）這種智能控制技術也使用了模糊運算法則來進行推理，具體運作流程如圖2所示。可以發現，整個智能控制體系主要是通過對輸入語言進行量化和模糊化，并利用模糊規則進行模糊推理，最終就能夠形成定量化的輸出結果。

2 智能控制技術在工程機械控制中的具體應用

在當前我國已經投入使用的各類工程機械中，基于機械本身的應用目的主要可以將其分為兩大類[1]。第一大類就是不過度要求機械本身操作和使用質量，并且作業介質通常存在不均勻性，施工載荷也在發生顯著變化。這類機械在運作過程中主要看重機械本身的能耗和工作效率，并且也會將其作為主要的性能指標。第二大類就是對于施工質量有著明確要求的機械設備。這類設備在施工作業過程中的施工介質通常都比較均勻，并且施工負荷相對來說也比較穩定。而下面所說的挖掘機、壓路機和起重機也分屬這兩類設備。

2.1 挖掘機智能控制技術的應用

目前我國針對挖掘機的智能控制主要有兩種方法，即負載控制和動力控制。其中前者主要是讓發動機保持一定輸出功率，而負載系統則會對動力輸出進行調節，具有顯著的按勞分配特征[2]。而后者則是讓發動機結合挖掘機的實際工作現狀，并針對性的提供相應的動力輸出，具有顯著的按需分類特征。

在挖掘機機械設備中貫徹使用智能控制技術，能夠顯著提高機械設備的運作效率。在使用了這項技術以后，相關技術人員就能夠根據挖掘機在實際工作過程中的負載情況，來有意識的調整主泵輸出功率，并合理調節機械設備的燃油量。不僅如此，在貫徹使用了這項技術以后，還能夠在挖掘機的油門部位布設較多的檔位，提高機械設備運作過程中的平穩性。這樣以后，如果挖掘機在運作過程中不需要過多的液壓油量，那么智能控制模塊就會顯著降低挖掘機自身的轉速，實現對挖掘機的智能控制。在當今我國挖掘機智能控制技術體系中，ITCS系統是非常重要并且應用比較廣泛的控制系統。這個系統主要利用了模糊邏輯的相關理論，來識別挖掘機的施工作業類型，并對發動機的運作來進行全方位的監控，并基于識別情況和分析結果來調整發動機的具體轉速。這個智能控制系統能夠在低負荷的環境中調整挖掘機的轉速，并保證挖掘機的各項施工作業具有較高的精準程度。除此之外，這個智能控制系統能夠針對各項信息進行遠程輸送，并能夠立足于互聯網系統來獲得挖掘機設備的實時工作信息，給智能控制提供良好的外部環境。

2.2 壓路機智能控制技術的應用

在當前我國投入使用的各個壓路機機械設備中，對于智能控制設備的使用也比較常見。事實上，早在上個世紀八十年代的時候，智能控制設備就被用在壓路機機械設備中，其主要功能就是智能測量[3]。壓路機在實際施工過程中，振動輪的加速度跟其施工土壤情況息息相關。當土壤硬度比較大的時候，壓路機振動輪的加速度就會不斷增加，反之亦然。而在當今時代背景下，壓路機的智能控制技術的主要體現就是BCMO3系統。在使用這個智能控制系統以后，壓路機在運作過程中的各類實時信息以及壓路機設備本身的各類參數，都會被傳遞到微機客戶端中。而相關技術人員則可以通過客戶端來對壓路機設備的實時運作現狀進行全方位的分析，及時做好設備運行的適時調整。而將這項智能技術跟壓路機相結合以后，不僅可以實現對設備的智能控制，同時也能夠使得設備的保養與維護工作變得更加規范化與體系化。

2.3 起重機智能控制技術的應用

在起重機設備的智能控制方面，核心內容就是深挖、開閉斗等內容，最終能夠實現整個設備的受力平衡。因此在貫徹智能控制技術的時候，也應該實現對起重機抓斗位置的實時觀測與記錄，同時也要實現開閉斗的智能化控制[4]。為了提高各類數據的精準性，智能控制體系中也應該包含對于抓斗的位置信息修正與校核。在這個過程中，自動控制還應該做好抓斗力矩的良好實現，較好的實現各類物料的精準抓取。在起重機設備的智能控制體系中，可以考慮使用變頻調速和PLC來實現控制效果。簡單來說，就是在起重機設備中安裝變頻調速體系，根據設備運作的實際情況來實現機械設備內部各個構件的變頻調速，提高設備運作的穩定性。而PLC技術的使用則能夠顯著提高整個控制系統的智能化，實現各類操作的自動運作。特別是PLC技術本身就能夠結合起重機的各項工序來進行科學編碼，不僅能夠使得各類設備操作變得體系化與規范化，同時也能夠基于設備自身性能與載荷承受范圍來完成設備智能控制，提高設備的使用壽命。在一些先進的起重機設備中，也借助于模糊控制器和專家系統來構建整個控制系統。這項系統在接收到起重機操作指令的時候，能夠將其徹底的數據化，并進行定量處理，最終實現起重機的微操作。還有一些智能控制設備還安裝了自診斷系統，能夠基于自身運作狀態來進行故障診斷，最終實現對各項參數的測量與審查，明確設備自身的可靠性。

3 結語

綜合來看，智能化已經成為我國當代工業機械的重要發展方向，因此各類智能控制技術也能夠得到較好的發展。這也需要我國工程機械在創新發展過程中能夠積極融入各類智能控制技術，同時還可以基于智能控制來建立相應的數學模型，并基于具體工程機械來選擇最優的智能控制方法，處理好工程機械中的各類不確定問題。如此，工程機械的智能化水平就能夠在后續發展中不斷提高，并能夠促進各類智能化控制技術跟工程機械本身較好的契合，促進我國整個工業體系的長遠發展。

參考文獻

[1]劉學昌.智能控制系統在工程機械上的應用[J].工程機械文摘，2017，（2）：76-77.

[2]趙漢滋.計算機智能控制技術在工程機械領域中的應用研究[J].中國設備工程，2017，（4）：153-154.

[3]周武強，李敬偉.計算機智能控制技術在工程機械領域中的應用研究[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016，（17）：30-31.

[4]李東艷，趙慶松.工程機械智能控制技術研究[J].河北農機，2016，（8）：53+55.

Application of Intelligent Control Technology in Construction Machinery Control

QIAN Su-yang

（Yangzhou Wanfang Electronic Technology Co.， Ltd. ， Yangzhou Jiangsu? 225006）

Abstract：This paper expounds the common centralized function control technology in our country， analyses and studies the specific application of intelligent control technology in construction machinery control， and brings more reference and reference to the development of construction machinery control system in our country.

Key words：intelligent control technology; mechanical control; fuzzy control