节能控制技术在机械电子工程中的应用

周岩岩

【摘  要】在构建资源节约型社会的背景下，机械电子工程也必须要做到节能化。为此，笔者结合个人在机械电子工程节能控制技术上的研究经验与相关参考文献：，就机械电子工程节能展开粗浅的剖析，提出行之有效的机械电子工程节能控制技术，以供广大同行参考借鉴。

【关键词】机械电子工程;节能控制技术

电子节能控制技术作为一项基于广义节能概念的机械电子工程节能技术，对实现机械电子工程节能化有着十分重要的推动性作用。尤其是近些年来，机械电子工程面对不断提高的高工作性能，低能量消耗要求，做不到节能化俨然已经很难适合现代化社会的生产需求。所以，以下笔者围绕机械电子工程技能控制技术展开粗浅的探讨与分析，以期为突破传统节能控制技术，取得更加良好的节能效果做有意的铺垫。

1.对机械电子工程的节能概述

第一，节能理念的广义概念。机械电子工程运行的终极目标就是在传递、转换能量的过程中，能够实现对外做功的实际效果。由于大部分机械电子工程都是由几个共同协作的运行结构组成，所以对有效功率输出有影响因素的是：在功率不同之间的相互合作及其传递的过程。因此，当前人们往往都将节能控制技术的主要关注焦点放在了供需双方的共同合作以及传递环节之上。机械工程在单位时间内完成的工作量是工作效率。而矛盾恰恰就出现在工作效率与节能之间，也就是说性能的提升也就意味着要以另一方需求降低为前提条件。所以，比较消耗的能源数据之时，必须要保证其能够等同于工作效率。

第二，对机械电子工程的功率流程分析。机械电子工程的运行过程也就是其所转换的能源对外做功、传递的过程。因此，在功率流程的研究过程中充分借助能量实施分析，可谓是开展机械电子工程节能研究的一个重要步骤。以下笔者即以动力主要来源为柴油机的机械工程进行举例分析。柴油的化学能就是柴油机机械工程的主要动力来源所在，其可被转化为可输出的机械能。就转速转矩方向来说，通过调速喷油和电控的控制技术来改善优化柴油机的能量消耗特征及其动力特点是目前选择的主流方案。这是因为液压泵会吸收掉柴油机输出的机械性能，并将其转换为液压能。而就压力和流量方面来说，通过恒定功率，切断压力，正流量的控制技术来优化改进液压泵的能量消耗特征及其动力特性是目前的首选方案。这是因为柴油机与液压泵分别是能量的供应方与能量的需求方，为此就必须要改进他们之间的供求关系，可采用控制液压以及发动机功率极限荷载等手段对动力特征与能源消耗特点实施改进。而液压能够吸收液压泵传递出来的能量，并通过调节液压系统的压力、流量、方向，给对应的运行结构输送相应的压力与流量，通过LUDV技术最大限度的消除在并联回路上的负荷差异、分配流量，通过控制负流量或者控制负荷傳感的方法来改善优化他们之间的供给与需求的关系。

2.机械电子工程节能控制技术

传统的节能控制技术在局部改善方面已经体现出了十分良好的应用效果，但是为了获得更为良好的节能效果，就必须要在传统节能控制技术的基础上再次实施突破。如，对固定功率配置实施改善，实现机械功率配置的动态化;在操作方式之上建立工作效率管理系统，使操作者的造作目标能够具有更加清晰的方向;选择识别技术在操作方式之上设立相对应的功率动态配置系统。

第一，实施全电控节能控制技术。对于机械电子工程系统而言，通过电比例液压泵、电比例马达、电比液压阀以及电控喷油柴油机能够共同组成一个利用全电控实施作业工作的传动系统。正是因为，采用的转换原件和功率输出装置全部电控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升，也就进一步实现了智能控制的高级化以及感知的进一步深入化。同时，由于软件完全承担了系统的控制功能与专用功能，操作者也就可以结合实际的操作情况对运行之中的参数进行在线控制与在线调节，实现柔性参数配比，从而使全局节能效果得到有效的提高。

第二，分布式节能控制技术。对全电控的功率系统，尤其是全电控的液压系统的建立，相应系统的压力信号需要被控制程序进行处理，这也就是一种非常高的要求对控制系统的响应速度，这种对压力信号进行及时处理的需求，凭借当前的机械工程控制器的技术水平来说还无法完全满足。要满足对各种数据、信号处理速度的硬性需求，就要研制专用的以总线为基本的液压阀控制器、发动机控制器和液压泵控制器，高速总线与每个控制器相互连接，建立一种以总线为基础的分布式节能控制系统，达到节能的目的。发动机的喷油量由发动机控制器依据操作者的指令和发动机的运行状态，与此同时，将与其有关的数据传递到总线，其他控制器的指令也可以在总线上获取;参照液压泵出口的压力信号，液压泵控制器可以调节其排量信号，总线接收相关数据，并且接受其他控制器的控制命令;操作者的操作命令由液压阀控制器接收，并且依据命令对液压阀进行控制，发送相关数据到总线，同时通过总线接受其它控制的控制命令。这种以总线为基础的分布式控制系统，对信息的傳输和处理速度的控制都有了特别大的提升，分布式节能控制技术的应用，可以对全电控功率系统的控制需求给予满足。

第三，全局节能控制系统。对机械工作性能的增强、能耗的降低来说，全局节能的意义重要且深远。把外界的负载和整个机械工程进行研究，才可以建立全局节能控制系统，并且要将作业效率、传统的节能控制技术和协同控制的多个执行机构设置为节能目标，才能够取得节能效果的最大化。对于简便的定量分析节能效果，全局的节能标准可以定义如下：全局节能标准=有效对外做功/（工作时间*耗油量）=有效功率/耗油量。该定义对协同控制的多执行机构、作业效率和传统化的节能控制技术多方面的内容均有考虑，对机械工程的特性评价也较为全面。划分为三个目标有助于全局节能目标的实现，目标即传统节能目标、工作效率目标和协同工作目标。每个目标都可以在自身的基础之上细分成为系统目标，元器件目标和小部件目标，控制机械工程中的各个部件的工作效率情况，能源消耗情况和协同工作情况，实现全局节能的目的。

将电子节能控制技术应用到机械电子工程之中，对进一步节省机械电子工程的能耗而言有着至关重要的作用。尤其是在大力倡导构建资源节约型社会的今天，如若机械电子工程无法做到节能化势必难以满足现代化生产需求，势必会被社会所淘汰。因此，在今后的研究工作上，还必须要加强对节能控制技术的研究与探讨，做好在传统节能控制技术基础之上所进行的改良与突破，从而开辟出一条行之有效的节能技术突进，使节能目标得以顺利实现。

参考文献：

[1]陈佳盼.机械电子工程节能控制技术研究[J]科技创新与应用.2017-03-28

[2]吴哲.工程机械电子节能控制技术研究[J]电脑迷.2017-04-15

[3]杨文刚.工程机械电子节能控制技术研究电器控制设计要诀[J]工业设计.2015-10-20

[4]刘茂福;曹显利.工程机械电子节能控制技术研究[J]机床与液压.2011-07-28

（作者身份证号码：130625198601064946）