智能控制技术在工程机械控制中的应用探讨

蔡旺林

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

一、智能控制系统的概述及特点

随着我国科学技术的发展，人工智能科技的大力推广，以人工智能技术为依托，出现了很多新的科学技术，其中智能控制技术就是其中之一。所谓智能，就是要以人为主体，以满足人类的思想为服务目的，所以智能控制也是通过对人的需求进行分析，提供相应的服务。智能控制技术除了对人工智能的依托外，其中自动控制系统也是其重要组成部分，自动控制系统在进行生产操作时中，可以听令于人工智能，并能在指令的控制下做出相应的反馈。除此之外，智能控制技术中也包含了统筹学，其目的就是为了能在生产过程中使生产技术更加科学，更好地服务于人们的生产和生活。由于智能控制技术在整个生产过程中的运转是靠智能机器完成，不需要工作人员进行操纵，所以该技术在生产和生活中给企业和个人都带来了很大的便利，给人们的生活提供了更高品质的体验。在如今经济快速发展的时代，智能控制技术已经融入到了我们生产和生活中的每一个角落，同时完美解决了传统技术在企业生产中经常出现的很多不可控问题，有效提升了企业的市场竞争力。

二、工程机械智能化研究的主要内容

（一）工程机械对信息的识别

（1）超声波传感技术。技术原理方面，通过声波发射器发送声波，沿途传播，到达目的地后该部分声波因传播受阻而返回，由超声波接收器采集，根据声波的往返时间以及传播速度确定待测物的距离，如图 1 所示。（2）激光扫描技术。以光的反射原理为依托，实现对距离的检测，相比之下，激光扫描技术的作业精度更高，所得数据可更为有效地反映实际情况；但也存在局限之处，即对检测环境提出较苛刻的要求，若测量路径中的粉尘含量增多，激光的传输速率将大幅下降，所得结果偏差较大。（3）图像处理技术。现阶段，图像处理技术取得初步的应用成果，但其发展速度相对较慢，原因在于以该技术为核心的配套技术尚未成熟。一方面，需要应用高精度、高稳定性的传感器；另一方面，对数据的采集及处理提出较高要求，需要兼顾效率和质量的关系，技术研发过程中存在诸多技术瓶颈。（4）自动化识别技术。以智能传感系统为核心，可全方位监控工程机械的运行状态，采集其在运行轨迹、速度等方面的信息，全面整合至智能化控制系统内，再由计算机展开分析，生成反馈指令，促使工程机械做出特定的操作，达到智能化控制的效果。

图1 超声波传感器的应用原理

（二）工程机械对环境的适应

工程机械的运行环境复杂，易遇到诸多不确定因素，随着施工环境的改变，工程机械需在极短时间内自适应地做出调整，否则易出现工期延误、质量下降等问题。在智能控制技术的驱动下，工程机械对环境的适应水平有所提高。导航系统集传感器、编码器、回转仪等于一体，经过检测与分析，高精度调控工程机械的运行参数，以保证实际机械运行参数可以与作业环境达到相适应的状态，减小外部环境所造成的不良影响。

三、智能控制技术在工程机械控制中的应用实例分析

（一）智能控制技术在压路机中的应用

以工程施工要求为导向，初步设定压路机的运行参数，随着工程活动的开展，在既定参数的基础上做出优化，包含设备行进速度、振动频率等方面。在路面工程施工中，若实际压实度未满足要求，智能控制系统将感知并调整，引导压路机转变工作模式，例如加大振幅和频率，按照优化后的方法操作，直至满足要求为止。压路机的运行参数中，振动频率的调整建立在压实对象软硬程度的基础上，根据被碾压物的实际情况调整频率，以便在经过特定碾压遍数后可提高被碾压物的压实度。智能控制技术在压路机工程机械的应用中，BCMO3 系统颇具代表性，其能够全面采集压路机的运行信息，传输给计算机，由特定的程序展开分析，若存在偏差则采取针对性的控制措施。通过智能控制技术的应用还可减轻后续维护与保养的工作量。若压路机的实际运行时间超过设定值，显示器发出提醒，告知工作人员应当暂停压路机的运行，按规定做好维护与保养工作，通过该机制的应用可从源头上规避压路机的质量问题，避免大修情况。此外，若压路机运行阶段存在异常，显示器也将呈现出故障信息，技术人员可在信息的引导下展开深入分析，采取针对性的处理措施，尽快使压路机恢复正常运行状态。

（二）智能控制技术在挖掘机中的应用

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；（2）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。该挖掘机动力系统的输出功率在以上三种智能控制方式下均可保持不变，且该挖掘机其它部件的功率曲线与其基本一致。该智能控制系统采用了 ESS 发动系统转速度传感器系统，挖掘机在工作时会将液压泵的工作参数设置为与动力系统的输出功率相匹配的数据。在挖掘机施工作业中采用上述 ESS技术，可以使挖掘机动力系统的输出功率被液压泵充分吸收，极大减少挖掘机的能源消耗量。另外，为避免因动力系统失效而造成的一系列后果，可对液压泵进行调节，进而控制和稳定动力系统的输出功率，使动力系统始终保持在有效输出状态。当挖掘机动力系统的输出功率不能满足实际工作要求时，传统的控制技术需要操作者手动改变挖掘机的输出功率，相对于智能控制系统而言，增加了许多不必要的风险，同时由于操作者操作不当，没有对挖掘机动力系统的功率模式进行正确调整，也增加了能源消耗和施工成本。在挖掘机按需分配的智能控制模式下，设备采用自动运行的控制方式，不需要操作者对挖掘机的运行进行控制，因为该动力系统可根据施工的实际需求功率有针对性地调整动力输出功率，根据作业中各种参数数据进行计算分析，实现动力输出功率与挖掘机工作模式的切换。与传统的挖掘机控制方式相比，该智能动力系统可以针对作业难度和目标的具体情况，对自身的输出功和工作模式进行智能调节，不仅能减少能耗，还可以节约人力，达到了最佳的经济效果。

结束语

综上所述，智能控制技术持续深化，其在工程机械领域的应用效果也逐步显现，在维持工程机械的稳定性、提高工作效率、减轻人员工作量等方面均有较好的效果。希望本文所提内容可为同行提供参考，以促进智能控制技术的发展，发挥出其在工程机械领域的应用价值。