智能控制技术在工程机械控制中的应用

杨卓霖

智能控制技术在工程机械控制中的应用

杨卓霖

（中国铝业股份有限公司广西分公司，广西 平果 531499）

随着5G时代的全面来临，物联网的新型自动控制系统也在工程机械控制中的重要性受到关注，同时，智能控制技术在其发展领域和其他领域都有着广泛的推动空间以及适配性。文章针对智能技术的当前发展趋势以及现阶段智能技术的发展领域做出了详细的阐述，并为未来机械发展方向做出一定阐述和分析。

智能控制技术；施工机械控制；物联网

引言

为了更加切实地研究智能控制技术，在机械控制中的适配度以及适配方向，更多的大型设备以及工厂加工趋势有相当一部分倾向于使用自动化技术以及智能控制技术，这项技术在基本统一的过程下都属于工程机械控制的一部分，同时，也在工程机械控制中占据相当大的一部分，随着人工使用以及人工数量的减少，大量的自动化进程以及数据和云端处理技术的涌入，使得智能控制技术也在更多的领域有了一席之地。同时，随着5G时代的来临，更多的技术支持以及先进的互联网工业，为自动化系统进程以及工程机械智能控制系统带来了更多的可能性。目前我国有很多高校及一些职业学校，将自动化的控制技术伴随着互联网技术发展的理论知识和专业学习实践融入到了课本当中，这就为人员的培养和人才的发掘奠定了一定的基础，在这样的试配环境下，切实保障了工程机械智能控制的发展和壮大。

1　工程机械专用控制发展趋势

在不久的将来，全世界对控制器的需求将以每年12.3%左右的复合速度增长。控制技术的发展，安全、高效、创新、便捷、差异化、远程信息处理技术是未来的发展方向。安全控制器体现在硬件、软件和硬件的安全开发过程中。最后，将该控制器应用于工程机械中，实现了设备的执行功能和监控功能。未来的发展趋势是采用两个控制器，一则负责执行工程机械的任务，二则负责监测设备的状态。当设备出现故障时，监控控制器可及时切断电源，以保证设备的安全。在欧洲，大多数工程设备都需要达到SIL2（安全等级2）标准，包括硬件可靠性计算和评估、软件可靠性评估、文件管理和设备开发过程安全评估等。

工程技术的专业控制在近些年来的发展趋势不断上升，工程机械作为最普遍的工程操控系统和大型设备的辅助系统，一直以来都备受人民的关注。随着军工企业的民用化，更多的科技和信息化技术涌入到工程机械专用控制发展中，使得它在近些年来发生了翻天覆地的变化。同时，专用控制的监测设备和相应的设备安全保障系统也在不断完善，随着国际和国内的大趋势、大循环不断发展，更多的标准也趋向于统一化，包括硬件可靠性和可实用性都有了与日俱增的强度和伸展度。同时，更多的机械和信息化技术的运用，也使得工程机械专用控制的难度不断减小，使得更多的非专业人士也可以参与其中，从事监察和管控的工作，也使得工程机械专用控制的用人资源方面得到简化。如今，工程机械专用控制技术不断推广，已达到全国工商产值行业76.5%的覆盖面积，这大大增加了工程机械专用控制的可实行范围，也保障了其自动化和标准化的发展空间。

2　开源实施以太网PowerLink技术应用开发

同时物联网的时代到来，更多的未来工程机械实现了智能化，更多的操作变得更加简单，但功能更加复杂，对网络的可靠性和开放性提出了更高的要求。我国唯一的实时以太网系统就是PowerLink[1]，它在更强的互联网技术支持下，实现了产品开发周期短、开发风险小、100%互操作、现成的开源配置的性能。PowerLink可以实现分散控制和集中控制，满足现场与现场的直接通信。倍增，网络中的节点可以有不同的周期：考虑设备速度慢，减少网络负载，支持更多的设备在不中断系统的情况下，可以真正实现热插拔：网络灵活，选择自由。

PowerLink技术发现与发展直接促进了电机一体化工程中更多智能控制技术在工程机械应用中的发展空间，拓宽了只能控制技术在工程机械控制中的领域。实现了5G技术在智能控制技术上的突破，真正意义上实现了5G技术在工程机械控制的开发和利用。同时，自动化技术的提出和应用，也保障了短期时间内工人人员技术需要数量也从占比86.23%减少到76.54%，保障了质量的同时也保障了一定的效率。传统意义上的自动化机械往往出现了大规模的更新，更新系统和相对应的插件附件，对于一定企业来说是一笔不小的支出，同时这样的更新并没有为之后的工作带来极大的帮助，系统故障或者缓慢，系统服务经常出现问题，对于人工控制来说，更具有不确定性。因此，互联网自动化技术的出现，大大减轻了操作难度和专业性，使得更多的人对于这项技术有了更多的操作可能。

3　智能控制技术在工程机械控制中的应用分析

3.1　智能控制技术在数控领域的应用

在相当一部分机电一体化工程中，数控机床设备在积极应用先进的智能控制技术方面起着重要作用，而数控机床设备不仅大大提高了设备的效率，而且大大提高了精度。传统的数控机床缺乏先进的科学技术思想，导致产品精度较低，而先进的智能控制技术在数控机床的生产加工可以有效地解决机床控制系统中的RISC CPU芯片，使产品具有较高的合格率[2]。具体而言，先进的数控机床设备智能控制技术，主要有以下几个方面：第一，机床振动主动控制，借助于智能控制技术。第二，将智能控制技术应用于数控机床，可以有效地提高数控机床的安全性和智能性，有效地避免了数控机床在实际操作过程中各部件之间的相互影响。最后，在数控机床设备中应运智能控制技术，使智能控制系统能够安全、规范地控制数控机床，保证机器运行的稳定性数控机床设备。

3.2　智能控制技术在机器人领域的应用

目前，随着我国科学技术的发展，智能机器人的研究与开发越发先进，在更多的领域都有了发挥的空间和适配的机械。智能控制技术在机器人领域的应用主要体现在以下方面：第一，能够实现对VGA机器人多个传感器的有效控制，智能控制机器人的传感器以及VGA系统的内容，可以更快速、准确地接收系统发送的数据信息和命令，控制技术可以控制机器人的行走。第二，将智能控制技术应用于机器人控制系统中，实现对行走路径的控制，可以实现对机器人的动态控制，使机器人控制系统运行更加准确、及时。第三，应用智能控制技术可以有效地控制机器人的运行环境。通过对模糊控制系统和专家控制系统的改进，实现对操作环境的定位和监控，实现了有效的控制。最后，应用主动智能控制技术可以实现机器人运动和姿态的主动控制。例如，机器人可以控制手臂的位置，使其更加协调和规则[3]。

3.3　智能控制技术在超声波传感领域的应用

超声波传感领域是一种以超声波技术为主进行的短距离传感的现代化技术手段。智能控制技术在超声波传感领域的应用，主要是基于现在工程建设的复杂环境中，通过智能控制技术，使超声波传感技术的应用更加方便，降低了在特殊环境中距离测量工作的难度，提高了测量准确性，尽可能降低机械控制造成的误差。因为在特殊环境中进行的距离测量工作，将会花费较多的人力和物力，并且数据的准确性得不到保障，不利于提高工程建设的进度，而且也会造成工程机械的控制难以精确。所以，通过智能控制技术在超声波传感领域的应用，可以更好地提高在特殊环境中距离测量的精确度，一定程度上减少了施工团队，环境测量所需的人力物力还保障了测量数据的精确度，有利于推动建设工程的进行。此外，超声波传感技术能够在机械工程控制系统中发挥较好的作用，不需要额外的操作，智能系统便会根据已设定的算法进行距离测算，解决了传统工程机械控制系统精确性不高的问题，改善了人工下人为因素引发的不良情况，促进了工期的完成。

3.4　5G时代的全面来临

随着我国科技力量的不断发展，突破了国外长期监制和管控实现了智能控制技术的全面突破，达到了物联网时代。这一发展是跨时代的，也是为更多的机械发展和行业关联提出了更多的可能性。5G时代的来临，不光代表着高速流量的发展和更多的信息化技术提升，同时，也代表着自动控制技术和智能机械化发展更加精确和持久。在5G时代到来之前，4G的网络往往相对来说更加缓慢，导致了大量的物质和信息流通不畅，对于智能机械科技方面也仍有不足。大量的信息数据堆积，累加流通缓慢也致使更多的机械方面在自动化进程当中难有大发展。如今，随着5G时代的全面推广，这项技术在中国实施全面的商业化，这超前的发展计划直接推进了我国机械智能科技的发展，同时也代表着更多的智能科技和智能AI的崛起。

表1　智能控制技术应用效益表

表1是近年来智慧控制技术在工程机械控制中的应用与缺失进行对比的效益表，根据图表可以发现将智慧控制技术运用在工程机械控制中，所带来的效益有了一个明显的提升。在未添加智慧控制技术时没企业员工的工作效率为75.2%，然而在添加了智慧控制技术应用之后，工作效率相比之前增加了11.1%。另外，在工作人员的经济收益、相对收益、安全风险降低程度分别增长了4.4%、7.02%、4.02%，另外在技术维修成本及单位生产价值上相对以前都各自增长了105991、700000，如此可见，智慧控制技术的应用明显的带来了更大的收益。图1是2019年至未来6年内的全球智能座舱域控制器市场出货量的统计及预测情况，从图中足以看出，智能控制技术在未来呈逐渐增长的发展趋势，带动全球智能座舱域控制器市场出货量也呈直线上升，足以可见智慧控制技术对各领域的重要性。因此，应该加强智能控制技术在工程机械控制中的应用，为我国的经济发展以及科学技术的研发贡献力量。

图1　2019－2025年全球智能座舱域控制器市场出货量统计情况及预测

4　智能控制技术在工程机械控制中的应用效果

4.1　智能控制技术在压路机中的应用效果

压路机的工作和调配相对来说是更加简易的方向，比较单一，操作系统也比较简单，这样的情况下，就需要智能控制技术，在人工控制的情况下进行介入，不仅能保证压路机的高效工作顺利，同时也可以实现压路机工作的更加准确，其控制实现方法包括以下不同的方向。首先是结合工程机械作业的具体目标，从目标出发，保证施工质量的高效以及可发展方向。目标的切实保障不仅能够节省工程的资金流动，同时也能大大减轻工作量，节约更多的宝贵工作时间。其次，通过合理调整轧辊的动能及相关运行参数，可以对轧辊的结构进行全面监控。然后，通过对施工现场条件和运行目标的综合分析，有助于确定最佳的控制方案，如压路机的过程控制，以保证控制技术的应用。为了使压路机的施工过程达到智能化，需要结合实际情况，在系统中预先输入一系列参数。同时，利用智能控制技术，综合考虑设备运行过程、工作环境和工作目标，可以自动调整系统的相关参数，也可以通过改变等相关工作，确保轧辊始终保持高工作效率。最后，通过对路基压实机工作状态的分析，重点介绍了智能控制技术在路基压实机工作压力控制中的应用，智能控制系统需要分析工作环境温度和沥青混凝土温度等基本数据。

4.2　智能控制技术在挖掘机中的应用效果

智能控制技术在挖掘机中的应用，工程机械的控制效果主要实现在挖掘机的负载功能和挖掘机的动能控制两个方面采用智能控制技术，可以有效地提高挖掘机的专用控制效果。考虑到挖掘机各部件之间的相互作用，如共同驱动负载系统和动力输出系统，只有在挖掘机保持稳定输出功率。因此，为了提高智能控制系统在挖掘机控制中的应用效果，必须明确系统与各部件之间的内在联系。在智能控制技术的框架下，挖掘机自身的动力输出系统可以根据实际工况的不同实现对动力的需求，从而大大降低了挖掘机操作挖掘机。按劳分配模型为了进一步提高挖掘机的机械控制效率，需要根据实际情况对不同的控制方式采取具体措施。根据作业分配控制模式，结合施工过程中的实际能源需求，通过对挖掘机动力系统输出功率的合理调节，对智能控制系统提出了要求。从而达到降低运行成本的目的。从综合的角度出发，根据工作分配模式，分析了企业的区位环境。

5　结束语

综上所述，随着工业的快速发展，对工程机械控制工作的要求越来越高，在这种情况下，应该积极创新和完善工程机械控制模式，应用目前先进的智能控制技术，在有效解决工作中存在的一系列难题的同时，提高了工作效率，促进了工程机械智能化、高效化控制领域的发展。智能控制技术在压路机以及挖掘机中的应用，能够更好地提高我国施工工程工作质量和效率，推动施工工作向智能化、自动化、数字化方向发展，不断提高我国施工自动化水平。此外，在未来的发展过程中智能控制技术能够满足工程机械在控制上的不同需求，更好地提高工程机械控制系统的灵活性，解放传统人工控制的工作压力，促进工程机械控制设备向现代化技术水平产品前进。

[1]李艳娜. 智能控制技术在工程机械控制中的应用研究[J]. 产业科技创新，2020(35): 108-109.

[2]薛知言. 智能控制技术在工程机械控制中的应用研究[J]. 南方农机，2021，52(18): 143-145.

[3]王帅，陈朝阳，汤华炬. 智能控制技术在工程机械涂装自行小车上的应用[J]. 电镀与涂饰，2020，39(4): 216-219.

Implementation Countermeasures of Intelligent Control Technology in Construction Machinery Control

With the comprehensive approach of the 5G era, the new automatic control system of Internet of things has also received its due status and absolute attention in the control of construction machinery. At the same time, intelligent control technology has a wide promotion space and adaptability in its development field and other fields. This paper makes a detailed judgment on the current development trend of intelligent technology and the development field of intelligent technology at this stage, and makes a certain exposition and analysis for the future development direction of machinery.

intelligent control technology; construction machinery control; Internet of things

TP27

A

1008-1151(2022)08-0001-03

2022-04-29

杨卓霖（1988－），广西玉林人，中国铝业股份有限公司广西分公司生产技术部助理工程师，研究方向为金属冶炼。