智能控制技術(shù)在工程機(jī)械控制中的實(shí)踐初探

楊 歐，劉 平

（沈陽市裝備制造工程學(xué)校，遼寧 沈陽 110024）

隨著當(dāng)前我國機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，工程機(jī)械需求數(shù)量也在不斷增多。但是，以往的工程控制方法較為單一，作業(yè)效率較低，無法有效地滿足當(dāng)前實(shí)際作業(yè)需求，通過將智能控制技術(shù)應(yīng)用其中，能有效解決這一問題，并保證生產(chǎn)安全。

1 智能控制技術(shù)內(nèi)容

1.1 智能控制技術(shù)的內(nèi)容

智能控制技術(shù)應(yīng)用在工程和機(jī)械控制方面，讓機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行過程中能夠感知外部信息變化，在這基礎(chǔ)上收集信息，通過有效整理來控制智能動(dòng)態(tài)化，保證工程機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行[1]。在實(shí)際控制上，通過智能控制系統(tǒng)能夠及時(shí)獲取外部信息，自身的數(shù)據(jù)感知能力較強(qiáng)。如果外部環(huán)境因子發(fā)生變化，就能夠?qū)崿F(xiàn)局部調(diào)整。與此同時(shí)，將智能控制技術(shù)和工程機(jī)械進(jìn)行連接，還能夠體現(xiàn)智能識(shí)別和思維判斷，從海量數(shù)據(jù)信息中提取出有益數(shù)據(jù)，并及時(shí)將其存儲(chǔ)到控制系統(tǒng)中。比如，人們常見的挖掘機(jī)，就是將智能系統(tǒng)應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中，對(duì)各項(xiàng)液壓數(shù)據(jù)加以識(shí)別，比如輸油壓力、最大力量等，有效掌握手柄位移情況，最大程度上避免因?yàn)楣收隙鴮?dǎo)致的系統(tǒng)無法運(yùn)行。

1.2 智能控制技術(shù)的類型

當(dāng)前，智能控制技術(shù)在工程機(jī)械控制中主要分為3 個(gè)方面，分別是專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)[2]，其中，專家系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)，包括很多行業(yè)方面專業(yè)知識(shí)。在工程機(jī)械控制中，如果操作人員出現(xiàn)問題，那么就能夠從實(shí)際情況入手積極解決。從這一角度分析，專家系統(tǒng)就是針對(duì)大量機(jī)械控制專業(yè)知識(shí)的計(jì)算機(jī)程序，能夠針對(duì)專家的決策加以模擬，從而更好地解決控制上的實(shí)際問題[3]。當(dāng)前，專家系統(tǒng)可以分為直接控制和間接控制，前者是控制仿真專家知識(shí)，后者是控制數(shù)據(jù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是會(huì)用到神經(jīng)元模型，通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則來加以銜接，最后形成智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這一智能控制系統(tǒng)屬于數(shù)據(jù)運(yùn)算模型，是由多個(gè)控制點(diǎn)組成，并且每一個(gè)控制點(diǎn)都屬于激勵(lì)函數(shù)，以此來構(gòu)建正確的邏輯關(guān)系。在正常情況下，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下各個(gè)神經(jīng)元都會(huì)受到指令，然后進(jìn)行傳輸。這一系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工程機(jī)械應(yīng)用上適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠更好地根據(jù)外界環(huán)境對(duì)控制系統(tǒng)加以調(diào)整，主要是通過調(diào)整權(quán)值的方法，以便更好地智能控制。相比于其他控制，自身的自主學(xué)習(xí)、聯(lián)想存儲(chǔ)等能力更加突出。最后，模糊控制技術(shù)在當(dāng)前智能化控制中最為常見，并且具有明顯的特點(diǎn)，在工程機(jī)械控制中模糊控制技術(shù)并不是簡單的數(shù)據(jù)模型，而是更加現(xiàn)代化的語言變量。模糊控制主要是通過附加條件的方法描繪和識(shí)別語言變量，模糊控制技術(shù)還能夠通過模糊算法來記憶控制。從這3 個(gè)方面能夠了解到，智能化控制系統(tǒng)主要是針對(duì)語言輸入加以定量和模糊，以此來推理模糊規(guī)則，最終有效控制機(jī)械。

2 智能控制技術(shù)在工程機(jī)械控制中的應(yīng)用

當(dāng)前，根據(jù)自身使用性質(zhì)，可以將我國工程領(lǐng)域所應(yīng)用的機(jī)械分為兩種，第一種就是在實(shí)際作業(yè)上針對(duì)機(jī)械控制操作要求不高，并且作業(yè)環(huán)境不太理想，其施工荷載也受到變化[4]，那么這類工程機(jī)械在實(shí)際控制上更加注重機(jī)械自身耗能，并且將其施工質(zhì)量作為控制效率關(guān)鍵。第二種就是在作業(yè)上針對(duì)條件和質(zhì)量有著明確要求的機(jī)械設(shè)備，這類機(jī)械設(shè)備在實(shí)際施工中呈現(xiàn)規(guī)范化和均勻性，并且作業(yè)過程中荷載也不會(huì)發(fā)生變化。

2.1 在挖掘機(jī)中的應(yīng)用

當(dāng)前智能控制技術(shù)在挖掘機(jī)中的應(yīng)用，主要是控制功率和負(fù)荷。從負(fù)荷角度分析，根據(jù)實(shí)際工程任務(wù)來分配工作，因?yàn)橥诰驒C(jī)在正常運(yùn)行下發(fā)動(dòng)機(jī)要保持穩(wěn)定，通過智能控制技術(shù)來控制輸出功率[5]。從控制功率角度分析，也是按照實(shí)際需求原則，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率控制和實(shí)際作業(yè)銜接上，能夠保證工程項(xiàng)目挖掘機(jī)的持續(xù)輸出。通過相關(guān)研究能看出，在挖掘機(jī)中應(yīng)用智能化技術(shù)，能有效地提高機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效率。此外，挖掘機(jī)技術(shù)人員還可以根據(jù)機(jī)械作業(yè)負(fù)載情況，通過智能控制來調(diào)節(jié)功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油系統(tǒng)的有效處理。與此同時(shí)，在智能控制技術(shù)應(yīng)用上，還可以調(diào)整機(jī)械設(shè)備的實(shí)際氣門變化，保證作業(yè)穩(wěn)定。在挖掘機(jī)作業(yè)上，工程項(xiàng)目并不需要過多的液壓油。而智能控制系統(tǒng)能夠針對(duì)實(shí)際工作情況，調(diào)整挖掘機(jī)的運(yùn)行速度，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)挖掘機(jī)作業(yè)的智能控制。當(dāng)前，在挖掘機(jī)中ITCS 系統(tǒng)是最為常見的控制系統(tǒng)，這一智能模塊主要是通過對(duì)模糊控制智能識(shí)別，以此來明確挖掘機(jī)的實(shí)際使用類型，并實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效分析獲取到的數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)速率[6]。

2.2 在壓路機(jī)中的應(yīng)用

壓路機(jī)中存在的智能控制技術(shù)有顯示器、傳感器設(shè)備等，在實(shí)際作業(yè)時(shí)很容易受到施工條件的影響，這是因?yàn)閴郝窓C(jī)的加速度無法得以充分控制。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的提升，通過智能控制技術(shù)就能有效地解決這一問題，比如常見的BCM03 智能通知系統(tǒng)，在壓路機(jī)中應(yīng)用這一技術(shù)，能夠識(shí)別數(shù)據(jù)，及時(shí)找出其中存在的問題并有效解決。正常情況下，BCM03 智能控制系統(tǒng)，還能處理復(fù)雜數(shù)據(jù)，利用智能化系統(tǒng)將其傳輸?shù)较鄳?yīng)網(wǎng)絡(luò)中。如果發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)沒有達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，能夠及時(shí)反饋其中存在的問題，這對(duì)于后期設(shè)備維護(hù)有著非常重要的作用[7]。與此同時(shí)，應(yīng)用智能控制技術(shù)能夠及時(shí)反饋所壓路段的情況，這樣就能夠讓相關(guān)控制人員對(duì)其內(nèi)容有效觀察，更好地保證路面的壓實(shí)情況。

2.3 在起重機(jī)中的應(yīng)用

智能控制技術(shù)在起重機(jī)中的應(yīng)用，主要是在深挖、開閉斗等作業(yè)上，更好地保證起重機(jī)設(shè)備受力均勻。所以，在應(yīng)用智能控制技術(shù)上，是從實(shí)際情況入手，充分地了解起重機(jī)的抓斗位置，并以此來實(shí)現(xiàn)開閉斗的有效控制。在這其中為保證起重機(jī)工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，就需要能夠應(yīng)用智能控制技術(shù)來及時(shí)校準(zhǔn)。在作業(yè)中，智能控制系統(tǒng)還能夠調(diào)整抓斗扭矩，以此來有效完成對(duì)各類物料的及時(shí)抓獲。當(dāng)前，在起重機(jī)中應(yīng)用智能化程度控制技術(shù)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備構(gòu)件控制。起重機(jī)中的PLC 和變頻調(diào)速是最為廣泛的控制技術(shù)[8]。在起重機(jī)中應(yīng)用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，會(huì)根據(jù)具體運(yùn)行情況，對(duì)各類構(gòu)件進(jìn)行控制，通過這樣的方法更好地保證設(shè)備自身穩(wěn)定。從PLC 控制技術(shù)角度分析，核心要點(diǎn)是有效保證起重機(jī)自身系統(tǒng)的智能化程度，更好地控制操作的自動(dòng)化。特別是在應(yīng)用PLC 智能控制技術(shù)上，能對(duì)機(jī)械設(shè)備規(guī)格工序和流程加以編制，從而保證起重機(jī)設(shè)備操作標(biāo)準(zhǔn)，并完善智能控制器自身設(shè)備性能，從而保證機(jī)械設(shè)備的正常使用。在一些先進(jìn)的起重機(jī)設(shè)備中，也會(huì)涉及到專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，通過構(gòu)建智能模塊的方法，有效實(shí)現(xiàn)微操作。與此同時(shí)，在起重機(jī)中還安裝一些自診斷系統(tǒng)，這樣就能夠在作業(yè)上有效診斷故障，保證各項(xiàng)參數(shù)的精準(zhǔn)控制。

2.4 在推土機(jī)中的應(yīng)用

一般情況下，推土機(jī)工作環(huán)境較差，而且存在著一定的危險(xiǎn)性。如果操作不合理，就非常容易發(fā)生事故。所以，為更好地保證推土機(jī)作業(yè)效率和安全，可以通過對(duì)智能控制技術(shù)應(yīng)用，以此來有效地解決這些問題。傳統(tǒng)推土機(jī)一般都是機(jī)械設(shè)備和測量人員合作作業(yè)，自身的智能化水平并不高。當(dāng)前，智能控制技術(shù)中的激光智能控制技術(shù)最為常見。這種技術(shù)是通過激光發(fā)射器建立水平面，并結(jié)合推土機(jī)的智能終端，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。此外，激光接收器還能夠充分了解外界環(huán)境情況，有效掌握推土機(jī)的位置，進(jìn)而來實(shí)現(xiàn)智能化控制。與此同時(shí)，在推土機(jī)中應(yīng)用智能控制技術(shù)，能夠改變傳統(tǒng)人工操作方法，并不需要施工人員到達(dá)現(xiàn)場，可以通過智能系統(tǒng)控制進(jìn)行有效控制。

3 結(jié) 語

總而言之，隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程機(jī)械行業(yè)也迎來了發(fā)展機(jī)遇。智能控制技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的有效融合，能更好地提高作業(yè)效率、工程效益。從具體應(yīng)用上能夠看出，智能化手段已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)械發(fā)展趨勢，通過對(duì)工程機(jī)械智能化控制技術(shù)有效地應(yīng)用，就能發(fā)揮其智能技術(shù)作用，解決控制問題。此外，隨著當(dāng)前智能控制技術(shù)的不斷優(yōu)化，也推動(dòng)智能化方向轉(zhuǎn)型，推動(dòng)我國工程機(jī)械領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。