摘要：工程机械的智能化控制直接关乎机械设备的作业效率和安全可靠性，随着科学技术的不断更新迭代，智能化控制技术逐渐成为工程机械控制的“主战场”，无疑对提升工程机械自动化控制水平和延长机械设备运行寿命具有重要作用。智能控制技术包含了专家系统、人工神经网络、模糊控制技术等子控制模块，需结合不同的作业条件和设备属性，因地制宜地在工程机械控制领域应用。笔者以推土机、压路机、挖掘机、起重机等机械设备为研究对象，系统解读了智能控制技术的本质内涵，以此为契机，阐述了智能控制技术在工程机械控制中的创新应用，旨在助力我国工程机械领域的高质量发展。
关键词：智能控制技术；工程机械控制；应用
0引言
随着我国机械制造业的高速发展，工程机械需求数量不断攀升，但是以往工程机械控制方式显然无法满足复杂的作业环境，且作业效率低，无法满足行业发展需求。现阶段，社会群体逐渐将目光转向智能控制技术，其在工程机械控制中的创新应用，有助于提升机械作业效率，且能显著减少安全事故[1]。当前，工程机械控制领域的“智能化”，主要是借助智能设备将诸多信息因素进行整合和分析，比如物料、机械运转、现场人员、自然环境等，在此基础上，控制人员有效识别工程机械的运行参数和状态。若出现异常就会及时报警，最大限度保证机械设备的智能化水平。现阶段，智能控制技术在工程机械控制领域中的应用主要集中在推土机、压路机、挖掘机、起重机等方面，智能控制技术显著提升了工程机械智能化和自动化水平，极大地提高了机械使用寿命。与此同时，智能控制技术和工程机械控制的深度融合，有助于缓解控制操作人员的工作强度和压力，实现信息数据的智能化采集、处理及分析，从而做出最佳的决策。
1智能控制技术概述
1.1智能控制技术
所谓智能控制技术，其在工程机械控制领域中应用的主要原理就是让机械在运行过程中可感知外界信息要素的变化情况，在此基础上进行收集、分析及整合，控制智能动态化，促使工程机械长期处于稳定运行状态。具体而言，在控制过程中，智能控制系统可动态获取外部信息，具有很强的数据感知能力，若外界环境因子发生变化，即可完成局部调整。与此同时，智能控制技术和工程机械的有机衔接，还侧重于智能地识别和思维判断数据信息，从海量的数据信息中提取有益数据，并及时储存在控制系统内进行处理。在完成以上环节后，智能系统会科学合理做好决策和控制执行，从而实现工程机械的智能化控制[2]。譬如，人们常见的挖掘机，智能化控制技术的应用主要集中在液压系统，精准化识别各项液压参数，主要包括输油压力、最大工作压力、额定工作压力、最大流量、额定流量、最少稳定流量速度、温度、受力、磨损及行程等，且动态检测导手柄位移情况与系统流量，最大限度防止因故障而出现无法运行的情况。
1.2智能控制技术的主要类型
目前，智能控制技术在工程机械控制中应用类型主要集中在三个方面：专家系统、人工神经网络、模糊控制技术。具体叙述如下。
1）智能控制技术中的专家系统本质上就是一个计算机智能系统，主要是涵盖了诸多行业专家的知识理论和实践技能。在工程机械控制过程中，若操作人员出现问题，可有效及时解决。从此角度来看，专家系统就是整合了大量机械控制专业知识和经验的计算机程序，能够全面仿真人类专家的大部分决策，对解决工程机械控制的实际问题具有重要实践意义[3]。现阶段，专家系统主要分为直接控制和间接控制两个方面，前者侧重于通过仿真专家的知识进行控制；后者侧重于通过控制器参数进行系统控制。
2）智能控制技术中的人工神经网络主要是运用了神经元模型，且通过相应的标准规则进行衔接，最终形成一套系统的智能化网络结构。当然，这种智能化控制系统本质上属于数据运算模型，由诸多的控制节点连接形成，同时每一个控制节点均属于激励函数，最终构建系统的逻辑关系。一般情况下，人工神经网络中的每一个神经元都会受到上一层次的指令输入，并进行神经元传递，当然，人工神经网络控制体系的结构并不复杂，功能也较容易实现。实践证明，人工神经网络在工程机械领域具有很强的适应性，能够根据外界环境的变化动态调整系统的控制行为，主要是采取调整权值的方式，实现工程机械的智能化控制。相比于其他控制技术，具有自学习、联想储存、高速化解、使用空间等方面的能力[4]。
3）智能控制技术中的模糊控制技术是当前最为普遍的一种智能化控制手段，具有鲜明的特征。一是模糊控制技术在工程机械控制中的应用不是单纯的数学数据模型，而是更加现代化的语言变量；二是模糊控制主要采取了附加条件的形式进行语言变量的识别和描述；三是模糊控制技术主要是采取了模糊运算法进行智能化控制。具体而言，从模糊控制技术三个方面的特征可以发现，智能化控制系统主要对语言输入进行定量化和模糊化，在此基础上通过模糊规则进行推理，最终进行定量化输出，从而控制机械。
2智能控制技术在工程机械控制中的应用研究
现阶段，根据我国工程领域投入的各类机械，基于自身使用属性和应用目的可以将工程机械分为两个类别。第一大类机械在作业过程中对机械控制操作及使用要求不太高，且作业界面和环境因素整体上呈现不均匀性，同时作业时施工荷载也在动态发生变化。这类工程机械在控制时更加关注于机械本身的能耗及作业效率，并将其作为控制效率的衡量指标。第二大类就是机械作业时对施工质量和施工条件有着明确的要求的机械设备。此种类型的机械设备在施工过程中作业界面和环境因素整体上较为规范化并呈现均匀性，同时作业时施工荷载一般也不会发生变化[5]。而下文所研究的推土机、压路机、挖掘机、起重机等也分属这两类设备。
2.1智能控制技术在挖掘机中的应用
现阶段，智能控制技术在挖掘机控制中的应用主要是采取负荷控制和功率控制。就负荷控制而言，主要是根据工程任务按劳分配的原则。由于挖掘机发动机要保证长期且稳定的输出功率，需要智能控制技术对挖掘机负载系统进行动态功率输出。从功率控制角度进行分析，主要是根据实际进行分配的原则。当发动机的功率控制与实际作业状态有效衔接时，能够最大限度保证在工程项目区挖掘机有着持续的动力输出。实践证明，智能化技术在挖掘机控制中的应用，能提升机械设备的运行效率和质量。此外，目前挖掘机技术人员可以根据机械作业时的负载情况，通过智能控制系统调节主泵的功率输出，实现对挖掘机燃油量的最佳控制。与此同时，智能控制技术在应用实践过程中，还可以动态调节机械设备的节气门变化，从而明显提升挖掘机作业时的稳定性。挖掘机在作业时，工程项目区作业条件无需过多的液压油，则智能控制系统对识别工况，明显降低机械设备运行速度，实现挖掘机作业时的智能化控制[6]。现阶段，智能控制技术中的ITCS系统是在挖掘机中运用最广泛的智能控制模块。该智能模块主要原理就是利用模糊控制智能识别挖掘机作业时的类型和条件，实时监控机械发动机的运行状态，有效识别和分析智能模块反馈的数据，及时调整发动机转速和输出功率。
2.2智能控制技术在压路机中的应用
智能控制技术不仅广泛应用于挖掘机控制当中，同样也对工程压路机的机械控制起到至关重要的作用。早期，压路机智能控制技术主要简单包含了显示仪器、传感器设备及电子单元等部分。压路机作业过程中很容易受到工程区的施工条件影响，归根结底在于对压路机的加速度无法精准化控制。随着科学技术的快速发展，智能控制技术解决了加速度无法精准化控制的问题。最为常见的就是BCMO3智能控制系统。该智能化控制系统在压路机中应用的最大优势是能够及时对数据进行动态识别，查找问题并及时解决。一般情况下，BCMO3智能控制系统对收集和识别的数据进行处理，并通过智能化传送技术将识别结果输入到客户端，若工艺参数未达到预期的标准，显示器及时将故障反映处理，这无疑对后期维修及延长设备寿命具有重要作用[7]。同时，智能控制技术的应用，可以确保将所压路段的情况及时反馈在显示器上，便于控制人员及时观察，为路段压实质量提供充分保障。
2.3智能控制技术在起重机中的应用
智能控制技术和起重机控制的有机融合，主要集中在深挖、开闭斗等作业内容，保证起重机设备的受力均衡。因此，在采取智能控制技术时，立足于实际工况，实时定位和观测记录起重机的抓斗位置，在此基础上，最终实现开闭斗的智能化控制。具体而言，为充分保证起重机工艺参数的精准化是有效识别，智能控制技术实时校正和修正起重机的位置。在作业过程中，智能化控制系统还可以实现抓斗力矩的调整，较好地完成各类物料的精确抓取。当然，智能化控制技术在起重机控制中的应用，不光体现在抓斗上，同样能对机械设备其他的构件实现智能化控制。变频调速和PLC是起重机最为广泛应用的智能化控制手段。具体而言，在起重机中安装变频调速智能控制系统，结合实际的作业条件，自动变频调速起重机设备不同的构件，保证作业时设备的稳定性。从PLC智能控制技术角度进行分析，核心要义就是能够显著提升起重机设备控制系统的智能化，充分保证控制操作的自动化。尤其是PLC智能控制技术在应用过程中能够深度融合机械设备的各工序环境进行语言编码，提高起重机设备操作的标准化和流程化，同时智能控制起重机本身设备性能和负载程度，从而保证机械设备的安全性和使用年限[8]。当然，专家系统和模糊控制技术一般会用在先进的起重机设备，构建系统的智能化控制模块。此类型模块可根据操作人员的指令进行数据化，在定量处理基础上，最终实现控制的微操作。同时，还有一些起重机设备安装了自诊断系统，在作业时能够结合运行状态及时进行故障诊断，充分保证各项运行参数的精准化控制。
2.4智能控制技术在推土机中的应用
一般情况下，推土机作业环境相对较差，危险程度高，若操作控制不当很容易发生安全事故。因此，为进一步提升推土机的作业效率和安全性能，运用智能化控制技术一定程度上缓解了以上问题的发生。众所周知，传统的推土机作业方式主要是机械设备人员和测量人员密切配合，智能化水平相对较低，且具有作业强度大、投入成本高等明显劣势。若机械设备人员和测量人员配合出现问题，会严重制约着工程项目的整体质量。目前，智能控制技术中的激光2D智能找平系统在推土机控制中最为常见，主要是利用激光发射器在施工项目作业区高程位置建立水平面或者坡面，并安装到推土机智能接收终端设备上，从而精确定位和测量基准面的高程差。此外，推土机激光接收器能够实时接收外部环境因素数据，全面掌握推土机的位置及高程差，从而智能化控制推土机设备的高效运转。与此同时，智能控制技术组在推土机设备中的创新应用，可摒弃传统的人工操作方式，无需施工人员到现场进行放线，只需要控制智能系统合理确定高程位置即可，且精确度可控制在厘米范围。譬如，在某个建筑工程项目上，在推土机内部设置激光发射器，操作室内部设置激光接收器，施工作业效率明显提高。相关参数如下：施工作业效率提升了23.1%，工程效益提升了19.4%，机械可靠性提升了14.2%，机械安全性12.3%。
3结语
随着科学技术的不断发展，工程机械领域得到了前所未有的发展机遇。智能控制技术和机械设备的有机融合，无疑对作业效率、工程效益、可靠性及安全性等方面具有重要实践作用。具体而言，智能化手段显然已成为工程机械发展的主流趋势，因此，如何利用智能化控制技术实现推土机、起重机等设备自动化控制是当前亟需解决的关键问题。充分发挥专家系统、人工神经网络、模糊控制技术的显著优势，构建数据模型或者语言程序，根据实际情况，选择合适的智能化控制技术，解决不同的控制问题。此外，随着互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等技术的高速发展，智能控制技术为传统的工程机械设备控制转型升级奠定了坚实的基础，朝着智能化方向发展。因此，以推土机、压路机、挖掘机或起重机等机械设备为研究对象，系统解读了智能控制技术的具体应用，旨在助力我国工程机械领域的高质量发展。
作者:薛知言 单位:苏州市职业大学
