工程机械智能化发展趋势分析

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摘要：纵观中国的工程机械智能化发展的历史能够将该过程分成学习阶段、二次技术开发阶段、模仿阶段和独立开发技术的的阶段。以目前中国的工程机械智能化发展功能分析能够将不同的功能分成单片机一体化智能管理功能、故障自动检测功能、机群智能化控制功能、牵引、调平控制智能化功能。

关键词：智能化控制；工程机械发展；未来发展形式

伴随着现代网络技术和数字化技术的发展，机械自动控制技术逐渐的被开发出来，并且自动控制技术已经在机械生产领域中得到了广泛的应用。通过实践能够证明，使用自动控制化操作确实能够提升传统的工作效率，对社会的生产力提升具有促进作用。对于一个国家的发展来说，工程机械的智能化控制已经成为现在国家工业发展的重要技术，智能化的程度在特定的条件下也可以代表着国家的国际竞争力。本次研究就是以近期工程机械的智能化发展为样本通过分析和探讨希望能够为该领域的继续发展提供帮助。

1工程机械控制智能化的发展现状

所谓的智能指的是通过现代的网络通讯技术、信息技术、工业技术等实现智能化的自动行为。该技术的核心内容是智能技术。我国工程机械开始开发这一技术的时间可以追溯到上世纪末期。随着“863”计划的建设，中国的机械智能化发展正式开启。本次研究以工程机械的自动控制、挖掘机等设备的自动化控制、推土机等工程机械的智能化操作以及拖拉机的自动化运行为核心展开了探讨和分析。中国对智能化的研究已经具有了初步的成果，根据中国智能化的发展历史分析能够将工程机械的智能化发展分成以下四个阶段：学习阶段、二次技术开发阶段、模仿阶段和独立开发技术的的阶段。①新世纪之前的时间中，中国的工程机械控制设备并不能独立自主的完成设计和生产，因此此类设备主要依据进口实现。我国的自控设备生产企业主要从事着安装和简单系统的生产，大部分的自动化设备具有的核心技术被掌握在国外企业之中。这种现象严重的影响了中国工程机械产品的国际竞争力。②2000-2004年间，国内工程技术人员开始了系统的学习和培训，并且通过国际上先进的控制设备完成二次开发，并且随着国内技术人员的技术提升，已经能够完成对其程序的编辑工作。随着国内技术的再次提升，国内高级技术人员已经能够对核心设备的控制模型进行初步的改造，使得国外的设备能够同国内的实际情况相适应。但是二次改造的范围并没有真正的涉及到核心技术部分，因此此阶段中中国关键技术依据摆脱不了进口的途径。③至2007年之后，国家集中优质人才打造了先进的研究团队，并且着力开发研究控制器的设计和人机交流的核心技术。通过仿真国外的进口设备在工程机械的智能化控制领域中取得了一定的研究成果。同时依据国内的现阶段技术已经能够满足国内的工程机械智能化的生产需求，但是这一阶段中国内产品在精度和控制方面还存在一定的差距。④至2010年前后，国内研究部门通过模型的开发模式自主研发了能够改善国内工程机械设备生产和智能化控制的技术，提升了国内工程机械的智能化发展进程，具有了独立研发的能力。

2智能化控制的未来发展趋势分析

2.1单机一体化操作和智能管理技术。这种技术指的是通过单片机的控制能力和智能化的技术综合使用，实现无人操作。工程机械中通过智能化的控制完成自动换挡，这种技术在工程机械领域中具有重要的意义，能够提升设备的工作效率，同时对设备的施工质量也具有明显的促进作用。该技术的实现可以通过以下两种方式实现：其一是电液式，指的是通过智能控制程序完成设备内部的参数转换，同时将智能程序控制下的命令参数发送至自动换挡装置中，实现智能化的换挡操作。其二是液压式，指的是通过液压方式将设备内部的参数转化成电动信号，进而实现智能化的控制。通常情况下，前者应用的范围更加广泛。2.2智能排障技术。通过智能化控制系统的控制能够在工程设备正常运行中实现智能故障检测，即通过智能控制程序能够自动的检测设备运行中存在的异常情况，通过该智能化控制能够在工程设备运行的情况下为操作者提供设备的故障信息，方便操作者掌控工程机械。故障的检测离不开传感器的使用，通过传感器的信号采集能够完成信号传递，将传感器的信号连接智能化控制系统实现自主的故障报警。先进的传感器技术在智能化故障排除技术的应用上具有非常重要的地位，同时也是实现高智能化故障排除的关键技术。通过这种方法能够获取不同部位的信号，将所有的信号传送至控制中心能够完成信息的综合处理。系统的中央处理模块能够将传感器中的信号进行智能化的筛选，并且主动判断是否出现了异常情况。该技术在信号采集的过程中使用的手段主要是共振、温度感应、压力感应等，用于检测设备的变形、断裂具有良好的效果。因此传感器的使用在智能化工程设备排障的应用中起到了非常关键的作用，已经成为现代研究的重点内容。分析排障的相关理论能够得出以下三种方法：其一是使用数学模型形式下的故障排除方法；其二是全方位的信号出入和集中处理，通过人工智能进行排障的检测方法；其三是图论专家系统和神经网络的智能化检测方法。使用专家系统的排障方法具有一定的局限性，因为这种方法对故障提示的效果并不明显，同时并不具有自主学习能力，只能通过设定好的专家处理程序处理问题，但是这种方法在前期的建模和训练过程中具有较高的效率，省却了前期的学习过程。神经网络的方法是仿照着人脑的神经网络系统搭建的神经网络排障方法，这种方法是通过不同结构的神经元形成网络，能够处理复杂的故障问题，但是这种方法在使用之前需要通过大量的数据锻炼进行学习，通过寻找样本数据中的数据矢量特征完成神经网络的学习能力，之后才能够进行扩展学习并处理复杂的问题。2.3机群智能化高度控制管理技术。该技术能够实现机群的有效配置。该技术主要运用了交叉统计、运筹学等方法通过仿真功能对机群系统进行处理和判断，同时通过智能化的控制系统完成对机群的管理效果。该技术通过数学的优化方法对系统中的最优数据进行运算，最终得出最优化的处理决策。本次研究就是为了加强不同机械结构之间的协调性，增加机械设备的灵活度，这也是提升现代工程机械智能化处理的有效途径。提升机群智能化控制的方向主要依据以下两种方向实现：其一是优化系统的资源，提升对材料的使用效率。其二是通过智能程序代替人工操作，降低人为干预比例。使用机群智能化高度管理技术能够作用在多设备同时运行的过程中，并且方便不同设备将运行的数据信号通过网络途径以线性结构传递至中心处理器中，方便处理器对不同的设备进行数据处理。这种技术能够提升不同设备信号的准确性，方便处理器接受和发出信号。同时能够为中央处理器提供全方位的设备数据信号，方便中央处理器掌控机群设备。通过这种技术结合智能化的数据处理技术能够提升对机群设备的运行处理能力，提升设备的使用效果。这一技术以无线网络技术为基础，是保证信号精准传递核心技术。现阶段这种机群控制技术才刚刚起步，目前主要的研究内容如下：其一是在特定技术的支持下对机群控制采取最优化的处理方法，包括成本优化、运行动作优化等。通过开发计算机编程程序优化内部资源配置，形成高效的机群智能管理效果。

3总结

国内对工程机械智能化的研究相对较晚，但是在国内众多技术人员和学者的努力下已经取得了辉煌的成就，降低了国内自控技术和国外之间的差距。本次研究分析了中国工程机械智能化技术发展的不同阶段，对日后研究中国工程机械智能化具有一定的借鉴作用。通过本次研究得出了国内在工程设备的智能化控制研究中以智能技术、管理、排障、机群控制等方面为核心内容，通过研究和分析提升了国内的工程设备智能化控制水平。同时本文还指出计算机技术在智能化技术的发展中具有重要的地位，在日后的研究中智能化研究领域还应当对提升工程机械的智能化进行更加深入性的技术攻关，争取在智能化控制方面取得更高的成就。

参考文献：

[1]廖磊．工程机械的智能化趋势与发展对策探析[J]．时代农机，2015（10）：13-14．

[2]张炳贤．工程机械的智能化趋势与发展对策[J]．企业技术开发，2012（4）：115-116．

[3]刘丁宁，陈谦.浅析机械工程的智能化发展趋势[J].内燃机与配件，2019（13）：252-253.

作者:孙岳 单位:新兴重工（天津）国际贸易有限公司