智能控制技术在工程机械中的应用研究

引言

随着工程建设对作业精度、效率和安全性要求的不断提高，传统控制方式已难以满足工程机械的作业需求。智能控制技术凭借其精准调控、自适应等特性，逐渐成为提升工程机械性能的关键支撑。当前，智能控制技术在工程机械领域的应用愈发广泛，不同类型的智能控制技术在各类工程机械中发挥着重要作用。可编程逻辑控制技术可实现精准操作，模糊控制技术能应对复杂作业变量，协同控制技术可提升多设备协作效率。

一、智能控制技术概述

智能控制技术是一种融合了计算机技术、自动控制理论、传感器技术等多学科知识的综合性技术。它能够根据外部环境的变化和预设的目标，自主调整控制策略，实现对被控对象的精准、高效控制。与传统的控制技术相比，智能控制技术具有更强的适应性和自主性，不需要人工进行频繁干预，能够在复杂多变的环境中保持稳定的控制效果。

二、工程机械智能控制核心技术解析

2.1 可编程逻辑控制（PLC）技术

可编程逻辑控制（PLC）技术是一种以微处理器为核心的数字控制系统，它通过可编程的存储器来存储控制指令，实现对工程机械的逻辑控制、时序控制、计数控制等功能。PLC 技术具有编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，非常适合在工程机械这种复杂的工业环境中应用。在工程机械中，PLC 技术主要用于设备的动作控制和状态监测。例如，它可以根据操作人员输入的指令，控制工程机械的各个执行机构按照预定的顺序和速度动作，实现挖掘、装载、起重等作业。

2.2 模糊控制技术

模糊控制技术是一种基于模糊数学理论的智能控制方法，它能够处理那些难以用精确的数学模型来描述的复杂系统。在工程机械作业过程中，常常会遇到各种不确定的因素，如作业环境的变化、物料性质的差异等，这些因素很难用精确的数值来表示，而模糊控制技术则能够很好地应对这些不确定性。模糊控制技术通过模拟人类的思维方式，将操作人员的经验和判断转化为模糊规则，然后根据这些规则对工程机械进行控制。与传统的控制技术相比，模糊控制技术具有更好的动态响应性能和鲁棒性。在工程机械中，模糊控制技术主要应用于动力系统控制、作业装置控制等方面，能够有效提高工程机械的作业性能和稳定性。

2.3 协同控制技术

协同控制技术是一种实现多个设备或系统之间协同工作的智能控制技术，它通过信息交互和任务分配，使各个设备或系统能够相互配合、协调一致地完成作业任务。在大型工程建设中，往往需要多台工程机械共同作业，协同控制技术的应用能够大大提高整体的作业效率和作业质量。协同控制技术在工程机械中的应用主要体现在两个方面：一是单台设备内部各系统之间的协同控制，如发动机、液压系统、作业装置等之间的协同工作，以实现设备整体性能的优化；二是多台设备之间的协同控制，如摊铺机与压路机之间的协同作业，通过信息共享和协同控制，保证路面摊铺和碾压的质量和效率。

三、智能控制技术在工程机械中的应用

3.1 智能控制技术在挖掘机中的应用

在挖掘机中比较常见的是智能控制技术，提高了挖掘机作业能力和自动化控制程度。在挖掘机中，PLC 技术主要用于挖掘机臂、回转机构和行走机构的操作动作，通过事先设置好的程序实现各个动作的准确和精确的控制以及协同性。模糊控制技术也主要应用于挖掘机的动力控制。其工作原理是根据挖掘机所挖掘负载的不同调节挖掘机发动机的转速和液压系统压力，在不同的挖掘机工作工况下使挖掘机拥有最佳的动力输出。

协同控制技术在挖掘机与其他设备的协同作业中也有应用。

3.2 智能控制技术在推土机中的应用

推土机的智能控制技术的控制，主要是针对作业精度和作业效率等方面，具体技术包含 PLC 技术的应用和模糊控制技术的使用。PLC 技术在推土机中的应用主要是用来控制推土铲的升降和倾斜角度，对推土铲的动作进行精确的控制，确保推平作业的精度。模糊控制技术在推土机的行驶控制中的应用更多，根据地面的倾斜程度和土壤阻力的大小，控制推土机的行驶速度和牵引力大小。在推土机爬坡的时候，模糊控制技术就会提升牵引力、降低行驶速度，保证推土机顺利进行爬坡作业。在推土机行驶平坦路面时，行驶速度升高，提升作业效率。

3.3 智能控制技术在摊铺机中的应用

摊铺机作业精度要求高，智能控制技术的应用有助于满足路面摊铺的质量要求。将PLC 技术应用到摊铺机中控制摊铺厚度、摊铺速度和振捣频率等，通过对其精确控制摊铺路面的平整度、密实度。将摊铺机的摊铺速度、摊铺厚度等信息实时传递给压路机，压路机对信息接收后可调整自身的行驶速度、碾压力度，保证摊铺作业和碾压作业相匹配，确保路面的压实质量。

3.4 智能控制技术在压路机中的应用

压路机中智能控制技术的应用主要是为了保证压路机碾压质量与碾压作业效率的提高。在压路机中应用 PLC 技术，对压路机碾压轮的振动频率、振动振幅和碾压速度等参数进行控制，通过对碾压轮的参数控制，实现对不同路面材料的精准碾压。协同控制技术能够实现多台压路机的协同配合工作。大型路面工程中，多台压路机能通过协同控制技术实现压路机之间的分工与合作，有的进行初压，有的进行复压，有的进行终压，通过对施工任务合理地分配和动作协调的实现，提高路面的碾压质量和碾压作业效率，避免出现漏压和重压的情况发生。

3.5 智能控制技术在起重机中的应用

智能控制技术在起重机中的应用，重点提升了其作业安全性和精准性。PLC 技术在起重机中用于控制吊臂的升降、伸缩和回转等动作，通过精确控制各动作的速度和幅度，实现重物的精准吊装和放置。模糊控制技术在起重机的负载控制方面发挥着重要作用。它能够根据吊重的大小和吊臂的幅度，自动调整起升速度和制动力度，避免出现超载或重物晃动等危险情况。

结语

智能控制技术为工程机械的发展注入了强大动力，可编程逻辑控制、模糊控制和协同控制等核心技术在挖掘机、推土机、摊铺机、压路机和起重机等各类工程机械中的应用，有效提升了工程机械的作业精度、效率和安全性，降低了对操作人员的技能要求和劳动强度。随着相关技术的不断进步，智能控制技术在工程机械中的应用将更加深入和广泛。未来，工程机械将朝着更加智能化、自动化和协同化的方向发展，为工程建设事业的发展提供更加强有力的支撑。

参考文献

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