工程機(jī)械智能化與智能化控制1228

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1、從過去幾十年來信息革命的發(fā)展和對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的影響來看，人類社會(huì)生產(chǎn)體系的組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正在經(jīng)歷一次工業(yè)革命之后的巨大變革，正在產(chǎn)生一次新的飛躍。這個(gè)變革和飛躍正是由于現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用所引起的?，F(xiàn)代信息技術(shù)的概念在20世紀(jì)70年代微處理器發(fā)明后開始形成，主要包括微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)。2000年5月，聯(lián)合國(guó)經(jīng)社理事會(huì)部長(zhǎng)宣言指出“：互聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，無(wú)論是在廣度上還是在深度上，其影響均可與18世紀(jì)的工業(yè)革命相比擬。”在過去的幾十年間，世界上并不乏貧窮落后的國(guó)家或地區(qū)因辨識(shí)和抓住了信息革命的機(jī)遇而徹底或重大地改變國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)

2、和社會(huì)面貌的例子，如芬蘭、韓國(guó)、馬來西亞、哥斯達(dá)黎加、愛爾蘭、印度等等。芬蘭的NOKIA手機(jī)、EPEC嵌入式車載控制器和顯示器，印度的軟件產(chǎn)業(yè)，都是聞名世界的信息化產(chǎn)業(yè)，在世界各地有廣泛的用戶。從控制歷史上，人類社會(huì)經(jīng)歷了機(jī)械化→自動(dòng)化→智能化3個(gè)階段。機(jī)械本身是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每一個(gè)步驟都是人操作的，機(jī)械化是人手腳的延伸、力量的放大；自動(dòng)化則是在機(jī)械化基礎(chǔ)上，讓機(jī)械按照人的預(yù)定方案，以固定的模式實(shí)現(xiàn)重復(fù)的、自動(dòng)的勞動(dòng)功能；智能化即賦予設(shè)備以靈氣，具有多種信息快速處理、推理分析和決策功能，可以根據(jù)變化了的形勢(shì)修改控制策略，不僅可代替人的體力勞動(dòng)，而且可局部代替人的思考。

3、從控制手段上看，其本質(zhì)就是模仿人腦和感官的工作，凡是能建立數(shù)學(xué)模型的對(duì)象就采取經(jīng)典控制（調(diào)節(jié)原理、現(xiàn)代控制論），凡是無(wú)法建立數(shù)學(xué)模型的對(duì)象就模仿人的經(jīng)驗(yàn)采取模糊控制。計(jì)算機(jī)作為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的手段，其所處理的唯一對(duì)象是“信息”。利用計(jì)算機(jī)的記憶功能，可以將人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等處理問題的能力用程序和數(shù)據(jù)固化下來，由計(jì)算機(jī)去執(zhí)行。換句話說，采用計(jì)算機(jī)作載體的信息化技術(shù)具有“復(fù)制能力”的能力，專家系統(tǒng)不就是將各種專家的知識(shí)儲(chǔ)存并復(fù)制嗎？信息化、智能化的目的就是使被控設(shè)備或系統(tǒng)的行為舉止越來越像人類的活動(dòng)，就是最大限度地把人從繁瑣的、重復(fù)的體力、腦力勞動(dòng)中解放出來，讓他們

4、去從事創(chuàng)造性的勞動(dòng)，當(dāng)然也包括解決非常規(guī)（即尚未輸入計(jì)算機(jī)）的偶然性事件。信息化是手段，不是目的。信息化技術(shù)用于工程機(jī)械的目的主要有：高性能、高效率；節(jié)能環(huán)保，降低油耗；人性化、操作簡(jiǎn)單化、可視化、全自動(dòng)；減振、降噪，人機(jī)工程、舒適性設(shè)計(jì)；高可靠性、安全性；信息傳送、集中控制調(diào)度為目的的機(jī)群信息化；產(chǎn)品全生命周期管理、銷售與售后服務(wù)、維修的快速反應(yīng)；多能源混合動(dòng)力等。高效率就要求節(jié)能環(huán)保，高質(zhì)量就要求高可靠性和人性化（人機(jī)工程）設(shè)計(jì)（減振、降噪、舒適性、通風(fēng)、大視野），而維修的高效反應(yīng)則要求可跟蹤、可追溯性。這些都是可以通過智能化、信息化來完成或加強(qiáng)的。本文僅就信

5、息技術(shù)在工程機(jī)械單機(jī)產(chǎn)品上的應(yīng)用，以應(yīng)用目的為主線進(jìn)行匯總和探討。1自動(dòng)化、智能化實(shí)現(xiàn)高性能、高效率隨著計(jì)算機(jī)的小型化、微型化，特別是嵌入式技術(shù)的興起，工程機(jī)械整機(jī)及其零部件的自動(dòng)化、智能化控制越來越普及。只要有控制目標(biāo)，只要能采集到信號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)控制。用于工程機(jī)械的高性能、高效率的自動(dòng)化、智能化的案例不勝枚舉。下面是一些典型產(chǎn)品。（1）高技術(shù)含量的帶變速控制系統(tǒng)的電控靜液壓傳動(dòng)裝置（HST）。日本小松WA320-5ATOM裝載機(jī)采用此裝置。（2）自動(dòng)稱量系統(tǒng)（Weighingsystem）。自動(dòng)稱量并顯示鏟斗的凈裝載量，測(cè)量誤差小于3%。同樣的方案可用于叉車稱重

6、（Forkliftweighing）和裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)的稱重。日本川崎裝載機(jī)自動(dòng)稱重系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)T2000型稱重儀都是成功范例。（3）推土機(jī)生產(chǎn)率自動(dòng)計(jì)算?？ㄌ乇死盏腄OZSIM1.5是一種推土機(jī)作業(yè)生產(chǎn)率的計(jì)算機(jī)程序。該軟件包與WINDOWS兼容，采用3D模擬技術(shù)分析推土機(jī)距離、坡度、工場(chǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)，并可輸出土方量（壓實(shí)或松散）（每次移走的土方量、每小時(shí)移走的土方量）、耗時(shí)、成本、系統(tǒng)生產(chǎn)率等大量信息。（4）德國(guó)MOBA攤鋪機(jī)作業(yè)控制系統(tǒng)。包括：MOBA-matic數(shù)字找平系統(tǒng)；非接觸式平衡梁找平系統(tǒng)，通過CAN總線將超聲波滑靴組合起來，通過檢測(cè)路面的不同位置，取得平

7、均值并以此進(jìn)行控制；攤鋪機(jī)輸分料系統(tǒng)；攤鋪機(jī)熨平板點(diǎn)火加熱控制系統(tǒng)及跟邊控制系統(tǒng)。其找平的基本原理是：通過傳感器跟隨基準(zhǔn)值，攤鋪機(jī)熨平板與基準(zhǔn)之間產(chǎn)生的高度偏差將引起控制器傳感軸的轉(zhuǎn)動(dòng)并計(jì)算相應(yīng)的高度偏差。控制器根據(jù)偏差值調(diào)節(jié)相應(yīng)液壓缸電磁閥，以驅(qū)動(dòng)熨平板回到正確的位置。Topcon也有類似產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)也有多家廠商研制。（5）攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)。有德國(guó)力士樂MC6微控制器系統(tǒng)、美國(guó)薩澳S11微控制器系統(tǒng)等?？蓪?shí)現(xiàn)恒速控制、故障診斷功能；雙泵、雙馬達(dá)左右獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，液壓調(diào)速閉式回路，低速行走平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向圓滑。典型機(jī)型為西筑WT750型攤鋪機(jī)。（6）平地機(jī)和推土機(jī)自動(dòng)找平控

8、制系統(tǒng)(M