智能控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用研究

吳成松

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710065）

在現(xiàn)階段高速公路等工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，因?yàn)檎w施工難度更高，工作量同樣也比較大，如此也就必然對于施工技術(shù)手段以及相關(guān)設(shè)施提出了更高要求。伴隨著當(dāng)前我國工程項(xiàng)目建設(shè)中機(jī)械化水平的不斷提升，各類工程機(jī)械的應(yīng)用確實(shí)發(fā)揮出了較強(qiáng)的作用價(jià)值，明顯提升了工程項(xiàng)目施工效果，也成為未來工程項(xiàng)目建設(shè)優(yōu)化的重要目標(biāo)和對象。對于工程機(jī)械的創(chuàng)新優(yōu)化發(fā)展而言，智能控制技術(shù)的應(yīng)用是不容忽視的關(guān)鍵所在，智能控制技術(shù)恰當(dāng)融入運(yùn)用到工程機(jī)械中去，能夠明顯提升其運(yùn)用性能，促使其更好服務(wù)于工程項(xiàng)目施工建設(shè)，值得研究和實(shí)踐探索。

1 智能控制技術(shù)概述

智能控制技術(shù)是現(xiàn)階段比較受重視的一種高級控制手段，其依托人工智能、信息論、神經(jīng)生理學(xué)以及仿生學(xué)等專業(yè)知識，形成了可以模擬人工進(jìn)行自動(dòng)控制和智能判斷的新模式，在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)揮出記憶、學(xué)習(xí)、分析以及推理等多方面作用，在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮出了重要價(jià)值?；诠こ虣C(jī)械方面的創(chuàng)新改進(jìn)來看，智能控制技術(shù)的應(yīng)用同樣也是重要發(fā)展方向，針對這種智能控制技術(shù)的有效融入和運(yùn)用，工程機(jī)械的運(yùn)行效果和作用價(jià)值往往可以得到明顯提升，同時(shí)也可以解決以往傳統(tǒng)滯后機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的偏差問題，成為當(dāng)前越來越受大眾歡迎一種新方法和新技術(shù)。

從當(dāng)前工程機(jī)械中智能控制技術(shù)的應(yīng)用原理上來看，其有效打破了傳統(tǒng)控制手段對于數(shù)學(xué)模型的過度依賴，能夠?qū)崿F(xiàn)控制對象的優(yōu)化調(diào)控，促使其在調(diào)控管理過程中具備人類思維模式，由此可以模擬人工發(fā)揮出理想控制作用?，F(xiàn)階段智能控制技術(shù)的研究越來越深入，在工程機(jī)械中可供選用的智能控制技術(shù)也越來越豐富，其中比較有代表性的技術(shù)手段如下。

（1）專家系統(tǒng)。智能控制技術(shù)應(yīng)用中專家系統(tǒng)是比較重要的代表技術(shù)，其主要應(yīng)用原理是在相應(yīng)控制系統(tǒng)中納入大量專家水平的知識和經(jīng)驗(yàn)，如此也就可以促使相應(yīng)系統(tǒng)在進(jìn)行分析和判斷時(shí)，模擬專家進(jìn)行問題解決，最終有效保障判斷的準(zhǔn)確度。該智能控制技術(shù)的應(yīng)用必然對于專家水平的知識和經(jīng)驗(yàn)提出了較高要求，不僅僅需要初期能夠納入盡可能多的內(nèi)容和案例，同時(shí)還應(yīng)該注重形成學(xué)習(xí)模式，以便不斷更新專家系統(tǒng)，對于一些新問題和新案例予以及時(shí)導(dǎo)入，如此也就可以更好促使專家系統(tǒng)得以穩(wěn)定高效運(yùn)行，盡可能減少遇到難以解決問題以及判斷錯(cuò)誤的幾率。

（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。智能控制技術(shù)中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣也是不容忽視的重要模式，其主要借助于神經(jīng)元模型進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)用，促使相應(yīng)連接更為符合規(guī)則要求，以此形成可以具備良好智能調(diào)控作用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作為一種作用突出的運(yùn)算模型，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用確實(shí)能夠形成較為準(zhǔn)確的邏輯判斷和推理效果，并且在實(shí)踐運(yùn)用中還可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，幾乎可以在所有系統(tǒng)控制中得到有序運(yùn)用。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，只要確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接準(zhǔn)確無誤，促使其具備激勵(lì)函數(shù)特點(diǎn)，則可以有效發(fā)揮出邏輯策略應(yīng)用效果，同時(shí)兼具自我學(xué)習(xí)和高速化解作用，成為當(dāng)前應(yīng)用較廣的一種智能控制技術(shù)。

（3）模糊控制技術(shù)。智能控制技術(shù)中模糊控制技術(shù)的應(yīng)用同樣也比較常見，該技術(shù)的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中更是可以發(fā)揮出突出作用?；谀：刂萍夹g(shù)的應(yīng)用來看，其在實(shí)踐應(yīng)用中并非借助于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)變量進(jìn)行優(yōu)化控制，而是采取語言變量予以科學(xué)使用，同時(shí)也利用了附加條件，促使變量關(guān)系得到較好明確，進(jìn)而也就可以有效實(shí)現(xiàn)控制管理。在模糊控制技術(shù)的應(yīng)用中，模糊運(yùn)算法則的應(yīng)用至關(guān)重要，可以在推理以及邏輯判斷方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，要求準(zhǔn)確量化和模糊化所有輸入語言，進(jìn)而予以模糊推理分析，確保由此形成的定量化結(jié)果具備理想?yún)⒖紤?yīng)用價(jià)值，最終發(fā)揮出相應(yīng)智能控制效果。

2 智能控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用效果

工程機(jī)械中智能控制技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)前越來越受重視，其作用效果主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，智能控制技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的無人化作業(yè)，有效降低工程機(jī)械運(yùn)行對于操作員的過高依賴，絕大部分工程機(jī)械都可以在脫離人員的背景下運(yùn)行，如此也就可以在規(guī)避操作人員傷亡的同時(shí)，保障施工任務(wù)同樣得以優(yōu)化落實(shí)，尤其是在一些高風(fēng)險(xiǎn)的施工區(qū)域，這種無人化作業(yè)的效果突出；其次，智能控制技術(shù)的應(yīng)用還能夠明顯優(yōu)化工程施工質(zhì)量，這也是工程機(jī)械運(yùn)用需要高度關(guān)注的核心目標(biāo)，只有確保工程機(jī)械運(yùn)行精確可靠，且能夠在現(xiàn)場予以實(shí)時(shí)調(diào)控，進(jìn)而才能夠優(yōu)化最終施工質(zhì)量效果，而這也正是智能控制技術(shù)應(yīng)用所能夠表達(dá)的重要作用，有助于規(guī)避各方面工程機(jī)械運(yùn)行不暢問題；另外，智能控制技術(shù)的應(yīng)用還可以明顯提升工程機(jī)械運(yùn)行效率，相對于人工操縱和調(diào)控，智能控制技術(shù)的運(yùn)用可以促使工程機(jī)械更為高效運(yùn)行，且不會(huì)受到人員疲勞度的影響，促使工程機(jī)械保持全天候運(yùn)行，如此也就可以滿足一些工期要求較為嚴(yán)格的工程項(xiàng)目。

3 智能控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 智能控制技術(shù)在挖掘機(jī)中的應(yīng)用

在工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，挖掘機(jī)是比較常見的一類機(jī)械設(shè)備，尤其是在項(xiàng)目基礎(chǔ)施工處理中，挖掘機(jī)成為輔助完成挖掘以及修坡工作的重要設(shè)施。對于挖掘機(jī)在現(xiàn)階段工程項(xiàng)目施工建設(shè)中的應(yīng)用來看，同樣也面臨著更高的要求，尤其是對于開挖精準(zhǔn)度以及處理效率，都需要予以不斷提升，如此也就需要針對挖掘機(jī)予以創(chuàng)新優(yōu)化。智能控制技術(shù)在挖掘機(jī)中的應(yīng)用就可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的作用價(jià)值，其能夠確保挖掘機(jī)運(yùn)行更為精確可靠，在開挖深度以及坡度控制方面優(yōu)勢明顯，明顯降低了原有挖掘機(jī)使用過程中對于人的依賴性?，F(xiàn)階段挖掘機(jī)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，不僅能夠有效處理現(xiàn)場中的各類狀況，還可以避免人工開挖，尤其是對于以往為了有效控制開挖精度而需要在接近底部30cm時(shí)轉(zhuǎn)由人工開挖的問題，在智能控制技術(shù)的引入運(yùn)用下都可以得到有效解決。在一些施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，挖掘機(jī)的使用同樣也可以借助于智能控制技術(shù)予以優(yōu)化控制，避免人員直接參與，這種無人化的挖掘作業(yè)可以具備更強(qiáng)的適用性，在保障施工作業(yè)安全性的同時(shí)，也能夠有效提升經(jīng)濟(jì)效益。XsitePro智能挖掘系統(tǒng)就是當(dāng)前挖掘機(jī)中比較有效的一種智能控制技術(shù)，其可以充分借助于GPS技術(shù)、傳感器技術(shù)以及其它信息化手段，獲取挖掘機(jī)運(yùn)行中遇到的各類問題，同時(shí)嚴(yán)格按照施工計(jì)劃予以挖掘機(jī)的調(diào)控把關(guān)，以此更好優(yōu)化挖掘機(jī)運(yùn)行控制效果。整個(gè)挖掘機(jī)運(yùn)行過程往往均可以形成較為理想的智能化管控和調(diào)節(jié)，在更好完成挖掘任務(wù)的同時(shí)，解決了可能出現(xiàn)的開挖偏差問題。挖掘機(jī)作業(yè)過程中，技術(shù)人員往往不需要全程參與，僅需要遠(yuǎn)程利用顯示器予以監(jiān)視即可，最終開挖精確度可以得到良好保障，且具備較高安全性。

3.2 智能控制技術(shù)在推土機(jī)中的應(yīng)用

工程項(xiàng)目基礎(chǔ)施工處理中除了需要大量挖掘機(jī)外，往往還離不開推土機(jī)，尤其是在土方作業(yè)中，推土機(jī)的應(yīng)用必不可少，能夠明顯加快施工進(jìn)度，降低工作人員壓力。在以往工程項(xiàng)目中使用推土機(jī)時(shí)，往往過多依賴于操作人員，要求操作人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀況以及自身工作經(jīng)驗(yàn)，參考測量結(jié)果，予以有效操作，進(jìn)而促使推土機(jī)能夠達(dá)到理想運(yùn)行效果。這種推土機(jī)操作模式不僅僅明顯加大了操作人員的負(fù)擔(dān)，也會(huì)降低施工效率，且產(chǎn)生了較高的人工成本，最終土方作業(yè)質(zhì)量也很難得到有效保障。在推土機(jī)中運(yùn)用智能控制技術(shù)成為重要發(fā)展方向，在現(xiàn)階段也得到了理想運(yùn)用，比如在推土機(jī)運(yùn)用中的找平控制中，該項(xiàng)控制任務(wù)的難度較大，依靠人工操作往往存在明顯問題，對于操作人員的要求較高，如此也就可以借助于激光2D智能找平系統(tǒng)等智能化控制手段，促使推土機(jī)的運(yùn)行更為準(zhǔn)確高效，尤其是在鏟刀的智能化控制方面，可以實(shí)現(xiàn)高程差的精確把關(guān)，以此最終確保理想的平整度，解決以往可能存在的明顯凹凸不平問題。在智能控制技術(shù)應(yīng)用于推土機(jī)作業(yè)時(shí)，其精確度往往可以達(dá)到厘米級，尤其是在以往控制難度較大的高程精度控制方面，更是可以表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，施工輔助效果更強(qiáng)。

3.3 智能控制技術(shù)在攤鋪機(jī)中的應(yīng)用

在高速公路類工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，攤鋪機(jī)同樣也是比較關(guān)鍵的工程機(jī)械，要求確保攤鋪機(jī)的作業(yè)較為高效準(zhǔn)確，能夠順利將需要攤鋪的材料予以科學(xué)處理，以此更好形成攤鋪?zhàn)鳂I(yè)效果，保障路面施工質(zhì)量。在以往攤鋪機(jī)作業(yè)過程中，往往需要人工予以實(shí)施協(xié)調(diào)管控，尤其是對于下料量、運(yùn)行速度以及熨平板相關(guān)參數(shù)等，都需要人工調(diào)控，如此也就必然加大了攤鋪機(jī)運(yùn)行控制難度，極容易出現(xiàn)一些操控失誤問題，影響著最終路面攤鋪質(zhì)量效果。智能控制技術(shù)應(yīng)用于攤鋪機(jī)就可以有效解決上述難題，確保攤鋪機(jī)的運(yùn)行更為準(zhǔn)確可靠，避免了運(yùn)行過程中出現(xiàn)的參數(shù)失控或者是自身運(yùn)行偏差問題。在智能控制技術(shù)的應(yīng)用中，首先要求在攤鋪機(jī)中合理布設(shè)傳感器以及其它信息獲取設(shè)施，同時(shí)設(shè)定好攤鋪?zhàn)鳂I(yè)程序，確保所有攤鋪?zhàn)鳂I(yè)參數(shù)都能夠得到精確把關(guān)，進(jìn)而在后續(xù)現(xiàn)場攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中予以實(shí)時(shí)調(diào)控，對于攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中遇到的不同情況也應(yīng)該進(jìn)行智能判斷和制動(dòng)調(diào)控，以此更好確保路面攤鋪效果。比如在攤鋪下料量的控制方面，智能控制技術(shù)的應(yīng)用并非是直接設(shè)定某一個(gè)參數(shù)就不變了，而是能夠結(jié)合現(xiàn)場原有平整度狀況，實(shí)時(shí)調(diào)整下料量，進(jìn)而確保攤鋪后的路面結(jié)構(gòu)能夠更為平整合理，為后續(xù)路面壓實(shí)作業(yè)創(chuàng)造理想條件的同時(shí)，避免了需要人工修復(fù)的環(huán)節(jié)，更好提升了施工作業(yè)的便捷性和準(zhǔn)確度。

3.4 智能控制技術(shù)在壓路機(jī)中的應(yīng)用

在工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，壓路機(jī)同樣也是不容忽視的關(guān)鍵工程機(jī)械，尤其是在高速公路路面施工中，壓路機(jī)的運(yùn)行效果直接關(guān)系著最終路面壓實(shí)度和平整度，要求予以規(guī)范可靠運(yùn)用。在以往壓路機(jī)的運(yùn)行中，往往過多依賴于操作者的現(xiàn)場實(shí)時(shí)調(diào)控，不僅僅加大了操作者的工作難度，同時(shí)也容易造成一些處理偏差問題，尤其是在振動(dòng)輪的管控上，更是極容易出現(xiàn)控制不到位現(xiàn)象，要求予以重點(diǎn)關(guān)注。但是在智能控制技術(shù)引入運(yùn)用后，壓路機(jī)的運(yùn)行調(diào)控往往更為精確可靠，可以在智能測量的同時(shí)，對于壓路機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，以便更好達(dá)到預(yù)期處理效果。比如在壓路機(jī)振動(dòng)輪的加速度調(diào)控上，智能控制技術(shù)的應(yīng)用就可以較好實(shí)現(xiàn)有效調(diào)控，能夠促使壓路機(jī)更好適應(yīng)不同位置的基本狀況，根據(jù)硬度進(jìn)行調(diào)整，避免可能出現(xiàn)的壓實(shí)不到位問題。BCM03就是當(dāng)前可以應(yīng)用到壓路機(jī)上的有效智能控制系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)運(yùn)行全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，有助于了解施工對象的基礎(chǔ)上，確保自身各項(xiàng)參數(shù)得到靈活設(shè)置，以此更好優(yōu)化施工作業(yè)效果。在此過程中，微機(jī)客戶端的作用至關(guān)重要，要求確保其能夠在合理運(yùn)用智能化技術(shù)后，具備更強(qiáng)的邏輯判斷和實(shí)時(shí)管控效果，以此更好優(yōu)化壓路機(jī)作用價(jià)值，確保路面壓實(shí)度。

3.5 智能控制技術(shù)在起重機(jī)中的應(yīng)用

工程項(xiàng)目建設(shè)同樣還離不開起重機(jī)的運(yùn)用，無論是現(xiàn)場施工作業(yè)，還是一些材料的運(yùn)輸調(diào)度，往往都需要起重機(jī)設(shè)備的配合。在以往起重機(jī)的運(yùn)行管理中，往往都需要操作員進(jìn)行實(shí)時(shí)把控，確保起重機(jī)抓斗以及運(yùn)行速度較為理想，以此更好完成施工任務(wù)，如此也就必然對于操作員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高要求，且同樣也容易出現(xiàn)偏差問題，尤其是在抓斗力矩的控制上，極容易出現(xiàn)不準(zhǔn)確現(xiàn)象，影響到抓取的準(zhǔn)確度，延誤施工時(shí)間的同時(shí)，也極容易對操作對象產(chǎn)生不利損害。智能控制技術(shù)應(yīng)用于起重機(jī)也就顯得極為必要，可以較好實(shí)現(xiàn)對于各個(gè)控制參數(shù)的精確化把關(guān)，且能夠予以實(shí)時(shí)調(diào)控，圍繞著最終需要達(dá)成的起重任務(wù)，更好服務(wù)于工程項(xiàng)目施工建設(shè)。比如PLC以及智能變頻技術(shù)的應(yīng)用就可以有效實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的優(yōu)化處理，促使其運(yùn)行更為準(zhǔn)確可靠。在該類智能控制技術(shù)的應(yīng)用下，不僅僅能夠確保起重機(jī)運(yùn)行更為準(zhǔn)確可靠，同時(shí)還能夠保障設(shè)備穩(wěn)定性，避免起重機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)受損問題，增強(qiáng)其耐久性，避免因?yàn)槌霈F(xiàn)超荷載運(yùn)行或者是自身故障，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的損傷。當(dāng)然，在起重機(jī)智能化控制中，運(yùn)用專家系統(tǒng)以及模糊控制器同樣也可以發(fā)揮出理想作用，均可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的靈活控制。

4 結(jié)語

工程機(jī)械作為推動(dòng)工程項(xiàng)目優(yōu)化落實(shí)的重要部分，合理融入運(yùn)用智能控制技術(shù)成為關(guān)鍵優(yōu)化手段，對于比較常用的挖掘機(jī)、推土機(jī)、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)以及起重機(jī)等工程機(jī)械，更是需要結(jié)合不同運(yùn)行要求，合理選擇適宜的智能控制技術(shù)，以此更好增強(qiáng)這些工程機(jī)械的運(yùn)行效果，解決以往由于操作員過度依賴帶來的嚴(yán)重偏差問題。