工程机械自动控制系统研究

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1、工程机械自动控制系统研究　　摘要：文章阐述了两种工程机械作业的操作控制系统，分别为液压挖掘机微机控制系统和推土机微机控制系统，分析了其系统控制原理和特点。最后介绍了当前已有的几种技术，分别为传感器技术、微机控制技术、液压比例技术和可靠性技术，在介绍这些技术的同时也指出了这些技术存在的一些问题。关键词：工程机械；自动控制系统；微机控制中图分类号：TU998文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）30-0059-027工程机械设备在现代经济社会建设过程中发挥着越来越重要的作用，比如，推土机和装载机等工程机械设备，通常都是在极其恶劣的工作环境

2、中进行工作作业的，为此，这极大地加重了操作人员的劳作强度。操作人员为了完成既定的任务目标，除了要按照操作要求频繁地调节操作装置外，还要提高作业效率和作业质量，因此，要同时完成这么大的工作量其技术难度较大。一般来说，挖掘机在进行作业的时候是停在某一处进行挖掘作业的，表面看起来好像很简单，但实际上由于挖掘机的作业装置为多自由度系统所组成，在作业过程中往往会有几个操作动作同时进行，比如，进行挖掘的同时需要挖掘机的提升与回转等工序。挖掘机作业过程中的复杂性和多样性对大多数挖掘机操作人员来说都具有一定的难度。因此，在作业过程中如何实现工程机械设备的自动化控制是

3、今后一个重要的研究发展方向，自动化控制装置如果能够研制成功，这将在极大地减轻操作人员工作强度的同时，还提高了劳动生产率和作业水平的精确度，减少了事故率。随着科学技术水平的不断提高，各种新的技术不断涌现出来，如现代控制技术、微机技术、传感器技术等，这些科技成果不断得到应用和推广，为实现工程机械设备的自动化控制提供了坚实的理论保证和技术实践，有可能实现工程机械设备的微机控制。1液压挖掘机微机控制系统介绍1.1控制系统原理简介铲斗、抖杆、动臂和回转机构组成了挖掘机的四自由度作业装置，挖掘机采用了4个电液比例阀对上述动力装置进行自由控制。挖掘机在进行作业的时

4、候，铲斗、抖杆动以及动臂上的位移和压差传感器用来检测油缸的伸缩量和油压的大小，据此来确定挖掘机所承受的负荷量；在动臂回转机构上安装有测量角度弯曲大小的传感器，用以测定回转角度，判断是不是在挖掘机允许的工作范围内。微机控制器配置了多种接口，用来存储数据和与外部进行数据交换，方便对挖掘机进行性能检测。7挖掘机在进行实际作业工作时，根据具体施工地点，对挖掘机微机输入精确的工作坐标信息数据，如挖掘作业的经纬度、挖掘的工作地点和需要卸土的大概方位。在输入完这些信息后，通过事先安置在机械中的算法软件对机械作业情况进行信息控制，对挖掘机发出信息指令，控制挖掘机的现

5、场作业。1.2操作系统介绍采用最新的WIN7操作系统对挖掘机微机进行控制，该系统人机界面友好，有利于操作顺利完成；采用先进的电液比例控制技术对系统实施回路协调控制；系统的精确度高，响应速度也快。2推土机微机控制系统介绍2.1系统结构介绍推土机是一种重要的工作机械装置，一般来说，它是由顶推架、铲刀和操作油缸部件等组成的。顶推架上面安装有力传感器，用来测量推土机作业时铲刀上的有效载荷度；操作油缸上装有位移传感器，主要用来测量油缸的伸缩量，进而测量出铲刀所承受的力的大小。控制器采用单片机控制系统，在作业时，根据施工的具体情况而输入操作指令，指导控制器完成作

6、业，提高了工作效率。2.2系统特点介绍7单片微机控制系统具有体积小的特点，非常易于操作；系统配有键盘用于输入信息，装有LED显示屏，用于观测施工现场的情况，以便及时对施工进度进行调整；采用开放式的算法软件对系统进行控制，当遇到超过算法范围的情况时，可根据具体情况修改算法的适用范围，适应多变的具体情况。3当前相关技术及存在的问题3.1传感器技术在现代工程机械设备方面，传感器技术非常重要，它影响着工程机械的后续操作作业，影响控制系统对机械的控制效果。因此，这就对传感器的性能提出了严格的要求，除了要快速和准确地获取作业对象的大量信息外，还要求传感器本身就有

7、一定的稳定性，如要耐高温高湿的环境、抗震动（不会因为外力变大而骤然受损）和防止环境的污染（影响传感器的敏感度）等。就当前的科技水平来讲，虽然已经有很多适合在实验室这样相对稳定的条件下使用的传感器，但是，这些传感器一旦应用到户外的大型工程机械设备上面，传感器的使用效果还不太理想，与实验室的检测效果还有较大差距。传感器的性能不稳定直接影响了工程机械机电一体化的发展，是遇到的主要瓶颈。3.2微机控制技术7随着计算机技术的不断飞速发展和提高，在计算机硬件控制方面，已经能够实现完全满足工程机械发展的需要，半导体的集成工作电路（工作温度区间为-40℃～120℃）

8、也可以达到工程机械的工作要求。在软件控制技术方面，控制算法发展得非常迅速，目前已经有了很多的智能算法，如蚂蚁