2024年5月26日发(作者：劳丹云)
智能限制技术在工程机械上的应用
一、智能限制技术概述
限制技术是在上世纪20年头建立了以频域法为主的经典限制理论后发 展起来
的,限制技术首先在工业生产中得到了广泛的应用。在空间技术 发展的推动下,50年
头又出现了以状态空间法为主的现代限制理论, 使限制技术得到了广泛的发展, 产生
了更多的应用领域。 60年头以来, 随着计算机技术的发展,很多新方法和技术进入
工程化、产品化阶段, 显著加快了工业技术更新的步伐,这对自动限制技术提出了新
的挑战, 也为其发展供应了条件,促进了智能理论在限制技术中的应用,形成了 智能
限制技术。
智能限制技术主要用来解决那些用传统的方法难以解决的困难系统的控 制问
题,如智能机器人系统、计算机集成制造系统(CIMS、困难 的工业过程限制系统、
航天航空限制系统、社会经济管理系统、交通运 输系统、通信网络系统、环保与
能源系统等。这些困难系统具有以下特 点:①限制对象存在严峻的不确定性,限制模
型未知或模型的结构和参 数在很大的范围内变更;②限制对象具有高度的非线性特
征;③限制任 务要求困难。例如,在智能机器人系统中,要求系统对一个困难的任务
具有自行规划和决策的实力,有自动躲避障碍达到目的地的实力。
智能限制技术通常通过智能限制系统发挥作用。简洁地说,智能限制系 统是指
具备一个智能行为的系统,它利用人工智能的方法能够解决难以 用数学的方法精确
描述的困难的、随机的、模糊的、柔性的限制问题, 具有自学习、自适应、自组织
的实力。它的主要目标是探究更加接近人 类大脑处理事物的“思维”模式,也是探讨
一种数理逻辑,能使机器像 人一样,依据少量模糊信息,依据肯定的推理准则进行“思
维”,就可 以得出相当精确的或足够近似的结论和限制策略。
把智能限制技术应用在工程机械产品上,解决了传统限制方法无法很好 的适应
多变困难对象的难题。智能限制技术可以变更限制策略去适应对 象的困难性和不
确定性。它不是仅依靠数学模型,而且依据学问和阅历 进行在线推理,确定并优选最
佳的限制策略,针对某种不确定性使系统 保持预定的品质和期望的目标。
智能限制技术在工程机械产品上的应用特别广泛,本文仅对履带式液压 挖掘机
和双钢轮振动 压路机 两种不同作业特点的典型产品为例进行论 述。
二、智能限制技术在典型产品上的应用
工程机械按作业目的的要求分为两类:一类为无作业质量要求的机械, 其特点是
作业介质具有不匀称性和不规范性,作业载荷变更大,这类机 械性能指标要求为动力
性(功率充分发挥,经济性(燃油消耗,作 业生产率;另一类为有作业质量要求的机械,其
特点为作业介质是匀称 一样的、规范的,而且工作装置与介质相互作用过程产生的
负荷基本为 稳定值,这类机械以作业质量要求为优先指标,其次为动力性、经济性 和
作业生产率。挖掘机属于前一类机械,而压路机属于后一类机械。
1、限制目标和策略
由于机器的作业类别不同,不同类别机器的限制目标和限制策略也不相 同。挖
掘机的智能限制目标为“节能环保、提高作业生产率”;而压路 机的目标为“提高路面
压实质量和压实效率”。
当前挖掘机主要有两种限制策略, 一是“负载适应限制”, 另一种是“动 力适应限
制”。
负载适应限制:发动机的输出功率肯定的状况下,液压系统(负载通 过自身调整
以适应(充分汲取和利用发动机的动力输出,体现了“按 劳安排”原则。
动力适应限制:发动机依据实际作业工况的须要供应动力输出,体现了 “按需安
排”原则。
采纳“负载适应限制”技术的挖掘机,一般设有几种动力选择模式,如 最大功率模
式、标准功率模式和经济功率模式,每种模式下的发动机输 出功率基本恒定,同时液
压泵也设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系 统中采纳了发动机速度传感限制技
术(ESS限制技术,在匹配时将 每种功率模式下的泵的汲取功率设定为大于或等于该
模式下的发动机输 出功率,这样可以使液压系统充分汲取利用发动机的功率,削减能
2024年5月26日发(作者：劳丹云)
智能限制技术在工程机械上的应用
一、智能限制技术概述
限制技术是在上世纪20年头建立了以频域法为主的经典限制理论后发 展起来
的,限制技术首先在工业生产中得到了广泛的应用。在空间技术 发展的推动下,50年
头又出现了以状态空间法为主的现代限制理论, 使限制技术得到了广泛的发展, 产生
了更多的应用领域。 60年头以来, 随着计算机技术的发展,很多新方法和技术进入
工程化、产品化阶段, 显著加快了工业技术更新的步伐,这对自动限制技术提出了新
的挑战, 也为其发展供应了条件,促进了智能理论在限制技术中的应用,形成了 智能
限制技术。
智能限制技术主要用来解决那些用传统的方法难以解决的困难系统的控 制问
题,如智能机器人系统、计算机集成制造系统(CIMS、困难 的工业过程限制系统、
航天航空限制系统、社会经济管理系统、交通运 输系统、通信网络系统、环保与
能源系统等。这些困难系统具有以下特 点:①限制对象存在严峻的不确定性,限制模
型未知或模型的结构和参 数在很大的范围内变更;②限制对象具有高度的非线性特
征;③限制任 务要求困难。例如,在智能机器人系统中,要求系统对一个困难的任务
具有自行规划和决策的实力,有自动躲避障碍达到目的地的实力。
智能限制技术通常通过智能限制系统发挥作用。简洁地说,智能限制系 统是指
具备一个智能行为的系统,它利用人工智能的方法能够解决难以 用数学的方法精确
描述的困难的、随机的、模糊的、柔性的限制问题, 具有自学习、自适应、自组织
的实力。它的主要目标是探究更加接近人 类大脑处理事物的“思维”模式,也是探讨
一种数理逻辑,能使机器像 人一样,依据少量模糊信息,依据肯定的推理准则进行“思
维”,就可 以得出相当精确的或足够近似的结论和限制策略。
把智能限制技术应用在工程机械产品上,解决了传统限制方法无法很好 的适应
多变困难对象的难题。智能限制技术可以变更限制策略去适应对 象的困难性和不
确定性。它不是仅依靠数学模型,而且依据学问和阅历 进行在线推理,确定并优选最
佳的限制策略,针对某种不确定性使系统 保持预定的品质和期望的目标。
智能限制技术在工程机械产品上的应用特别广泛,本文仅对履带式液压 挖掘机
和双钢轮振动 压路机 两种不同作业特点的典型产品为例进行论 述。
二、智能限制技术在典型产品上的应用
工程机械按作业目的的要求分为两类:一类为无作业质量要求的机械, 其特点是
作业介质具有不匀称性和不规范性,作业载荷变更大,这类机 械性能指标要求为动力
性(功率充分发挥,经济性(燃油消耗,作 业生产率;另一类为有作业质量要求的机械,其
特点为作业介质是匀称 一样的、规范的,而且工作装置与介质相互作用过程产生的
负荷基本为 稳定值,这类机械以作业质量要求为优先指标,其次为动力性、经济性 和
作业生产率。挖掘机属于前一类机械,而压路机属于后一类机械。
1、限制目标和策略
由于机器的作业类别不同,不同类别机器的限制目标和限制策略也不相 同。挖
掘机的智能限制目标为“节能环保、提高作业生产率”;而压路 机的目标为“提高路面
压实质量和压实效率”。
当前挖掘机主要有两种限制策略, 一是“负载适应限制”, 另一种是“动 力适应限
制”。
负载适应限制:发动机的输出功率肯定的状况下,液压系统(负载通 过自身调整
以适应(充分汲取和利用发动机的动力输出,体现了“按 劳安排”原则。
动力适应限制:发动机依据实际作业工况的须要供应动力输出,体现了 “按需安
排”原则。
采纳“负载适应限制”技术的挖掘机,一般设有几种动力选择模式,如 最大功率模
式、标准功率模式和经济功率模式,每种模式下的发动机输 出功率基本恒定,同时液
压泵也设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系 统中采纳了发动机速度传感限制技
术(ESS限制技术,在匹配时将 每种功率模式下的泵的汲取功率设定为大于或等于该
模式下的发动机输 出功率,这样可以使液压系统充分汲取利用发动机的功率,削减能