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摘要：优化控制系统被广泛应用在工程机械施工作业过程中，以便更加有效的控制传输动力以及智能控制工程机械局部节能，其直接目的是为了实现更高效工作以及有效节约能源。事实证明，在工程机械当中运用电子节能控制技术，对于节省工程机械的能耗来说是具有重要的意义的。本文对工程机械电子节能控制技术进行了探讨。
关键词：工程机械；电子节能；控制技术
落实当前全新的节能电子控制系统目标，就要完善传统性的电子控制系统存在的缺陷不足，同时将传统控制系统中的有效途径进行突破，构建实现分布式总线控制系统和全电控的功率系统。只有基于总线分布来控制执行的状态下，才能实现传统电子控制系统的完善。这样的技术效果可以实现分工况的动态参数功率匹配及基于操作模式的效率管理系统，从而为建立工程机械电子节能控制技术路上扩展空间，有效引导现代工业节能机械技术的发展。
1 工程机械电子广义节能
1.1 机械电子工程的功率流程
转换的能量，对外做功和传递的过程就是机械电子工程的运行过程，通过能量来进行分析。对其功率流程的研究，是机械电子工程节能分析的重要一步。分析将柴油机作为动力主要来源的机械工程，柴油的化学能是其主要的动力来源，柴油的化学能被柴油机转化为可输出的机械能。就转速转矩方向来说，通过调速喷油和电控的控制技术来改善优化柴油机的能量消耗特征及其动力特点是目前选择的主流方案。柴油机输出的机械能会被液压泵吸收，与此同时液压泵把机械能转换成为液压能。就压力和流量方面来说，通过恒定功率，切断压力，正流量的控制技术来优化改进液压泵的能量消耗特征及其动力特性是目前的首选方案。能量的供应方和需求方是柴油机和液压泵，对它们之间的供求关系的改进，目前常用方法是采用控制液压泵和发动机的功率极限荷载或者控制转速感应等等，通过这几种方法来改进两者之间的动力特征和能量消耗特点。液压泵传递出来的液压能会被液压能吸收，通过对液压系统的压力、流量和方向调节，输送压力和流量给对应的运行结构，通过LUDV 技术对并联回路的负荷差异和分配流量的影响进行消除，或者是通过采用可变流量控制的方式来协调各运行结构共同作业。操作者可以在液压阀控制系统中直接对液压阀进行控制，即操作者的意愿及其对流量的要求都可以显示其工作状态。所以能量的提供方和需求方也是液压泵和液压阀。通过控制负流量或者控制负荷传感的方法来改善优化他们之间的供给与需求的关系。液压阀传递出来的液压能会被油缸和马达吸收，与此同时将转化的机械能输出：力与位移和转速转矩，被输出的部分甚至全部机械能都会对外做功，运行元件对外做功的有效性不言而喻。
1.2 广义节能理念分析
把工程机械的能量转化为动能，并对外界进行做功的功率被称为有用功率。机械设备都是多个执行结构一起进行协同作业，因此主要有两个因素影响着做功的效率，能量之间的传递和能量的分配。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现在国内研究人员一直都在研究能量的传递和供需关系之间进行协调，忽视了能量在各个执行系统的分配情况。因此，进行工程机械各个执行系统直接能源的控制，对于节能控制的研究是有很大帮助的。
从上文的分析可以看出，广义节能理念主要可以分为以下几个部分：效率与动能之间分配、功率之间的分配以及施工作业效率。
1.3 对工程机械的整体节能控制进行研究
为了研究广义节能理念，就必须把机械设备作业效率作为研究对象，把节能技术、执行作业结构以及作业的效率保持在同一个节能目的下进行分析研究。整体节能指标就是单位时间内的耗油量、单位时间内做的有用功，等于有效功率和耗油量的比值，将节能技术、执行作业结构以及作业的效率三方面内容作为，评价设备性能和设备节能特性。
整体的节能控制目标可以分为协调作业目标、作业效率目标和传统作业目标三类，每个节能目标又可以分为若干个小的节能目标，这样的节能结构具有以下优点；（1）各个执行机构的控制目标保持一致性。（2）把整体的节能目标作为最终目的，能够实现全局的节能和科学合理控制。（3）把作业的效率和经济效益作为节能的前提。（4）节能评价的指标更合理，更具有说服力。
2 工程机械电子节能控制技术
2.1全电控节能控制技术
对于机械工程系统来说，依靠电比例液压泵、电比例马达、电比例液压阀和电控喷油柴油机来组成一个通过全电控来进行作业的传动系统。由于采用的转换原件和功率输出装置全部电控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升。与此同时，还可以实现智能控制的高级化、感知的深入化。因为软件承担了系统的控制和专用功能，所以操作者可以根据操作情况和实际工作情况在机械运行中对参数进行在线的调节和控制，柔性化的参数匹配得以实现，全局的节能效果也就更好的获取。
2.2 分布式节能控制技术
对全电控的功率系统，尤其是全电控的液压系统的建立，相应系统的压力信号需要被控制程序进行处理，这也就是一种非常高的要求对控制系统的响应速度，这种对压力信号进行及时处理的需求，凭借当前的机械工程控制器的技术水平来说还无法完全满足。要满足对各种数据、信号处理速度的硬性需求，就要研制专用的以总线为基本的液压阀控制器、发动机控制器和液压泵控制器，高速总线与每个控制器相互连接，建立一种以总线为基础的分布式节能控制系统，达到节能的目的。发动机的喷油量由发动机控制器依据操作者的指令和发动机的运行状态，与此同时，将与其有关的数据传递到总线，其他控制器的指令也可以在总线上获取；参照液压泵出口的压力信号，液压泵控制器可以调节其排量信号，总线接收相关数据，并且接受其他控制器的控制命令；操作者的操作命令由液压阀控制器接收，并且依据命令对液压阀进行控制，发送相关数据到总线，同时通过总线接受其它控制的控制命令。这种以总线为基础的分布式控制系统，对信息的传输和处理速度的控制都有了特别大的提升，分布式节能控制技术的应用，可以对全电控功率系统的控制需求给予满足。
2.3 全局节能控制系统
对机械工作性能的增强、能耗的降低来说，全局节能的意义重要且深远。把外界的负载和整个机械工程进行研究，才可以建立全局节能控制系统，并且要将作业效率、传统的节能控制技术和协同控制的多个执行机构设置为节能目标，才能够取得节能效果的最大化。对于简便的定量分析节能效果，全局的节能标准可以定义如下：全局节能标准＝有效对外做功/（工作时间*耗油量＝有效功率/耗油量。该定义对协同控制的多执行机构、作业效率和传统化的节能控制技术多方面的内容均有考虑，对机械工程的特性评价也较为全面。划分为三个目标有助于全局节能目标的实现，目标即传统节能目标、工作效率目标和协同工作目标。每个目标都可以在自身的基础之上细分成为系统目标，元器件目标和小部件目标，控制机械工程中的各个部件的工作效率情况，能源消耗情况和协同工作情况，实现全局节能的目的。
总之，传统的节能控制系统存在很多问题，只能进行局部的能源控制，因此，建立工程机械电子全线节能控制系统是很有必要的。此种技术设计的全线电子节能控制和分布式节能控制系统，实现了动态功率和动态工况的节能控制，为以后机械设备的节能控制技术的发展，起到较大的推动作用。
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论文作者:蒋,巍
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：节能论文; 作业论文; 液压泵论文; 目标论文; 控制系统论文; 功率论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第26期论文;