周巖巖

【摘 ?要】在構建資源節(jié)約型社會的背景下，機械電子工程也必須要做到節(jié)能化。為此，筆者結合個人在機械電子工程節(jié)能控制技術上的研究經(jīng)驗與相關參考文獻：，就機械電子工程節(jié)能展開粗淺的剖析，提出行之有效的機械電子工程節(jié)能控制技術，以供廣大同行參考借鑒。

【關鍵詞】機械電子工程;節(jié)能控制技術

電子節(jié)能控制技術作為一項基于廣義節(jié)能概念的機械電子工程節(jié)能技術，對實現(xiàn)機械電子工程節(jié)能化有著十分重要的推動性作用。尤其是近些年來，機械電子工程面對不斷提高的高工作性能，低能量消耗要求，做不到節(jié)能化儼然已經(jīng)很難適合現(xiàn)代化社會的生產(chǎn)需求。所以，以下筆者圍繞機械電子工程技能控制技術展開粗淺的探討與分析，以期為突破傳統(tǒng)節(jié)能控制技術，取得更加良好的節(jié)能效果做有意的鋪墊。

1.對機械電子工程的節(jié)能概述

第一，節(jié)能理念的廣義概念。機械電子工程運行的終極目標就是在傳遞、轉換能量的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對外做功的實際效果。由于大部分機械電子工程都是由幾個共同協(xié)作的運行結構組成，所以對有效功率輸出有影響因素的是：在功率不同之間的相互合作及其傳遞的過程。因此，當前人們往往都將節(jié)能控制技術的主要關注焦點放在了供需雙方的共同合作以及傳遞環(huán)節(jié)之上。機械工程在單位時間內(nèi)完成的工作量是工作效率。而矛盾恰恰就出現(xiàn)在工作效率與節(jié)能之間，也就是說性能的提升也就意味著要以另一方需求降低為前提條件。所以，比較消耗的能源數(shù)據(jù)之時，必須要保證其能夠等同于工作效率。

第二，對機械電子工程的功率流程分析。機械電子工程的運行過程也就是其所轉換的能源對外做功、傳遞的過程。因此，在功率流程的研究過程中充分借助能量實施分析，可謂是開展機械電子工程節(jié)能研究的一個重要步驟。以下筆者即以動力主要來源為柴油機的機械工程進行舉例分析。柴油的化學能就是柴油機機械工程的主要動力來源所在，其可被轉化為可輸出的機械能。就轉速轉矩方向來說，通過調(diào)速噴油和電控的控制技術來改善優(yōu)化柴油機的能量消耗特征及其動力特點是目前選擇的主流方案。這是因為液壓泵會吸收掉柴油機輸出的機械性能，并將其轉換為液壓能。而就壓力和流量方面來說，通過恒定功率，切斷壓力，正流量的控制技術來優(yōu)化改進液壓泵的能量消耗特征及其動力特性是目前的首選方案。這是因為柴油機與液壓泵分別是能量的供應方與能量的需求方，為此就必須要改進他們之間的供求關系，可采用控制液壓以及發(fā)動機功率極限荷載等手段對動力特征與能源消耗特點實施改進。而液壓能夠吸收液壓泵傳遞出來的能量，并通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、方向，給對應的運行結構輸送相應的壓力與流量，通過LUDV技術最大限度的消除在并聯(lián)回路上的負荷差異、分配流量，通過控制負流量或者控制負荷傳感的方法來改善優(yōu)化他們之間的供給與需求的關系。

2.機械電子工程節(jié)能控制技術

傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術在局部改善方面已經(jīng)體現(xiàn)出了十分良好的應用效果，但是為了獲得更為良好的節(jié)能效果，就必須要在傳統(tǒng)節(jié)能控制技術的基礎上再次實施突破。如，對固定功率配置實施改善，實現(xiàn)機械功率配置的動態(tài)化;在操作方式之上建立工作效率管理系統(tǒng)，使操作者的造作目標能夠具有更加清晰的方向;選擇識別技術在操作方式之上設立相對應的功率動態(tài)配置系統(tǒng)。

第一，實施全電控節(jié)能控制技術。對于機械電子工程系統(tǒng)而言，通過電比例液壓泵、電比例馬達、電比液壓閥以及電控噴油柴油機能夠共同組成一個利用全電控實施作業(yè)工作的傳動系統(tǒng)。正是因為，采用的轉換原件和功率輸出裝置全部電控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升，也就進一步實現(xiàn)了智能控制的高級化以及感知的進一步深入化。同時，由于軟件完全承擔了系統(tǒng)的控制功能與專用功能，操作者也就可以結合實際的操作情況對運行之中的參數(shù)進行在線控制與在線調(diào)節(jié)，實現(xiàn)柔性參數(shù)配比，從而使全局節(jié)能效果得到有效的提高。

第二，分布式節(jié)能控制技術。對全電控的功率系統(tǒng)，尤其是全電控的液壓系統(tǒng)的建立，相應系統(tǒng)的壓力信號需要被控制程序進行處理，這也就是一種非常高的要求對控制系統(tǒng)的響應速度，這種對壓力信號進行及時處理的需求，憑借當前的機械工程控制器的技術水平來說還無法完全滿足。要滿足對各種數(shù)據(jù)、信號處理速度的硬性需求，就要研制專用的以總線為基本的液壓閥控制器、發(fā)動機控制器和液壓泵控制器，高速總線與每個控制器相互連接，建立一種以總線為基礎的分布式節(jié)能控制系統(tǒng)，達到節(jié)能的目的。發(fā)動機的噴油量由發(fā)動機控制器依據(jù)操作者的指令和發(fā)動機的運行狀態(tài)，與此同時，將與其有關的數(shù)據(jù)傳遞到總線，其他控制器的指令也可以在總線上獲取;參照液壓泵出口的壓力信號，液壓泵控制器可以調(diào)節(jié)其排量信號，總線接收相關數(shù)據(jù)，并且接受其他控制器的控制命令;操作者的操作命令由液壓閥控制器接收，并且依據(jù)命令對液壓閥進行控制，發(fā)送相關數(shù)據(jù)到總線，同時通過總線接受其它控制的控制命令。這種以總線為基礎的分布式控制系統(tǒng)，對信息的傳輸和處理速度的控制都有了特別大的提升，分布式節(jié)能控制技術的應用，可以對全電控功率系統(tǒng)的控制需求給予滿足。

第三，全局節(jié)能控制系統(tǒng)。對機械工作性能的增強、能耗的降低來說，全局節(jié)能的意義重要且深遠。把外界的負載和整個機械工程進行研究，才可以建立全局節(jié)能控制系統(tǒng)，并且要將作業(yè)效率、傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術和協(xié)同控制的多個執(zhí)行機構設置為節(jié)能目標，才能夠取得節(jié)能效果的最大化。對于簡便的定量分析節(jié)能效果，全局的節(jié)能標準可以定義如下：全局節(jié)能標準=有效對外做功/（工作時間*耗油量）=有效功率/耗油量。該定義對協(xié)同控制的多執(zhí)行機構、作業(yè)效率和傳統(tǒng)化的節(jié)能控制技術多方面的內(nèi)容均有考慮，對機械工程的特性評價也較為全面。劃分為三個目標有助于全局節(jié)能目標的實現(xiàn)，目標即傳統(tǒng)節(jié)能目標、工作效率目標和協(xié)同工作目標。每個目標都可以在自身的基礎之上細分成為系統(tǒng)目標，元器件目標和小部件目標，控制機械工程中的各個部件的工作效率情況，能源消耗情況和協(xié)同工作情況，實現(xiàn)全局節(jié)能的目的。

將電子節(jié)能控制技術應用到機械電子工程之中，對進一步節(jié)省機械電子工程的能耗而言有著至關重要的作用。尤其是在大力倡導構建資源節(jié)約型社會的今天，如若機械電子工程無法做到節(jié)能化勢必難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，勢必會被社會所淘汰。因此，在今后的研究工作上，還必須要加強對節(jié)能控制技術的研究與探討，做好在傳統(tǒng)節(jié)能控制技術基礎之上所進行的改良與突破，從而開辟出一條行之有效的節(jié)能技術突進，使節(jié)能目標得以順利實現(xiàn)。

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（作者身份證號碼：130625198601064946）