太原科技大学

太原科技大学TAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY基于智能化控制技术起重设备的展望姓名：徐今班级：研1505班学号：S20150202基于智能化控制技术起重设备的展望1、我国起重设备发展现状起重机是工作在电站、车间、造船厂、矿山等场所的起重设备。伴随着各行各业对起重机需求的不断扩大，我国起重机行业发展迅速并竞争激烈，起重机的设计也向定制化、智能化、大型化、轻量化等方面快速发展。起重搬运设备（liftingandhandingequipment）是指在工厂、仓库、码头、站台及其他场地，进行起重、装卸、搬运、输送、堆码、存储等作业，以及对物料进行计量、识别、跟踪、管理的设备及车辆。在智能化设计方面，虽然人机接口、推理机、知识库等部分应用于起重机的设计中的例子越来越多，但是仍存在以下问题：(1)起重机传统的手工设计方法效率较低。(2)现有的起重机自动化设计方法中在知识库的知识表示方面，基于产生式、面向对象、框架等传统表示方法较多，采用本体表示方法等能管理大量数据信息、的表示方法相对较少。(3)现有的起重机参数化设计研究，多是以VB,VC为开发工具，Access为数据库管理软件及三维软件进行起重机参数化设计的，将C#为开发工具及SQLSever等更为强大的数据库管理软件应用于起重机参数化设计的研究较少。与国际先进国家相比，无论经济效益，还是产品质量，无论人均产量产值，还是钢材能源消耗，无论原始创新能力，还是设计制造水平，无论产品品种规格，还是基础零部件，无论可靠性安全，还是耐用性寿命，无论开拓市场能力，还是营销服务水平，仍然存在较大的差距。2、面向2030年起重技术的发展趋势随着微电子技术、计算机技术、智能仪表技术及传感器技术的迅速发展，现今起重机用户己越来越不满足于起重机仅仅拥有载荷、力矩限制功能，他们希望获得更多关于起重机状态的准确信息，包括起升高度、风速、起升角度、工作幅度甚至钢丝绳状况、油温、振动情况等信息;并希望起重机具有较强的自动控制功能及自诊断能力，以降低操作和维护的劳动负担并保证起重机的安全。起重机设备制造厂商及其它研究单位也顺应用户的需求开始开发以微型计算机为核心的数字式起重机安全监控系统。到2030年我国起重搬运的目标是：从综合定位精度小于5mm到精度小于3mm，从基于图形数据二段远程监控系统到基于虚拟现实的远程监控系统，从远程集群监控系统到基于机器视觉的远程集群监控系统，从一维位置信息采集处理技术到二维、三维位置信息采集处理技术，从状态信息采集处理到基于云计算的状态信息采集处理技术，从界面友好人机交互技术到智能全息人机交互技术等相关技术的不断发展。另外，随着控制理论的发展，智能化的仪表越来越受到人们的重视。智能化仪表能降低操作的复杂程度，改善人机界面，很大程度减少人为失误以及误差。起重机安全监控系统的智能化改进，具有一定的实际意义。3、起重设备智能化的展望3.1智能起重机的体系结构智能起重机的体系结构是指系统各组成部分之间的相互关系和功能分配，确定系统的信息处理和控制的总体结构。从文献中可以看出，现在起重机的研究追求的只是采用某种思想和技术，从而实现某种功能，还不是严格意义上的智能起重机。解决智能起重机体系结构中的各种问题，并提出具有一定普遍指导意义的结构思想无疑具有重要的理论和实际价值，这是摆在我们面前的一项长期而艰巨的任务。3.2智能控制的新理论与新技术起重机的智能控制方法有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合（模糊控制和变结构控制的融合；神经网络和变结构控制的融合；模糊控制和神经网络控制的融合；融合各种智能计算方法）等。各种方法也有其自身的局限性。国内外学者虽然结合不同起重机模型提出了各种控制方案，但这些模型和方案或是较为复杂或是因控制系统存在某些缺点使控制效果不很理想，因此，各种控制方法、控制技术之间应该取长补短、相互补充、相互协调、智能起重机要能够适应不同环境、精确灵活地进行作业，高性能传感器的研究开发是必不可少的。智能系统中增加和改善传感器性能是增加智能的重要手段。而来自传感器的信息如何组合，即传感器的信息融合问题是更为重要的课题，多种功能的传感器的集成在起重机的智能实现中起着举足轻重的作用。3.4学习控制技术和方法的研究机器的智能来源于它与外界环境的相互作用中，同时也反映在它对要求作业的独立完成度上。各种机器学习算法的出现推动了人工智能的发展，强化学习、蚁群算法、微粒群算法、遗传算法等可以应用到智能起重机系统中，使其具有类似人或动物的学习智能能力，以适应日益复杂的、不确定的和非结构化的环境。3.5智能人机接口人机交互的需求越来越向简单化、多样化、智能化、人性化方向发展，其中心问题在于如何保证人机接口的易用性和可靠性。智能人机接口主要围绕高速度、高精度、数字化、智能化工艺装备的需求，开展检测与传感器信息融合技术、智能控制与远程操作、先进功能部件、新型数字化驱动系统、高速高精度传动机构、开放式结构的网络化控制器等先进基础部件及系统的研究工作。3.6智能路径规划最优路径规划就是依据某个或某些优化准则（如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等），在工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优或次最优路径。根据环境信息掌握程度，路径规划分为全局路径规划和局部路径规划。路径规划方法大致分为传统方法和智能方法两种。但传统路径规划方法在路径搜索效率及路径优化方面有待进一步改善。因此针对不完全或未知的环境信息，将遗传算法、微粒群算法、模糊逻辑以及神经网络等智能计算方法应用到路径规划中，研究新的智能路径规划方法来提高智能起重机路径规划的避障精度，加快规划速度，满足实际应用的需要。此外，智能起重机的机群智能协调以及无人驾驶起重机是未来发展的一个重要方向。4、总结综上所述，目前对起重机的智能化研究还只是针对一个或几个方面，例如“安全监控和故障诊断”属于智能监测，“精确定位与智能防摆”属于智能控制范畴。智能起重机应该具有什么结构、功能和特点？整体应该如何规划？如何优化？这给我们提供了广阔的研究空间。把智能化的监测、控制、规划以及结构设计等融合在一起，注意相关学科的相互交叉与渗透，研究系统整体的基础理论和应用技术，实现基于计算机控制的可重构模块化系统，开发多种新型的通用和专用智能起重机产品，是目前智能起重机研究的关键内容。可以部分应用机器人的设计理论，包括运动学、动力学运动规划、控制技术等。但智能起重机与机器人系统又有区别，例如它采用的因此研究智能起重机的具有指导性的方法学理论和应用技术具有重要的理论价值和实际意义。在未来的发展研究中需要解决以下科学问题。参考文献[1]吴建华，刘焕江.起重机智能化信息管理系统现状与发展趋势[J].起重运输机械.2011(12):9[2]陈志梅，孟文俊.智能起重机系统研究与展望[J].工程机械.2011(1):42-43[3]代宝林.起重机安全智能监控系统[D].吉林:吉林大学，2004[4]陈洪财.桥门式起重机起升机构智能化设计研究[D].西安:西安交通大学，2014[5]毛双华.PLC控制技术在抓斗起重机智能控制中的应用研究[D].浙江:浙江大学，2007[6]万笑一.试析起重机械智能化系统应用与发展[J].湖南农机.2012(9):63[7]朱长建，闫慈，李永勃.浅析流动式起重机智能化研究基础及未来发展趋势[J].工程机械与维.2015(11):77[8]刘启锋.全路面起重机多桥转向轨迹控制系统研究[D].青岛:大连理工大学，2014