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我們所說的行走機械包括這樣幾大類：工程機械、精準農業機械、大型運輸車輛、軍事機械、高鐵機械，這樣的車輛的產量在中國大概是每年200萬臺，這200萬臺怎么能夠進入到工業4.0，這是需要我們來考慮的問題。應該說世界行走機械液壓已經全面進入電子化時代，而我國行走機械液壓剛起步液壓電子控制（目前80%以上液壓元件還沒用電控）也就在剛從2.0進3.0狀態，我們這個彎道怎么超車？怎么從2.0蹦到4.0？這是大家都要思考的問題。 2 `# q) b, }- U' o2 n " b: w2 i( }# K# d9 X) X# p
當我們談到機械智能、談到工業4.0的時候，在行走機械當中主要指兩個智能化，一個叫做運動控制智能化，一個叫機器信息智能化。即工信部要求的兩化融合。$ h* X; U+ f; h+ O& [& ^2 s: ?
) h( @; U4 A S/ v9 P& f◆運動控制智能化, g m" g: R/ P
運動控制的智能化主要包括兩個方面的內容：動力流技術和運動解耦伺服控制。 ' P- S3 l, H, t! @! @2 m; q" l + P. \' n( P' Z% I; f
動力流的控制，即怎樣把柴油機功率有效地分配在各個驅動軸上，以及如何進行功率回收再利用，也就是大家說的混合動力。對此，我們需要思考的問題包括：①如何以最高的效率來傳遞和轉換動力？②如何以最優的匹配來管理和分配動力？③如何以最佳的協調來控制機構運動的動力？④如何回收制動能量？各大企業都在做這方面的工作，比如力士樂VBOII虛擬放油系統，它的核心是叫壓力耦合，這是一個很大的改變。動力回收需要全面的考慮，你把挖掘機“掘”的力量拿走了，去節能是沒有意義的。而卡特在我們目前水平上又實現了節能33%，這個比例是非常大的。 " c5 Z6 P5 a6 A/ o" @ S Q/ M& C 8 z, }- D8 x! [( i" X# K
運動解耦伺服控制。行走機械未來會越來越多地從開環控制進入到閉環控制、進入到伺服控制。今年北京展覽會上，卡特展覽了一個2D，提出了一個電子圍欄。2D技術在美國已經用了十年了，3D技術也在美國用十年了，卡特為什么只介紹2D，不介紹3D，這是值得我們思考的。挖掘機只要有了互聯網+以后，完全可以在電子圍欄下自動挖掘，該挖的地方保證挖好，不該挖的地方一定不挖。國際上已經將挖掘機鏟斗的軌跡控制和推土機推土鏟的姿態控制，按六個自由度（6DOF）的控制模式實現，并已成功地進入了工業化和商品化的階段。所以不管是挖掘機還是推土機，未來就會有多種機構解耦控制，而各機構都將有三環控制：速度環、位置環和加速度環。# a9 F3 I/ Y2 v, u- n. \
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國外的挖掘機早已不只是2D了，而是可以3D，那么3D和2D的挖掘機有什么差別呢？其實挖掘機制造廠并不需要做什麼工作，大家看這個挖掘機上的鏟斗，上面劃了一個白框（見圖2），卡特挖機都做了這么一個槽，你只要把一個塊擱在上面以后，它就可以智能化了。所以對挖掘機廠來講，他并不需要做額外的工作，但是如果拿這樣一個東西擱在我們的挖掘機上就不行，因為卡特挖掘機的液壓系統，是可以支持3D運行，可以支持伺服解耦控制的。挖掘機用衛星定位，鏟斗可以進行無線信號的定位，這樣操作以后，作業誤差小了，作業效率提高了。另外一個大家都知道挖掘機經常出事故，有了無線網絡系統以后，一旦出現危險就會鎖死機器，減少損失。9 a4 ~! L0 c: x" H; E: ^
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圖2 精準挖掘-即插即用的定位裝置
3 j7 X" D* ^9 i5 d% F3 G' n$ X8 A 有時行走機械需要進行精確操作，推土機有六個自由度，一鏟推過去就完事了，不用人工再修補了，這樣可以節省大量的人力、時間。要想讓農業機械精確化，提高效率，很大程度在于行走機械要解決巡航速度的問題，如果機器不能做恒速運行的話，精準就談不上了，所以精準的前提一定是機器的行走是恒速的。因此現在國外IVT的變速箱發展非常快，在展會上我們看到了大量的公司都生產IVT變速箱，IVT變速箱對于中國的液壓行業來講目前是個空白，現在還沒有做。 4 N9 |1 G6 k+ f( Q1 @7 r$ @ , ~* X0 J' k1 T& W/ s9 ^新時代行走機械運動解耦伺服控制要考慮：第一，每個液壓軸將從開環控制進入伺服閉環控制；第二，各軸從獨立控制進入多軸統籌解耦控制。所以行走機械的多路閥將發生很大的變化，很多閥芯都帶一個LVDT位移傳感器，就是為了提高精度，為了解決閉環控制。新的多路閥小于125ms全開啟時間是它響應時間的最低要求。而現在大多數多路閥的開啟時間1s，1s去做解耦控制、閉環控制是很困難的，所以如何提高液壓閥的水平是當前需要解決的問題。當有了這樣一個伺服控制以后，它既可以做功率匹配，也可以做壓力控制，又可以做流量分配，還可以做解耦控制和精度控制。有了這個系統以后，將來的挖掘機不分正流量、負流量、流量共享，其實都是一回事兒了。所以下一階段行走機械要有很多的變化，比如流量共享系統，我告訴大家其實流量共享系統不節能，這是世界上正在想辦法解決的問題。因為流量共享系統有一個最低壓差，力士樂最低的壓差14bar，A11V是18bar，林德22bar，大家想想22bar乘以200L流量，在閥孔里面功率損失有多大，所以未來肯定不是僅靠液壓來節能的，而是電子-液壓聯合實現。5 ~. f h X: M ^! G1 P
4 @, e5 g) \) E/ P; `# A: g- R智能化要用很多新的技術，比說模糊控制，這個概念大家有。比如說怎樣解決功率分配的優先權，是用等比的、還是等值的、還是其他優先權的？這些顯然要通過模糊控制來完成。比如棉花收割機里面大量地使用了伺服系統，怎樣保證收割機不落掉棉團？怎么保證吸進的是棉團而不是梗，如果有了梗，一等棉花就變成三等了，所以有諸多的系統都需要用液壓伺服控制，要用解耦控制來完成。$ R) t1 c% r* y3 R2 Q
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◆機器信息智能化 X0 ~# f0 L4 O8 E+ N( k
機器的信息智能化，有很多企業像卡特、小松、三一、徐工都有自己的平臺，但這樣的平臺只能是信息智能化、機器什么狀況你能知道了，但對操作者來講意義不大，為什么？因為操作者在一個工地上絕對不會只使用一家的機器，可能有卡特的挖掘機、徐工的推土機，他們兩個之間怎樣協調？每一家的控制器、每一家的平臺不可能展現競爭對手的狀況。信息智能化需要給出更多的信息，信息智能化就要加上一個智能電控，這是新的概念。時間關系不跟大家講信息智能化的具體內容，但我給大家舉一個健康控制的例子。液壓系統健康主要跟油有關，像我們人一樣，驗血就知道是否健康，液壓系統也要檢驗液壓油的主要參數。現在已經有在線的微型傳感器，國內的廠家也做了軟件。未來的健康將不只是紅燈和綠燈，一定加一個黃燈，假如油的污染度超了，是不是就不能工作了？不一定，專家給你算出來還可以工作多少個小時，你可以把這個機器開回去修理。所以未來都是三燈控制的。上海一家電控公司已經把這樣的軟件做出來了，手機APP可以監控，對于一個企業來講非常重要，因為他知道哪臺設備什么狀況，哪些油該換了。 ) o0 G! ?- Q" J% d , N: _$ f& a {0 D5 Y# O
另一個信息智能化是針對于電子控制，未來的的網絡平臺很重要，為什么呢？因為通過網絡平臺可以幫助你來編程、做初始化、做調試，這都是云可以幫著你干的。現在的信息控制是各自搞各自的，未來我們要把這所有的信息都連在一起，形成一個新的平臺。2 d. b; g) n: P% b% ]5 h
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電子化液壓產品將有極大的需求
N m6 f$ s m 7 W! G3 M% C+ l9 [: ^我們液壓協會曾經在2015年的時候就提出了要發展十六項產品，此次在美國拉斯維加斯的展覽會中我們看到別人給實現了，這對我們來講是一個很大的壓力。那么這是些什么產品呢？其實主要是七大類產品。* J2 i. X C+ f# h3 a
$ c: H3 s6 A; n) ]3 S9 `( k◆電子泵 - z- q. _0 i Z$ J第一類產品是電子泵，油泵做成電子控制的時候，首先要保證泵能控制壓力，這就必須要有很高的頻響，現在一般行走機械的變量泵，其變量時間是500ms，開環的開式系統大約1s，很多主機廠嫌它太快，因為可能會有壓力沖擊，泵容易壞。但是未來做成電子控制的話，變量時間大概在120ms以內，這樣就帶來了很多問題。電子控制變量泵不僅僅是液控改為電比例閥控，本身就是個復雜的自動控制系統，電子泵有若干的技術問題要解決，怎樣調節流量、壓力，圖3的曲線是泵實現壓力、排量控制的過渡過程的特性要求，這個曲線完成靠什么呢？要靠軟件，要靠模糊控制的計算。 + j: k6 D, ?, k+ J( X( N. a x
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圖3 電子泵的特性曲線
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' L; A2 s+ c. p( j* m u圖4是卡特挖掘機用的電子泵，卡特20噸挖掘機已經全部用自己的系統，不再用外面供應的油泵了。讓我們驚訝的是：一般電比例泵是有一個先導壓力控制的，而卡特是用自己的壓力來當先導壓力。油源的壓力是不斷變化的，可是要進行精確的控制，做出的特性曲線必須達到圖4的水平才行，沒有復雜的軟件、沒有復雜的模糊控制概念是實現不了的。, Y8 t- e9 K3 K
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