机电一体化的概念在大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术向传统机械行业领域迅速渗透，机械电子技术深度结合的现代工业基础上，综合应用机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术、信号变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置布局机械本体、执行机构、动力驱动单元、传感测试元件、控制元件、微电子信息接收、分析、加工、处理、生产、传输单元和线路以及衔接接口文件等硬件元素，并使之在软件程序和微电子电路之间实现有目的的信息流向导引工程机械机电液一体化系统具备功能•能检测、识别工作对象和工作条件•可根据检测、识别结果和工作目标，自行作出下一步动作的决策•有响应决策、执行动作的伺服机构现代工程机械机电液一体化的发展趋势•性能上向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展•功能上向小型、轻型化、多功能方向发展•层次上系统化、复合集成化方向发展工程机械的主要组成:动力装置、传动装置、行走装置、工作装置和操纵装置等组成工程机械机电液一体化控制系统的组成•整机电子控制－电液传动及操作控制、仿真控制、远距离控制、无线遥控及智能控制等•发动机的电子控制－燃油喷射、发动机工况和电控泵的监测与控制、冷却系统和润滑系统的监测和保护等•行走系统的电子控制－自动调速、恒速控制、全轮独立自动转向、直线行驶控制、功率分配控制等•工作装置的电子控制－自动找平、自动料位控制、自动调频、调幅等第二章一．工程机械常用控制电器控制按钮、万能转换开关、行程开关、接触器、继电器以及电磁离合器二．工程机械常用执行机构电动式、液动式以及气动式机构电动式：交流电动机、电磁铁等液动式：液压缸、回转液压缸、液压马达等气动式：由气缸、气阀或气动马达等组成三．工程机械常用检测器件位移、扭矩、振动、应变、力、转矩传感器四．三相异步电动机启动控制电路五．三相异步电动机正反转控制电路第三章电喷柴油机对电子控制装置的基本要求•较高的喷射压力•独立的喷射压力控制•改善柴油机燃油经济性•独立的燃油喷射正时控制•可变的预喷射控制能力•最小油量的控制能力•快速断油能力•降低驱动扭矩冲击载荷电喷技术的发展目前已经历了3个阶段•位置控制型（电子调速器）•时间控制型•时间控制与压力控制型结合（高压共轨电控喷射）第四章自动换档变速器工作原理自动换挡控制系统根据发动机的负荷（节气门开度）和机动车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动比，从而实现自动换挡。

自动变速器的特点（优越性）•提高发动机和传动系的使用寿命•提高机动车通过性•具有良好的自适应性•操纵轻便自动换挡变速器的类型•液力机械自动变速器(AT)•机械自动变速器(AMT)•机械无级自动变速器(CVT)•双离合器式自动变速器(DCT)换挡控制策略无论哪一种作业方式都要有快速接近物料、低速插入物料、低速离开物料、快速到达卸料点等多个步骤。

此时换挡及前进、倒驶转换频繁，其中30%的时间需在倒车状况下工作。

能否正确及时的换挡，不但是保证插入力的需要，而且也是降低燃料消耗、减少环境污染，提高生产率的需要。

因此，要求装载机要操纵快捷、换挡平顺、换向迅速，以保证作业运行的快捷灵活。

无级变速控制系统的基本形式变量泵-定量马达容积调速．定量马达-变量泵容积调速．变量马达-变量泵容积调速工程机械常用无级变速行驶控制的参数：无级变速行驶控制包括车辆的前进、后退、转向以及行驶速度等。

系统说明：该系统控制驱动轮转速，使驱动轮转速能按照速度指令变化。

该系统的液压动力装置由变量泵和马达组成，变量泵既是液压能源又是主要的控制元件。

由于操纵变量机构所需要的力较大，通常采用一个小功率的放大装置作为变量控制机构。

该系统采用阀控制电液位置伺服系统作为泵的控制机构。

系统输出的速度由测速发电机检测，并转换为反馈电压信号Uf，与输入速度指令信号Ui相比较，得出偏差电压信号Ue=Ui-Uf，作为变量控制机构的输入信号。

1.伺服过程Ui↑→Ue=Ui-Uf＞0→θ↑→q↑→ω↑→Uf↑→ Ue=Ui-Uf↓直至Ue=02.恒速过程负载增大→ω↓→Uf↓→Ue=Ui-Uf＞0→θ↑→q↑→ ω↑→Uf↑→Ue=Ui-Uf↓直至Ue=0该系统中，内部控制回路可以是闭合，也可为不闭合。

当内部控制电路不闭合时，该系统为速度伺服系统。

如果闭合控制电路，便消除了变量控制机构中液压缸的积分作用，系统实际上不再是速度伺服系统，而成了一个速度调节器。

无级变速速度控制方式（P54图）第五章液压挖掘机的组成液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、回转装置、行走装置和电气控制等部分组成。

挖掘机液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。

液压系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。

电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。

工作装置是直接完成挖掘任务的装置，它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成，动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制，为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。

回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。

第六章沥青混凝土摊铺机的作用沥青混凝土摊铺机是用来将拌制好的沥青混凝土均匀地摊铺在已经整修好路面基层上的专用设备，广泛用于公路、城市道路、大型货场、停车场、码头和机场等工程中沥青混凝土的摊铺作业，也可用于摊铺稳定材料和干硬性水泥混凝土材料。

在摊铺过程中，首先接受由自卸汽车运来的混合料，再将其横向铺散在路基或基层上，最后加以初步压实、整形，形成一条有一定宽度、一定厚度和一定形状的铺层。

对沥青混凝土摊铺机的要求一是要使得物料在机械行进时均匀充满预定空间，对行进速度的稳定性要求十分严格，在选定一种行进速度时，其运料、分料速度也必须相应地改变；二是使用先进的电子找平系统三是在操作环境方面，更加注重人性化、舒适化的追求，在视野、座位、操作台、驾驶室的设计上均以舒适性作为主要评价指标。

摊铺机的基本结构现代自行式摊铺机的结构总体上分为两大部分，即前面是主机，也就是牵引机；后面是熨平装置，也就是工作装置。

主机通过大臂牵引熨平装置。

摊铺机主要由发动机、传动系统、行走机构、供料系统、操纵控制系统、车架、调平大臂、熨平板以及自动调平系统等组成。

调平控制系统的作用沥青摊铺机在摊铺作业时，熨平板通过两侧牵引大臂由主机牵引，熨平板处于浮动状态。

这种浮动式熨平板对路基不平度具有初步的滤波和滞后效应，具有一定的调平功能，但只能消除波长较小的凹凸。

如果要使路面的摊铺平整度完全不受基层的影响，就必须在摊铺过程中根据基层的高低不平随时调节牵引大臂牵引点的垂直高度，并保证摊铺仰角为初始值。

自动调平控制系统的组成自动调平装置由控制器（包括传感器和调节器）、液压缸、换向阀、传感器、平均梁等组成自动调平控制系统的发展①开关式自控系统。

以“开”、“关”的方式进行调节，无论检测的偏差大小，均以恒速进行继续控制。

其结构简单、价廉、使用方便，但调节的精度较低。

②比例式自控系统。

根据信号偏差的大小，以相应的速度进行连续调节。

它不会因“搜索”、超调等原因出现振荡现象，可使摊铺路面获得较高的平整度。

但它的结构精度要求高，造价昂贵。

③比例脉冲式自控系统。

这是在开关式自控系统的基础上改进的新型调平方式。

它在恒速调节区和死区之间设置了一道脉冲区，脉冲信号根据偏差的大小成正比例的变化，经过处理以后可以来驱动调平油缸。

工作原理自动调平装置利用安装在熨平板上的纵向及横向控制器，以事先设置的钢丝、尼龙绳、滑杆或己铺设的路面、路肩为基准，在摊铺过程中，纵向、横向传感器能随时检测出路基不平整及其他干扰所引起的熨平装置上检测部位的高度偏差与水平偏差，产生电信号，再通过一系列信息传递，使机身两侧牵引臂上的牵引点上下移动，以抵消路基不平整或其他因素干扰所造成的影响。

找平基准的形式1.固定基准，即悬线法2.接触跨越式浮动平衡梁基准3.非接触式电子平衡梁基准4.滑靴非接触式电子平衡梁形式①声波式②激光式超声波测距原理（四公式一图）超声波式电子平衡梁测量原理工作前首先利用超声波测距原理先设定1个基准面：在摊铺机左、右两侧平衡梁上均朝下布置4个声呐传感器，声呐传感器发射器发出声脉冲，这些声脉冲到达地面以后再以声速返回发射器。

然后以地面为基准连续不断地测出地面与4个超声波传感器之间的距离，最后经过采样处理后对这些距离取平均值。

激光式电子平衡梁测量原理激光调平系统中的激光扫描器发射激光束，在基准面上反射，反射激光束由扫描器接收，系统根据反射与发射的时间差以及激光束的倾斜角度计算反射点与激光扫描器的垂直距离。

每条激光束相当于1个测距传感器，激光扫描器发射的激光束之间相隔1°。

所以，实际扫描面是由多条密集激光束组成的一个扇形扫描面。

由扫描所得高度的平均值形成一个在扫描面内的虚拟调平基准，数字控制器根据熨平板相对于虚拟基准的变化来调整熨平板的升降，从而改变摊铺厚度，保证铺层平整度。

激光调平系统的特点激光调平系统最突出的特点是采用激光作为探测距离的介质，由于激光在空气中传播速度恒定不变，不需要对介质的传播速度进行定值检测校正，所以该系统测距精确，计算过程简单，易于保证计算精度，从而使获得的虚拟基准更加准确，且受环境因素的影响较小。

此外，激光扫描器可以发射密集的激光束对基准面进行大范围的扫描，并且扫描过程是随摊铺机作业连续进行的，使数字控制系统对基准面的变化具有事早的预知性和更平缓、更稳定的过滤作用，进而获得良好的铺层平整度。

再者，由于扫描长度可调，施工时可以根据现场情况设定扫描长度。

例如，在平直路段上采用较长的扫描长度可以在更大范围内扫描探测、采集基准面高程数据，并获得更好的长距离平均效果和路面平整度，这样不仅可以保证铺层的连续、光整，而且可以很好地跟踪基准面的纵坡和弯道自然变化，形成流畅变化的路面；在横向弯道或纵向坡道上施工时，可以根据弯道和坡道的缓急程度采用相应较短的扫描长度，这样可以准确地跟踪横向超高或纵向高程的连续变化，从而获得连续平整的弯道、坡通、匝道等。

由于系统是通过激光进行扫描，在能见度很低的情况下会严重影响激光的传输，从而影响系统的调平效果；另外，系统对摊铺现场管理要求较高，如果在扫描范围内出现过多的杂物或人员流动，这也会影响到激光的传输而使系统工作不稳定，影响调平精度。

说明：PWM液压阀工作原理脉宽调制器将输入的控制信号与载波信号比较后，转换为周期为T的脉宽调制信号。