摘要：目前，我国水利建设项目数量越来越多，规模越来越大。挖掘机是水利建设必不可少的机械设备之一，但是我国挖掘机技术发展时间不长，和国外相比，机电液技术一体化应用仍然存在问题和缺陷，水利建设使用的挖掘机仍然是机械拉杆式油门控制系统，影响了水利建设的顺利进行。本文将就小型水利挖掘机电子油门控制系统展开探讨。
 
    采用电子油门控制系统的水利挖掘机，调节发动机转速精度更准确，舒适性更强，随着水利建设的不断发展，使用电子油门控制系统将成为趋势。电子油门控制系统功能全面，例如，能够自动控制发动机转速，检测机器故障并自动发出警报等，降低发动机油耗，节能减排，降低工程成本。
    一、结构原理
    一般电子油门控制系统是由六个部分组成的，即：远程管理终端、显示器、发动机、执行元件、控制器、开关信号采集器和传感器。其中控制器的作用是采集模拟量信号和开关量信号，整合并分析这些信号，将处理结果传送给执行元件，执行元件根据信号调整发动机转速，对于电子油门控制系统来说，控制器是核心组成部分。远程管理终端和显示器通过CAN总线与控制器连接在一起，控制器采集信息后将其传送给管理终端和显示器，这样在数据管理中心和显示器上就能够显示这些信息。用户能够通过观察显示器了解挖掘机工作的即时情况，也能够控制和管理控制器，达到控制挖掘机的目的。
    二、模块设计
    I．信号输入模块
    开关量信号和模拟量信号是信号输人模块的两个组成部分。开关量信号主要包括自动怠速信号、手动怠速信号、手脚先导压力信号、发动机进气压力信号和机油压力信号等；模拟量信号则包括发动机水温信号、燃油量信号、转速信号、压力变送器信号等。
    对于挖掘机来说，其发动机会设置怠速点，如果发动机转速超过了怠速点，且没有对挖掘机进行操作，那么就会发出自动怠速信号，降低发动机转速，如果此时操作发动机，发动机转速就会恢复之前的速度；而手动怠速信号则是通过操作强制降低发动机转速，使其低于怠速点。发动机转速、进气压力信号、机油压力和发动机水温等信号，主要是表现挖掘机的工作情况。而手脚先导压力信号和压力变送器则是表现液压系统的工作情况。
    2．数据通信模块
    数据通信模块包括串口通信模块和CAN通信模块。控制器微控制单元的擦写主要是通过串口通信模块完成，水利挖掘机一般是在管理终端、显示器和控制器之间的数据通信，可以将管理终端、显示器和控制器通过CAN总线连接起来，达到三者之间通信和传输数据的目的。CAN总线具有很多方面的优点，例如传输距离较远、较强的实时性、较强的检错能力和抗干扰能力等，并且使用成本不高，非常适合利润不多的小型水利工程，这些优点提高了挖掘机电子油门控制系统各个模块通信的效率和准确性。
    3.控制器模块
    （1）硬件设计。控制器的主要作用是监控发动机转速和发动机运行状况，对于挖掘机正常运转至关重要。一般小型水利工程建设环境不好，我们采用了工业级微撑制芯片，能够实现模拟量、开关量的实时采集和即时存储，再通过CAN总线和挖掘机其他组件之间实现数据通信，将数据传输到管理重点，能够实时监控和管理挖掘机。
    （2）算法设计。调整油门挡位旋钮后，挡位信号会被控制器采集到，分析计算后得到相应的发动机转速，将当前发动机转速和计算得到的发动机转速比较，控制器控制执行元件调节发动机的调节杆，达到控制发动机转速的目的。目前使用较为普遍的控制算法有PID控制和模糊控制两种方法。① PID控制法也叫比例微积分控制，这种算法的优点是稳定性较好，结构相对简单，控制比较方便，PID控制技术已经被广泛应用于工业控制的各个领域，适用于不了解被控对象和系统的情况下。如果发动机转速较小，采用这种控制技术能够很快将发动机调整至目标转速，但是发动机转速较大时，调整需要较长的时间。②模糊控制，模糊控制适用于建模困难的情形中，这种控制技术的优点是不要求精度很高的模型，需要工作人员的操作手法和操作经验，但是模糊控制技术的适应能力并不强，因为不同的工作人员工作经验不尽相同，操作存在差异。再者，如果发动机的目标转速和当前转速差异不大时，采用模糊控制技术可能出现转速低于或者高于目标转速的问题。因此，要达到最佳效果，可以将模糊控制和PID控制两种技术结合起来，兼顾调整效率和准确性。
    4．附属模块
    附属模块主要是远程终端管理模块和显示器模块。前者主要是作用是实时查询挖掘机工作状态，用户可以进行控制、调整；后者的作用是将控制器采集到的信息呈现给工作人员。
    综上，采用电子油门控制系统的水利挖掘机，准确度较高，自动化控制效率也很高，发动机运行更加稳定可靠，油耗也随之降低。