CN100497829C - 摊铺机行走系统的控制方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摊铺机行走系统的控制方法，将左、右马达的速度作为反馈值分别与左、右马达的给定速度值进行比较，然后通过PID调节器控制左、右马达的转速，形成核心环；将左、右马达的速度差作为反馈量以追踪0为目标通过速差PID调节器形成的控制量对其中一个马达的速度作出调整构成速差跟踪纠偏环；将左、右马达速度差的累加值作为反馈量以追踪0为目标通过位移差PID调节器输出控制量对速差跟踪纠偏环的马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪纠偏环，核心环、速差跟踪纠偏环和位移偏差跟踪纠偏环构成三闭环控制系统对摊铺机行走系统进行控制。本发明能够有效控制摊铺机行走的跑偏量，从而提高操作的舒适性和施工质量。
Description
技术领域
本发明主要涉及到摊铺机领域，特指一种摊铺机行走系统的控制方法及其装置。
背景技术
目前，沥青摊铺机普遍采用双泵双马达驱动、履带行走的液压系统。该系统由一个以PLC为核心的电子恒速系统控制，消除了因摊铺机行驶推进系统的负载变化、送料的不均匀性、发动机降速等诸多因素造成的行驶速度变化，确保了摊铺速度恒定，从而使摊铺平整度、密实度指标得到大幅度提高。行驶控制技术是摊铺机控制技术的核心之一。国家标准GB/T16277《沥青混凝土摊铺机》对履带式摊铺机的直线行走性能作出了规定：履带式摊铺机直线行驶的跑偏量不得大于直线测量距离的2％，测量区间为50米，不能调整转向操作装置。随着技术的发展，用户对设备的操控性能要求越来越高，行走的直线度是摊铺机操控性能的重要指标。现在的摊铺机行走控制系统或采用速度单闭环或速度和速差双闭环控制系统，跑偏量一般能控制在1％。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于，针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简单可靠、能够有效控制摊铺机行走的跑偏量，从而提高操作的舒适性、改善路面施工质量的摊铺机行走系统的控制方法及其装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种摊铺机行走系统的控制方法，其特征在于：将左马达的速度作为反馈值与左马达的给定速度值进行比较，同时将右马达的速度作为反馈值与右马达的给定速度值进行比较，并分别通过PID调节器独立控制左、右马达的转速，形成核心环；将左、右马达的速度差作为反馈量以追踪0为目标通过速差PID调节器形成的控制量对其中一个马达的速度作出调整构成速差跟踪纠偏环；将左、右马达速度差的累加值，即左、右位移差作为反馈量以追踪0为目标通过位移差PID调节器输出一个控制量对速差跟踪纠偏环的马达作进一步的调节，形成位移偏差跟踪纠偏环，核心环、速差跟踪纠偏环和位移偏差跟踪纠偏环构成三闭环控制系统对摊铺机行走系统进行控制。
一种摊铺机行走系统的控制装置，其特征在于：它包括控制器、PID调节器、速差PID调节器、位移差PID调节器、转向电位器、行走速度给定电位器以及分别安装于左、右马达上的左马达测速传感器和右马达测速传感器，所述转向电位器和行走速度给定电位器分别与控制器的输入端相连用以输入给定速度值和转向信号，所述控制器通过两个PID调节器分别对左、右马达的转速进行控制，由左、右马达速度差得出纠偏控制量的速差PID调节器和由左、右马达速差累加值得出纠偏控制量的位移差PID调节器对左马达或右马达中的任一个进行控制。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：本发明操作简单可靠、能够有效控制摊铺机行走的跑偏量，从而提高了操作的舒适性、减轻了操作员的劳动强度、改善了路面施工质量，采用本发明三闭环的控制方法和装置能够将摊铺机行走的跑偏量出厂标准由原来按国家标准2％提高到0.5％，进一步优化摊铺机的行走性能，从而提高整机稳定性和工作效率。
附图说明
图1是本发明的框架结构示意图；
图2是本发明中控制器的端口示意图；
图3是本发明的流程示意图；
图4是本发明的电路原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明的摊铺机行走系统的控制方法为：将左马达的速度作为反馈值与左马达的给定速度值进行比较，同时将右马达的速度作为反馈值与右马达的给定速度值进行比较，并分别通过PID调节器独立控制左、右马达的转速，形成核心环；将左、右马达的速度差作为反馈量以追踪0为目标通过速差PID调节器形成的控制量对其中一个马达的速度作出调整构成速差跟踪纠偏环；将左、右马达速度差的累加值，即左、右位移差作为反馈量以追踪0为目标通过位移差PID调节器输出一个控制量对速差跟踪纠偏环的马达作进一步的调节，形成位移偏差跟踪纠偏环，核心环、速差跟踪纠偏环和位移偏差跟踪纠偏环构成三闭环控制系统对摊铺机行走系统进行控制。
如图1和图3所示，摊铺机行走的直线度决定于左、右履带行走的的同步性，而同步性的充分必要条件为左马达速度值和右马达速度值之差为零，而左、右位移差为零是必要条件。参见图1所示，以左马达的速度作为反馈值与左马达的给定速度值进行比较，以右马达的速度作为反馈值与右马达的给定速度值进行比较，并分别通过PID调节器独立控制左、右马达的转速，这是控制系统的核心环。将左、右马达的速度差作为反馈量以追踪0为目标通过速差PID调节器形成的控制量对其中一个马达的速度作出调整构成速差跟踪纠偏环。即使这样依然会产生速差，用速差的累加值即左、右位移差作为反馈量以追踪0为目标通过位移差PID调节器输出一个控制量对速差跟踪纠偏环的马达作进一步的调节，形成位移偏差跟踪纠偏环，即整个行走控制由两个独立的速度控制内环和一个速差纠偏环及一个位移差纠偏环构成了三闭环控制系统，摊铺机的行走性能得到了很大的提高。
参见图2所示，本发明的摊铺机行走系统的控制装置，它包括控制器、PID调节器、速差PID调节器、位移差PID调节器、转向电位器、行走速度给定电位器以及分别安装于左、右马达上的左马达测速传感器和右马达测速传感器，所述转向电位器和行走速度给定电位器分别与控制器的输入端相连用以输入给定速度值和转向信号，所述控制器通过两个PID调节器分别对左、右马达的转速进行控制，由左、右马达速度差得出纠偏控制量的速差PID调节器和由左、右马达速差累加值得出纠偏控制量的位移差PID调节器对左马达或右马达中的任一个进行控制。参见图4所示，将左、右马达的测速传感器SR2、SR3的信号输入到RC6/9控制器的高速脉冲计数端，将转向电位器R2、行走速度给定电位器R1的信号输入到控制器模拟量输入端，将行驶方向手柄SQ2的行驶前进、后退信号输入到开关量输入端，将左马达前进比例阀Y1a、左马达后退比例阀Y1b、右马达前进比例阀Y2a、右马达前进比例阀Y2b接入控制器的PWM输出端。
参见图2、图3和图4所示，将行驶手柄SQ2推到前进或后退位，RC6/9控制器根据转向电位器和速度给定电位器的输入信号，分别计算出左右马达内环调节器的给定值，并与相应的马达转速信号经过PID运算输出到左右比例泵Y1、Y2上，手柄前进档PID值输出到Y1a、Y2a上，手柄后退档PID值输出到Y1b、Y2b上。当转向电位器离开中位时，行驶系统进行转向操作，纠偏的速差调节器和位移差调节器不工作。当转向电位器在中位时，行驶系统进行直线运行。此时，左右行驶系统分别通过PID调节器进行反馈稳速控制，当左右马达出现速度偏差时，偏差值通过速差调节器计算一个PID控制值输出到左行驶泵Y1比例阀以调节左马达的速度去跟随右马达，为及时调整由于左右速差不一致造成的机身方向不正，在纠偏调节中，通过对参数的调整使外环工作在超调的状态，即如果是右马达的速度小于左马达时，外环调节器不只是让右马达速度跟随左马达，而且在动态跟随过程中，先出现超调，以让由于开始左大于右造成的左偏调整到右大于左来摆正机身，之后两边速度一致。之后，再通过左右速差的累加得出左右履带的位移差，通过PID位移差调节器输出一个PWM控制值与PID调节器的输出值进行叠加后控制左比例泵Y1形成控制系统的第三个闭环。
Claims (2)
1、一种摊铺机行走系统的控制方法，其特征在于：将左马达的速度作为反馈值与左马达的给定速度值进行比较，同时将右马达的速度作为反馈值与右马达的给定速度值进行比较，并分别通过PID调节器独立控制左、右马达的转速，形成核心环；将左、右马达的速度差作为反馈量以追踪O为目标通过速差PID调节器形成的控制量对其中一个马达的速度作出调整构成速差跟踪纠偏环；将左、右马达速度差的累加值，即左、右位移差作为反馈量以追踪O为目标通过位移差PID调节器输出一个控制量对速差跟踪纠偏环的马达作进一步的调节，形成位移偏差跟踪纠偏环，核心环、速差跟踪纠偏环和位移偏差跟踪纠偏环构成三闭环控制系统对摊铺机行走系统进行控制。
2、一种摊铺机行走系统的控制装置，其特征在于：它包括控制器、分别对左、右马达的转速进行控制的两个PID调节器、速差PID调节器、位移差PID调节器、转向电位器、行走速度给定电位器以及分别安装于左、右马达上的左马达测速传感器和右马达测速传感器，所述转向电位器和行走速度给定电位器分别与控制器的输入端相连用以输入给定速度值和转向信号，所述控制器通过对转速进行控制的两个PID调节器分别对左、右马达的转速进行控制，由左、右马达速度差得出纠偏控制量的速差PID调节器和由左、右马达速差累加值得出纠偏控制量的位移差PID调节器对左马达或右马达进行控制。
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| 摊铺机计算机控制系统设计. 欧青立，何克忠.湘潭矿业学院学报，第15卷第2期. 2000 |
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