CN101498938A - 摊铺机行走系统的智能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种摊铺机行走系统的智能控制方法，属于控制摊铺机行走的方法。对轮速进行设定，左轮设定值输入与左轮PID控制器的输出信号并联叠加后，控制左轮行走；左、右轮的速度信号通过传感器同时反馈到：1.左、右轮的PID控制器输入端，与设定值比较构成闭环控制；2.左、右轮传感器的信号相减环节；得到的轮速差和经积分电路后得到距离差，作为两个输入变量到模糊控制器，确定右轮修正量输出，右轮设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加控制，控制摊铺机的工作状态。优点：能够有效解决摊铺机行走跑偏量，有效地防止了各控制作用的相互干涉，优化了控制装置的控制性能，提高了操作的舒适性，减轻了驾驶员的劳动强度，改善了路面的施工质量。

Description

摊铺机行走系统的智能控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制摊铺机行走的方法，特别是一种摊铺机行走系统的智能控制方法。

背景技术

目前，摊铺机行走系统多采用双泵双马达驱动履带的行走系统。该系统的控制系统硬件采用PLC为核心的电子恒速控制系统。该控制系统包括：PLC为控制器、安装在马达输出轴上的传感器、以及控制泵流量的电磁比例阀作为执行器。控制方案多采用单闭环、双闭环以及三闭环的控制方法。

单闭环控制方法是将左右轮分别进行控制，即左右马达的转速与设定值进行比较采用PID控制方案消除偏差已达到恒速控制的目的。该控制方案缺点是一旦摊铺机左右轮出现偏转，控制系统不能自动纠偏。

双闭环控制方法是将马达速度和左右马达的转速差作为双变量分别与设定值比较，采用速度PID和纠偏PID确定输出控制量后叠加得到控制器的输出量控制电磁阀。该控制方法与单闭环实质上是一样的，都只能进行速度控制，不能消除左右履带行走距离差值。

三闭环控制方法是将马达速度、左右马达速度差以及通过将速度差进行叠加得到距离差这三个变量分别通过PID计算得到输出控制量后进行叠加得到控制器的输出量控制电磁阀。该控制方法虽然将左右轮的距离差值作为控制变量参入摊铺机的行走控制，但是，三个控制变量并联叠加，容易相互干涉，最终使参入纠偏的控制变量的控制作用不能完全发挥应有的效果，不能有效的解决摊铺机行走跑偏量。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：能够有效解决摊铺机行走跑偏量的摊铺机行走系统的智能控制方法。

实现本发明目的所提出的解决方案为：

对左轮和右轮运行速度进行设定，左轮设定值输入与左轮PID控制器的输出信号并联叠加后，控制左轮行走驱动系统的工作；左轮和右轮的运行速度的信号通过传感器同时反馈到二个地方，1、反馈到左轮和右轮的PID控制器输入端，与对左轮和右轮运行速度的实际设定值进行比较构成闭环控制；2、左轮传感器和右轮传感器的信号相减环节；得到的左轮、右轮速度差和经积分电路后得到距离差，作为两个输入变量送入到模糊算法，经模糊控制器运算后确定右轮设定值修正量输出，该模糊算法模块的右轮设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加，该叠加量作为右轮闭环控制的设定值与右轮PID控制器输出值再次叠加控制右轮液压系统的泵、马达工作；控制摊铺机的工作状态。

所述的工作状态有三种，为开环工作状态、闭环工作状态和直线工作状态；

当摊铺机处在开环状态时，左轮、右轮设定值直接输出控制左轮、右轮液压系统的泵、马达工作；在摊铺作业需要闭环控制时，左、右轮的设定值与左、右轮PID控制器输出值叠加输出控制左轮的泵、马达进行工作；当摊铺机处于直线摊铺状态时，该模糊算法模块的输出信号通过选择开关串入到右轮闭环控制回路中。

有益效果：由于采用了上述方案，该摊铺机行走控制方法，左轮进行单闭环恒速控制以保证摊铺机整机行走速度；右轮采用模糊算法根据左右轮的距离差和速度差微调右轮的速度设定值，实时得保证摊铺机沿直线行走，而不是单纯的保证右轮的恒速，防止了一旦摊铺机出现了偏转能够实时自动纠偏；同时因为将PID控制器与设定值输入量并联叠加。当摊铺机进行摊铺工作时，控制系统处在闭环状态，PID控制器参入闭环调节；当摊铺机并不要求恒速控制，控制系统处在开环状态，PID环节断开，这种并联结构能够方便地实现开闭环控制的转换，便于提高控制器的运行效率；PID控制器参入控制时相当于在很小的范围内进行调整；该方案有效地防止了当控制系统超调量过大时对摊铺机的行走速度的影响，同时有效地保证了整个控制系统的速度控制精度，能够有效解决摊铺机行走跑偏量，达到了本发明的目的。

本发明的优点在于能够有效解决摊铺机行走跑偏量，有效地防止了各控制作用的相互干涉，优化了控制装置的控制性能，提高了操作的舒适性，减轻了驾驶员的劳动强度，改善了路面的施工质量。

附图说明

图1本发明的控制原理框图。

图2本发明的直线摊铺控制过程流程图

图3PID控制示意图

具体实施方式

实施例1：在图1、图2中，本发明的摊铺机行走系统具体控制过程为：当摊铺机处于直线摊铺作业时，左轮采用单闭环控制，即左轮的设定值与左轮PID控制器输出值叠加输出控制左轮的泵、马达进行工作。左轮液压马达的实际转速与电位器设定值进行比较，采用增量式PID消除偏差以达到左轮的恒速控制，同时保证摊铺机整机行走速度。右轮采用模糊PID智能控制方案。在摊铺机控制面板上设置直线摊铺纠偏选择开关，该开关为高电位时，将左右轮的实际转速相减得到左右轮的速度差，同时通过积分环节得到摊铺机左右轮的行驶距离差值，模糊控制器根据左右轮的速度差和左右轮的距离差两个输入变量通过模糊规则确定右轮速度设定值修正量，该设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加，叠加量作为右轮闭环控制的设定值与右轮PID控制器输出值再次叠加共同控制右轮液压系统的泵、马达工作。直线摊铺时右轮的整个控制框架采用模糊控制和PID控制的串联结构，右轮采用模糊算法根据左右轮的距离差和速度差微调右轮的速度设定值，实时得保证摊铺机沿直线行走，而不是单纯的保证右轮的恒速。当摊铺机处在非直线摊铺作业(如转弯摊铺)时，直线摊铺选择开关为低电位，模糊控制器退出右轮的控制，软件中左右轮距离差变量自动清零以保证下一次的控制不受影响。当摊铺机不需要闭环控制时，PID控制器退出，由设定值输入端直接控制摊铺机左右轮的泵、马达工作，此时，摊铺机行走系统处在开环工作状态。

当摊铺机处于直线摊铺状态时，左轮采用单闭环的恒速控制，此时在右轮的控制方案中将左右轮速度差信号和经积分环节后得到的左右轮距离差信号作为两个输入量输入到模糊控制器，经模糊控制器运算后确定右轮设定值修正量输出，该模糊算法模块的右轮设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加，该叠加量作为右轮闭环控制的设定值与右轮PID控制器输出值再次叠加控制右轮液压系统的泵、马达工作。

图1中，上述摊铺机行走系统的智能控制方法中，对左轮而言，左轮的设定值与左轮PID控制器输出值叠加输出控制左轮的泵、马达进行工作。左轮行驶速度的信号通过传感器同时反馈到二个地方，1、反馈到左轮的设定端，与对左轮运行速度的设定值进行比较、叠加，控制左轮泵和马达构成闭环控制；2、左轮传感器和右轮传感器的信号相减环节，信号的差值参入右轮的控制。

对右轮而言，右轮行驶速度的信号通过传感器同时反馈到二个地方，1、反馈到右轮的设定端，与对右轮运行速度的设定值进行比较、叠加，控制右轮泵和马达构成闭环控制；2、左轮传感器和右轮传感器的信号相减环节，信号的差值差值参入右轮的控制。当摊铺机处于直线摊铺状态时，由前面所述所得到的左右轮速度差信号和经积分环节后得到的左右轮距离差信号作为两个输入量输入到模糊控制器，经模糊控制器运算后确定右轮设定值修正量输出，该模糊算法模块的右轮设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加，该叠加量作为右轮闭环控制的设定值与右轮PID控制器输出值再次叠加控制右轮液压系统的泵、马达工作。

实施例2：图1当摊铺机处在非直线摊铺作业(如转弯摊铺)时，直线摊铺选择开关为低电位，模糊控制器退出右轮的控制，软件中左右轮距离差变量自动清零以保证下一次的控制不受影响。此时摊铺机行走系统左右轮处于分别独立的单闭环控制。

图3中，上点画线为控制器输出上限值，下点画线为控制器输出下限值，中间的直线为电位器输入设定值，位于上点画线和下点画线之间的曲线为控制器输出实际值，上述摊铺机恒速控制的PID控制中，将PID的输出控制量限定在速度设定值的约20％左右。作为执行器的电磁阀输入量等于电位器输入设定值与PID控制器输出量的叠加和。当摊铺机进行摊铺作业时，控制系统处在闭环状态，PID控制器参入闭环调节。PID控制器参入控制时，相当于在很小的范围内进行调整。该方案有效地防止了当控制系统超调量过大时对摊铺机的行走速度的影响，同时有效地保证了整个控制系统的速度控制精度。

实施例3：图1中，当摊铺机行走系统处在开环状态时，左轮PID控制器断开，左轮设定值直接输出控制左轮液压系统的泵、马达工作。右轮的PID控制器、模糊控制器均断开，右轮设定值直接输出控制右轮液压系统的泵、马达工作。

Claims (2)

1、一种摊铺机行走系统的智能控制方法，其特征是：对左轮和右轮运行速度进行设定，左轮设定值输入与左轮PID控制器的输出信号并联叠加后，控制左轮行走驱动系统的工作；左轮和右轮的运行速度的信号通过传感器同时反馈到二个地方，1、反馈到左轮和右轮的PID控制器输入端，与对左轮和右轮运行速度的实际设定值进行比较构成闭环控制；2、左轮传感器和右轮传感器的信号相减环节；得到的左轮、右轮速度差和经积分电路后得到距离差，作为两个输入变量送入到模糊算法，经模糊控制器运算后确定右轮设定值修正量输出，该模糊算法模块的右轮设定值修正量与右轮设定值输入端的设定值叠加，该叠加量作为右轮闭环控制的设定值与右轮PID控制器输出值再次叠加控制右轮液压系统的泵、马达工作；控制摊铺机的工作状态。

2、根据权利要求1所述的摊铺机行走系统的智能控制方法，其特征是：所述的工作状态有三种，为开环工作状态、闭环工作状态和直线工作状态；

当摊铺机处在开环状态时，左轮、右轮设定值直接输出控制左轮、右轮液压系统的泵、马达工作；在摊铺作业需要闭环控制时，左、右轮的设定值与左、右轮PID控制器输出值叠加输出控制左轮的泵、马达进行工作；当摊铺机处于直线摊铺状态时，该模糊算法模块的输出信号通过选择开关串入到右轮闭环控制回路中。

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