CN101942793A - 摊铺机行走方向智能控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摊铺机行走方向智能控制装置，属于工程机械技术领域，包括：采用CAN总线的可编程控制器；用于获得摊铺机行走线路轨迹和具体位置的边距传感器，与控制器的A/D转换模块连接；用于设定摊铺机速度的速度电位器，与控制器的A/D转换模块连接；用于控制变量泵的比例电磁阀，与控制器连接；用于采集变量泵左、右马达速度的速度传感器，与控制器连接的A/D转换模块连接；用于管理和控制设备的应用软件，安装在采用CAN总线的可编程控制器中；应用软件包括路面轨迹信号处理模块、速度传感器信号处理模块、摊铺机行驶控制综合处理模块、参数标定模块、CAN总线通讯模块和显示器显示处理模块。有益效果是该装置能够实现控制摊铺机沿需要摊铺的路面方向自动稳定行驶，从而提高摊铺的准确性以及摊铺质量。

Description

摊铺机行走方向智能控制装置
技术领域
本发明涉及一种工程机械控制技术，特别是摊铺机行走方向智能控制装置，属于工程机械技术领域。
背景技术
目前，沥青摊铺机普遍采用闭式液压驱动系统，由变量泵带动变量马达，通过减速机、链轮驱动履带行走。改变变量泵的排量实现无级调速，改变变量马达的排量实现机器工作速度和行驶速度的切换。左右履带采用两套独立的系统驱动，两套系统由一个可编程控制器统一控制，实现摊铺机行驶、转向、前进、倒退等功能。转向控制一般采用人工调节方式，通过调整转向电位器，给出转向信号，由控制器控制左右驱动泵的排量，排量的不同能实现左右驱动马达的不同转速，从而实现机器转向功能。在实际铺设过程中，根据摊铺路况，机器驾驶员需人工操作转向，以使机器走出符合要求的路线。随着筑路技术的发展，高等级路面对负责最终路面面层摊铺作业的摊铺机位置的精确性、运行的平稳性等性能要求越来越高，仅仅依靠人工操作来实现对运行轨迹的控制，在普通路面情况下，能够满足路面技术要求，但对于复杂路面情况，是无法保证铺设质量的。
发明内容
本发明的目的是针对高等级路面的建设要求以及现有技术在转向方面存在的问题，提供一种能够保证摊铺机按设计路面轨迹准确、平稳运行的装置，从而提高操作的舒适性、改善路面施工质量。
本发明的技术方案如下：一种摊铺机行走方向智能控制装置，包括：
——控制器；
——安装在跟踪支架上用于获得摊铺机行走线路轨迹和具体位置的边距传感器，与控制器的A/D转换模块连接；
——用于设定摊铺机速度的速度电位器，与控制器的A/D转换模块连接；
——用于控制变量泵的比例电磁阀，与控制器连接；
——用于采集变量泵左、右马达速度的速度传感器，与控制器连接的A/D转换模块连接；
——用于管理和控制设备的应用软件，安装在采用CAN总线的可编程控制器中。
所述的控制器采用CAN总线的可编程控制器。
应用软件包括路面轨迹信号处理模块、速度传感器信号处理模块、摊铺机行驶控制综合处理模块、参数标定模块、CAN总线通讯模块和显示器显示处理模块。
其工作原理是：通过固定在摊铺机跟踪支架上的边距传感器取得摊铺轨迹信号，经信号处理器处理后，进入采用CAN总线的控制器，结合摊铺速度要求和路面轨迹信号，通过优化计算，得到左、右驱动马达所需要的理论转速，然后与马达转速传感器反馈的实际速度值进行比较计算，分别得到左、右驱动泵的排量，通过控制器控制驱动泵排量，进而实现摊铺机能够精确按照需要摊铺的路面轨迹行驶。
本发明的有益效果是是该装置能够实现控制摊铺机沿需要摊铺的路面方向稳定行驶，从而提高摊铺的准确性以及摊铺质量。
附图说明
图1是摊铺机行走方向智能控制系统机械安装图；
图2是摊铺机行走方向智能控制系统电原理框图；
图3是控制系统流程图；
图4是自动摊铺作业流程图。
图中：1、基准钢丝绳      2、边距传感器
      3、跟踪支架        4、控制台
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图2所示，摊铺机行走方向智能控制装置，包括：采用CAN总线的可编程控制器；用于获得摊铺机行走线路轨迹和具体位置的边距传感器2，与控制器的A/D转换模块连接；用于设定摊铺机速度的速度电位器，与控制器的A/D转换模块连接；用于控制变量泵的比例电磁阀，与控制器连接；用于采集变量泵左、右马达速度的速度传感器，与控制器连接的A/D转换模块连接；用于管理和控制设备的应用软件，安装在采用CAN总线的可编程控制器中；应用软件包括路面轨迹信号处理模块、速度传感器信号处理模块、摊铺机行驶控制综合处理模块、参数标定模块、CAN总线通讯模块和显示器显示处理模块。
如图1所示，将边距传感器2安装在摊铺机跟踪支架3上，将控制器安装在控制台4内。
其工作原理是：通过固定在摊铺机跟踪支架上的边距传感器取得摊铺轨迹信号，经信号处理器处理后，进入采用CAN总线的控制器，结合摊铺速度要求和路面轨迹信号，通过优化计算，得到左、右驱动马达所需要的理论转速，然后与马达转速传感器反馈的实际速度值进行比较计算，分别得到左、右驱动泵的排量，通过控制器控制驱动泵排量，进而实现摊铺机能够精确按照需要摊铺的路面轨迹行驶。
具体操作方法是：
1、标定路沿跟踪传感器
如图1所示将摊铺机行驶到靠近基准钢丝绳1处的初始摊铺位置，关闭发动机，调整路沿跟踪传感器位置，固定后启动摊铺机，打开转向自动开关。通过调节手柄微调路沿跟踪传感器位置，直至传感器上显示灯熄灭，表明路沿跟踪传感器已标定完毕。
2、智能控制工作
如图2和图3所示，路沿跟踪传感器信号经信号处理器处理后，进入主控制器，结合设定的摊铺速度参数，控制器计算出左右驱动马达的理论转速和理论位移。将左右驱动马达的转速传感器信号处理后作为反馈值与理论计算值进行比较，并分别通过PID调节器独立控制左、右马达的转速。将左、右马达的位移差作为反馈量与理论计算值进行比较，通过PID调节器对其中一个马达的速度做出调整构成位移差纠偏。
3、行走准确度控制
如图2和图3所示，摊铺机能否准确的沿需要铺设的路面轨迹运行，取决于左、右驱动马达实际的转速、位移量是否与路沿跟踪传感器反馈信号同步。路沿跟踪传感器反馈信号经信号处理器处理、主控制器计算后，输出左右驱动马达理论的转速和位移量。左右驱动马达速度传感器信号经信号处理器处理、主控制器计算后，输出左右驱动马达实际的转速和位移量。理论值和实际值之间的偏差通过PID调节器控制左右驱动泵的比例阀，形成闭环控制系统，确保摊铺机能够准确的沿需要铺设的路面轨迹运行。
4、行走平稳性控制
如图2和图3所示，摊铺机的转向是通过左右驱动履带不同的移动速度实现的。人工控制机器转向时，通过调节转向电位器，给控制器一个转角值，然后控制器计算出左右驱动马达的转速差来控制左右驱动泵电磁比例阀，实现差速转向。在具体操作过程中，仅靠人工眼和手的感觉来控制，必然会存在误差，然后就是不断的微调，以保证路线的准确。在微调过程中，左右驱动履带的移动速度会不断变化，大大影响了机器运行的平稳性，造成摊铺质量严重下降。通过路沿跟踪传感器自动控制摊铺机的转向，主控制器对路沿跟踪传感器反馈信号经优化处理后，输出左右驱动马达最优的转速和位移量，实现了一次转向控制的准确，杜绝了反复微调的转向过程，从而保障了摊铺机转向运行的平稳性。
5、系统软件流程
第一步：在系统通电后，系统对各部分检查，如系统正常，进入第二步，否则报警，根据报警特征，对机器进行处理。
第二步：初始数据录入，可选择缺省状态数据、不同工况储存数据、上次停工前储存数据等，并对输入进行数据处理，包括设备结构数据：轮带距、轮带长、轮径，电气参数数据：每圈脉冲数、比例阀电流，设定参数：速度、转弯半径，定义参数：采样运算周期、变化量计算周期、极限限制值、时间限制值。
第三步：标定机器运行参数，通过CAN总线接收显示器发来的标定条件和标定好的参数，并将实时参数发送给显示器进行实时显示和监测，将采样速度值滤波处理并换算，计算在单位时间内的变化量，左右行使偏差累计值。
第四步：对轨迹跟踪信号进行处理换算，进入控制器计算。对左右驱动马达速度传感器信号进行处理换算，进入控制器计算；采样速度值与给定值比较并加入速度偏差变化值确定基本输出控制值；根据左右行使偏差累计值实时微调速度值，保证直线行使；当采样值变化超出极限限制值时输出控制值不变；而在规定时间内，采样值不能回归有效值范围内，系统报警并人工干预。
第五步：根据计算结果，经过D/A转换为PWM电流信号作为最终输出控制摊铺机的行走。
第六步：存储工作过程参数。
第七步：程序将返回并进行循环，本控制程序采用顺序执行方式。
6、摊铺作业流程
第一步：摊铺机行驶到靠近基准钢丝绳处的初始摊铺位置，关闭发动机。
第二步：标定路沿跟踪传感器，调整路沿跟踪传感器位置，固定后启动摊铺机，打开转向自动开关。通过调节手柄微调路沿跟踪传感器位置，直至传感器上显示灯熄灭，表明路沿跟踪传感器已标定完毕。
第三步：设定摊铺速度等参数。
第四步：机器自动沿轨迹行驶。
第五步：摊铺结束。

Claims (3)

1.一种摊铺机行走方向智能控制装置，其特征在于包括：
——控制器；
——安装在跟踪支架(3)上用于获得摊铺机行走线路轨迹和具体位置的边距传感器(2)，与控制器的A/D转换模块连接；
——用于设定摊铺机速度的速度电位器，与控制器的A/D转换模块连接；
——用于控制变量泵的比例电磁阀，与控制器连接；
——用于采集变量泵左、右马达速度的速度传感器，与控制器连接的A/D转换模块连接；
——用于管理和控制设备的应用软件，安装在采用CAN总线的可编程控制器中。
2.根据权利要求1所述的一种摊铺机行走方向智能控制装置，其特征在于：所述的控制器采用CAN总线的可编程控制器。
3.根据权利1所述的一种摊铺机行走方向智能控制装置，其特征在于：应用软件包括路面轨迹信号处理模块、速度传感器信号处理模块、摊铺机行驶控制综合处理模块、参数标定模块、CAN总线通讯模块和显示器显示处理模块。
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