CN102433825B - 用于摊铺机找平的自适应控制方法、控制器及摊铺机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于摊铺机找平的自适应控制方法、控制器及摊铺机。其中，该自适应控制方法包括如下步骤：确定摊铺机的作业工况数据；同时确定与该作业工况数据对应的找平传感器的输出信号；根据预置规则，自适应获取作业工况数据对应的找平灵敏度参数，所述参数包括找平死区区间和比例控制区间；依据所述找平灵敏度参数和所述找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号，根据该占空比信号对找平上升电磁阀或找平下降电磁阀进行控制。本发明自适应获取作业工况数据对应的找平灵敏度参数，有效实现了不同摊铺作业工况下灵敏度参数的控制，进而改善路面施工质量，同时降低摊铺机操作的难度。

Description

用于摊铺机找平的自适应控制方法、控制器及摊铺机

技术领域

本发明涉及道路铺设机械领域，特别是涉及一种用于摊铺机找平的自适应控制方法、控制器及摊铺机。

背景技术

现有摊铺机找平仪控制方法主要是：摊铺机提供找平控制电源，找平仪独立控制摊铺机找平电磁阀；这就需要根据操作手的经验对找平仪的灵敏度进行设定，当摊铺作业速度快时设定的灵敏度设定较高，当摊铺作业速度慢时设定的灵敏度设定较低，如果设定灵敏度不当时，会严重影响施工路面的质量。如当灵敏度设定太高时路面纵向出现短波浪；如当灵敏度设定太低时路面纵向出现长波浪。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于摊铺机找平的自适应控制方法、控制器及摊铺机，以有效控制不同摊铺作业速度下灵敏度自动适应，进而改善路面施工质量，同时降低摊铺机操作的难度。

第一方面，本发明提供了一种用于摊铺机找平的自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤1，确定摊铺机的作业工况数据；同时确定该作业工况数据对应的找平传感器输出信号；步骤2，根据预置规则，自适应获取所述作业工况数据对应的找平灵敏度参数，所述参数包括找平的死区区间和比例控制区间；步骤3，依据所述找平灵敏度参数和所述找平传感器输出信号进行运算，确定占空比信号，根据该占空比信号对找平上升电磁阀或找平下降电磁阀进行控制。

第二方面，本发明提供了一种用于摊铺机找平的自适应控制器，包括灵敏度自适应计算模块和占空比运算模块。

其中，所述灵敏度自适应计算模块包括作业工况数据输入端和找平灵敏度参数输出端；所述找平灵敏度参数输出端用于输出所述作业工况数据所对应的找平灵敏度参数，所述找平灵敏度参数包括找平的死区区间和比例控制区间；所述占空比运算模块用于依据所述找平灵敏度参数和找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一输入端与找平传感器的输出端相连接，所述第二输入端与所述找平灵敏度参数输出端相连接，所述第一输出端与找平上升电磁阀相连接，所述第二输出端与找平下降电磁阀相连接。

第三方面，本发明提供了一种包括两个上述自适应控制器的摊铺机，所述两个自适应控制器彼此独立，用于根据各自的作业工况数据对道路进行自适应找平。

本发明有效控制了不同摊铺作业速度下灵敏度自动适应，进而改善路面施工质量，同时降低摊铺机操作的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于摊铺机找平的自适应控制方法实施例的步骤流程图；

图2为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器实施例的结构示意图；

图3为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器实施例中，灵敏度自适应计算模块的结构框图；

图4为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器另一实施例的结构示意图；

图5为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器另一实施例的结构示意图；

图6为本发明摊铺机实施例中，控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

用于摊铺机找平的自适应控制方法实施例

实施例一

参照图1，图1为本发明用于摊铺机找平的自适应控制方法实施例的步骤流程图，包括如下步骤：

步骤S110，确定摊铺机的作业工况数据；同时确定与该作业工况数据对应的找平传感器的输出信号。

步骤S120，根据预置规则，自适应获取工况数据对应的找平灵敏度参数，参数包括找平的死区区间和比例控制区间。

步骤S130，依据找平灵敏度参数和找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号，根据该占空比信号对找平上升电磁阀或找平下降电磁阀进行控制。

本发明在具体实施时，作业工况数据可以包括：摊铺机行驶速度、摊铺材料的温度、摊铺厚度、摊铺宽度以及摊铺材料系数。还可以根据实际的情况增加影响灵敏度的其他类型的数据。本发明在此不做限定。

在步骤120中，根据预置规则，自适应获取发明工况数据对应的找平灵敏度参数，这里的预置规则可以根据实际的需要选择，例如，一种较佳的确定方式是，通过如下方式自适应获取工况数据对应的找平灵敏度参数：

m＝φ×K×D

n＝Φ×K×D’

其中，m为死区区间大小，n为比例区间大小，φ为传感器死区系数Φ为传感器比例区系数，K为找平灵敏度系数，D为设定找平控制区间。

并且，进一步地，找平仪灵敏度系数K通过如下方式确定：

其中，

τ为传感器实际回转半径位置，单位为米；

l为传感器标准回转半径位置，单位为米；

α为行驶速度权重，取值为0.7；

β为材料温度权重，取值为0.2；

δ为摊铺厚度及摊铺宽度权重，取值为0.1；

V为摊铺机行驶速度，单位为米/分钟；

T为摊铺机材料的温度，单位为摄氏度；

H为摊铺厚度，单位为毫米；

L为摊铺宽度，单位为米；

M为摊铺材料系数。

相对于现有技术，本发明用于摊铺机找平的自适应控制方法实施例具有如下优势：

1)自适应获取作业工况数据对应的找平灵敏度参数，有效实现了不同摊铺作业工况下灵敏度参数的控制，进而改善路面施工质量，同时降低摊铺机操作的难度。

2)自适应获取作业工况数据，使摊铺机找平操作更为简单、方便。

3)在实施本发明时，可以将自适应控制方法集成在摊铺机的控制系统内，因此，只需要一套找平传感器即可实现找平控制，找平作业系统更简洁、成本低，具有很好的经济效益。

4)在具体实施时，可以分别在摊铺机的左侧和右侧进行找平灵敏度的自适应。

在这里，需要着重强调的是，上述实施例仅仅是预置规则的一个较佳的实施例。显然，对于本领域的技术人员来说，还可以设定其他的作业工况数据或通过其他的公式获得平灵敏度参数m和n。同理，找平灵敏度系数K也可以采用其他方式确定。

此外，在实际实施本发明时，还可以将上述自适应控制方法与手动选择经验参数的方式相结合，来确定找平灵敏度的参数。也就是说，灵敏度设定分为自适应和手动选择经验参数二种方式：在选择手动方式的情况下，依据经验生成灵敏度配置表，然后依据配置表，人为设定当前工况的灵敏度参数；在选择自适应的情况下，根据灵敏度参数和找平传感器信号进行运算，输出一个占空比信号调节找平上升电磁阀或找平下降电磁阀。用于摊铺机找平的自适应控制器实施例

实施例二

参照图2，图2为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器实施例的结构示意图，包括灵敏度自适应计算模块21和占空比运算模块22。

其中，灵敏度自适应计算模块21的输入端X用于输入作业工况数据，其输出端Y用于输出摊铺机作业工况数据对应的找平灵敏度参数，找平灵敏度参数包括找平的死区区间和比例控制区间。这里的找平灵敏度参数根据预置规则自适应获取。

占空比运算模块22的一个输入端B与灵敏度自适应模块21的输出端Y相连接，另外一个输入端A与设置于摊铺机的找平传感器的输出端221相连接；占空比运算模块22用于依据找平灵敏度参数和找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号。此外，占空比运算模块22包括两个输出端，其中一个输出端与找平上升电磁阀222相连接，另一个输出端与找平下降电磁阀223相连接，进而实现对找平电磁阀上升和下降的控制。

实施例三

参照图3，图3为本发明用于摊铺机找平的自适应控制器的实施例中，灵敏度自适应计算模块的结构示意图。灵敏度自适应计算模块21的输入端X可以包括如下几个输入端，摊铺机行驶速度输入端1、摊铺材料的温度输入端2、摊铺厚度输入端3、摊铺宽度输入端4和摊铺材料系数输入端5，其输出端为找平的死区区间6和比例控制区间7。

图4示出了基于图3所示的灵敏度自适应计算模块的自适应控制器另一实施例的结构示意图。该实施例包括灵敏度自适应计算模块21和占空比运算模块22。

其中，灵敏度自适应计算模块21的用于输入作业工况数据，其输出端用于输出摊铺机作业工况数据对应的找平灵敏度参数，找平灵敏度参数包括找平的死区区间和比例控制区间。这里的找平灵敏度参数根据预置规则自适应获取。

输入端可以包括输入端口211、输入端口212、输入端口213、输入端口214和输入端口215。其中，各个端口功能如下：

输入端口211——用于输入摊铺机行驶速度，其直接与行驶速度测速传感器211A相连接；

输入端口212——用于输入摊铺材料的温度，实施时，可以将摊铺材料温度传感器212A与温度运算模块212B顺序连接后，将温度运算模块212B的出输出端直接与输入端口212相连接即可。

输入端口213——用于摊铺厚度。

输入端口214——用于输出摊铺宽度。

输入端口215——用于输出摊铺材料的系数。

这里需要说明的是，对于输出端口213、214和215而言，其输入的数据可以在摊铺机总的控制系统中获取。

这里需要说明的是，对于输出端口213、214和215而言，其输入的数据可以是摊铺机控制系统中获取或人工设定。

占空比运算模块22的一个输入端与灵敏度自适应模块21的输出端相连接，另外一个输入端与设置于摊铺机的找平传感器的输出端221相连接；占空比运算模块22用于依据找平灵敏度参数和找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号。此外，占空比运算模块22包括两个输出端，其中一个输出端与找平上升电磁阀222相连接，另一个输出端与找平下降电磁阀223相连接，进而实现对找平电磁阀上升和下降的控制。

该实施例中，灵敏度自适应模块21根据来自对应侧的摊铺机速度、摊铺材料的温度、摊铺厚度、摊铺宽度以及摊铺材料类型信息进行运算得到一组实时的灵敏度参数(找平比例区间0和找平死区0)，当来自于对应侧摊铺机速度等工况发生改变时，如提高或降低摊铺速度或转向时内侧速度降低、外侧速度增加，灵敏度参数都实时相应改变。从而更好地满足不同摊铺速度下或转向情况下灵敏度实时改变的需求，进而提升摊铺路面质量。

下面具体说明灵敏度自适应计算模块21是如何根据摊铺机作业工况数据对应确定找平灵敏度参数的，即如何确定找平灵敏度参数包括找平的死区区间m和比例控制区间n。一个实施例中，

m＝φ×K×D

n＝Φ×K×D’

其中，m为死区区间大小，n为比例区间大小，φ为传感器死区系数Φ为传感器比例区系数，K为找平灵敏度系数，D为设定找平控制区间。

进一步地，可以根据如下规则确定找平仪灵敏度系数K

其中，

τ为传感器实际回转半径位置，单位为米；

l为传感器标准回转半径位置，单位为米；

α为行驶速度权重，取值为0.7；

β为材料温度权重，取值为0.2；

δ为摊铺厚度及摊铺宽度权重，取值为0.1；

V为摊铺机行驶速度，单位为米/分钟；

T为摊铺机材料的温度，单位为摄氏度；

H为摊铺厚度，单位为毫米；

L为摊铺宽度，单位为米；

M为摊铺材料系数。

实施例四

在上述实施例的基础上，还可以在控制器中设置有灵敏度选择模块，该模块包括手动方式选项和自适应方式选项；在选择手动方式的情况下，依据经验生成灵敏度配置表，然后依据所述配置表，人为设定当前工况的灵敏度参数；在选择自适应方式的情况下，按照上述灵敏度自适应模块的工作模式进行工作，即依据作业工况数据确定找平灵敏度参数。

参照图5，图5示出了本发明用于摊铺机找平的自适应控制器另一实施例的结构示意图。从图5可以看出，相对于图4，该控制器还包括一灵敏度选择模块。灵敏度选择模块可以包括若干个接口，例如，可以包括灵敏度配置按钮，灵敏度设定按钮，灵敏度手动按钮和灵敏度自适应按钮。

该实施例中，灵敏度设定(灵敏度设定主要是设定找平比例区间和找平死区区间)分为自适应和手动选择经验参数二种：

当通过灵敏度手动/自动开关(或软开关)设定为手动时，灵敏度选择模块选择开关选择相应的灵敏度配置表，经验参数为通过灵敏度选择模块对灵敏度配置和灵敏度设定进行配置，配置结果存储在灵敏度配置表中。当灵敏度设定为“n”时，对应的灵敏度参数(找平比例区间n和找平死区n)被选择，占空比运算模块根据灵敏度参数和找平传感器信号进行运算，输出一个占空比信号调节找平上升电磁阀或找平下降电磁阀。

当通过灵敏度手动/自动开关或软开关设定为自动时，灵敏度选择模块选择开关选择灵敏度(找平比例区间0和找平死区0)为来自适应模块(SRA)，占空比运算模块根据灵敏度参数和找平传感器信号进行运算，输出一个占空比信号调节找平上升电磁阀或找平下降电磁阀。

找平灵敏度参数包括找平的死区区间m和比例控制区间n的确定方式与上述实施例相同，在此不再赘述。

相对于现有技术，本发明用于摊铺机找平的自适应控制方法实施例具有如下优势：

1)自适应获取作业工况数据对应的找平灵敏度参数，有效实现了不同摊铺作业工况下灵敏度参数的控制，进而改善路面施工质量，同时降低摊铺机操作的难度。

2)自适应获取作业工况数据，使摊铺机找平操作更为简单、方便。

3)在实施本发明时，可以将自适应控制方法集成在摊铺机的控制系统内，因此，只需要一套找平传感器即可实现找平控制，找平作业系统更简洁、成本低，具有很好的经济效益。

摊铺机实施例

另一方面，本发明还公开了一种摊铺机实施例。该摊铺机包括两个上述实施例描述的自适应控制器，即左侧自适应控制器61和右侧自适应控制器62。左侧自适应控制器61和右侧自适应控制器62彼此独立，根据各自的作业工况数据对道路进行自适应找平。当然，同现有技术中的摊铺机一样，除了这两个自适应控制器外，也包括摊铺机的其他一些控制模块63，在此不再说明。左侧在自适应控制器61、右侧自适应控制器62同摊铺机的其他控制模块63，共同组成了本发明摊铺机的控制系统。

左侧自适应控制器61和右侧自适应控制器62的具体结构与实施例二、实施例三和实施例四相同，相关之处互相参照即可，本发明在此不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于摊铺机找平的自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，确定摊铺机的作业工况数据；同时确定该作业工况数据对应的找平传感器输出信号；

步骤2，根据预置规则，自适应获取所述作业工况数据对应的找平灵敏度参数，所述找平灵敏度参数包括找平的死区区间和比例控制区间；

步骤3，依据所述找平灵敏度参数和所述找平传感器输出信号进行运算，确定占空比信号，根据该占空比信号对找平上升电磁阀或找平下降电磁阀进行控制。

2.根据权利要求1所述的用于摊铺机找平的控制方法，其特征在于，所述预置规则为，通过如下方式自适应获取工况数据对应的找平灵敏度参数：

m＝φ×K×D，

n＝Φ×K×D

其中，m为死区区间大小，n为比例区间大小，φ为传感器死区系数，Φ为传感器比例区系数，K为找平灵敏度系数，D为设定找平控制区间。

3.根据权利要求2所述的用于摊铺机找平的控制方法，其特征在于，所述找平仪灵敏度系数K通过如下方式确定：

其中，

τ为传感器实际回转半径位置，单位为米；

l为传感器标准回转半径位置，单位为米；

α为行驶速度权重，取值为0.7；

β为材料温度权重，取值为0.2；

δ为摊铺厚度及摊铺宽度权重，取值为0.1；

V为摊铺机行驶速度，单位为米/分钟；

T为摊铺机材料的温度，单位为摄氏度；

H为摊铺厚度，单位为毫米；

L为摊铺宽度，单位为米；

M为摊铺材料系数。

4.一种用于摊铺机找平的自适应控制器，其特征在于，包括灵敏度自适应计算模块和占空比运算模块，其中，

所述灵敏度自适应计算模块包括作业工况数据输入端和找平灵敏度参数输出端；所述找平灵敏度参数输出端用于输出所述作业工况数据所对应的找平灵敏度参数，所述找平灵敏度参数包括找平的死区区间和比例控制区间；

所述占空比运算模块用于依据所述找平灵敏度参数和找平传感器的输出信号进行运算，确定占空比信号，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一输入端与找平传感器的输出端相连接，所述第二输入端与所述找平灵敏度参数输出端相连接，所述第一输出端与找平上升电磁阀相连接，所述第二输出端与找平下降电磁阀相连接。

5.根据权利要求4所述的用于摊铺机找平的自适应控制器，其特征在于，还包括：

灵敏度选择模块，该模块包括手动方式选项和自适应方式选项；

在选择手动方式的情况下，依据经验生成灵敏度配置表，然后依据所述配置表，人为设定当前工况的灵敏度参数；

在选择自适应方式的情况下，使所述灵敏度自适应模块进行工作，确定找平灵敏度参数。

6.根据权利要求5所述的用于摊铺机找平的自适应控制器，其特征在于，所述预置规则为：

m＝φ×K×D，

n＝Φ×K×D

其中，m为死区区间大小，n为比例区间大小，φ为传感器死区系数Φ为传感器比例区系数，K为找平灵敏度系数，D为设定找平控制区间。

7.根据权利要求6所述的用于摊铺机找平的自适应控制器，其特征在于，所述找平仪灵敏度系数K通过如下方式确定：

其中，

τ为传感器实际回转半径位置，单位为米；

l为传感器标准回转半径位置，单位为米；

α为行驶速度权重，取值为0.7；

β为材料温度权重，取值为0.2；

δ为摊铺厚度及摊铺宽度权重，取值为0.1；

V为摊铺机行驶速度，单位为米/分钟；

T为摊铺机材料的温度，单位为摄氏度；

H为摊铺厚度，单位为毫米；

L为摊铺宽度，单位为米；

M为摊铺材料系数。

8.一种包括两个如权利要求4-7中任一项所述的自适应控制器的摊铺机，其特征在于，

所述两个自适应控制器彼此独立，用于根据各自的作业工况数据对道路进行自适应找平。

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