CN102493321B

CN102493321B - 一种振动压路机及其控制方法、控制系统

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Publication number: CN102493321B
Application number: CN201110379566.6A
Authority: CN
Inventors: 袁禹; 陈平; 任志国
Original assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: CN102493321A

Abstract

本发明公开了一种振动压路机的控制方法，包括：1）将预设速度v1输入所述振动压路机的控制器；2）根据预设的全路段的速频比、所述预设速度v1，计算所述全路段内需要的预设频率f1，输出所述预设速度v1、所述预设频率f1；3）实时检测所述振动压路机的当前速度v2和当前频率f2；4）判断所述当前速度v2和所述当前频率f2的比值是否等于所述速频比，若满足，执行步骤5）：若不满足，执行步骤6）；5）保持所述当前频率f2；6）根据速频比、当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，并将所述实际频率f3输入所述控制器。该方法能击打均匀，提高路段的平整度。本发明还提供一种对应的控制系统，以及包括该控制系统的振动压路机。

Description

一种振动压路机及其控制方法、控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于振动压路机的控制方法和控制系统。此外，本发明还涉及一种包括上述控制系统的振动压路机。

背景技术

压路机是一种利用机械自重、振动的方法，对被压实材料重复加载，克服材料之间的黏聚力和内摩擦力，排除其内部的气体和水分，迫使材料颗粒之间产生位移，相互楔紧，增加密实度，以达到一定的密实度和平整度的作业机械。压路机通常分为静力式压路机和振动压路机。振动压路机是依靠碾压轮沿被压实表面做往复滚动，同时利用偏心质量以一定的频率、振幅振动产生激振力，使被压层同时受到碾压轮的静压力和振动力的综合作用，给材料施加短时间的连续脉动冲击。

请参考图1，图1为现有技术中振动压路机的一种控制系统的流程框图；下面简要介绍这种频率控制系统在工作中存在的缺陷。

如图1所示，现有技术中的控制系统通常采用恒速闭环控制，其控制过程包括如下几个步骤：

S1′：将预设速度v1输入控制器；

S2′：根据预设的全路段的速频比、所述预设速度v1，计算所述全路段内需要的预设频率f1，输出预设速度v1、预设频率f1；

S3′：实时检测振动压路机的当前速度v2；

S4′：判断当前速度v2是否大于许可速度v3，若是，执行步骤S5′，若不是，执行步骤S6′；

S5′：输出预设频率f1。

S6′：输出0值。

采用恒速闭环的上述控制方法，理想状态下能够实现在某路段内，振动压路机匀速行驶，且以相同的频率击打路面。然而，由于施工路段的路面不平整等外界干扰，速度会随着外界干扰产生波动，不能保证全路段匀速行驶，而频率仍然是操作人员输入控制器的固定值，无法跟随速度变化而变化，这就造成了在全路段内击打不均匀，导致全路段的平整度不高。

因此，亟待针对上述问题，在上述控制系统的基础上，改进现有振动压路机的控制系统和控制方法，使得振动压路机在工作过程中的频率能够随着速度的变化而变化，保证在全路段内击打均匀，提高施工路段的平整度。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种用于振动压路机的控制方法，其在振动压路机的工作过程中能够实现频率随着速度的变化而变化，保证在全路段内击打均匀，大大提高施工路段的平整度。此外，本发明要解决的另一个技术问题为提供一种振动压路机的控制系统，以及应用该系统的振动压路机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种振动压路机的控制方法，包括如下步骤：

1）将预设速度v1输入所述振动压路机的控制器；

2）根据预设的全路段的速频比、所述预设速度v1，计算所述全路段内需要的预设频率f1，输出所述预设速度v1、所述预设频率f1；

3）实时检测所述振动压路机的当前速度v2和当前频率f2；

4）判断所述当前速度v2和所述当前频率f2的比值是否等于所述速频比，若满足，执行步骤5）：若不满足，执行步骤6）；

5）输出所述当前频率f2；

6）根据所述速频比、所述当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，并将所述实际频率f3。

优选地，在所述步骤3）后，还执行步骤：

321）将所述当前速度v2输入所述控制器；

322)对所述预设速度v1和当前速度v2的差值进行PID运算；

323）根据PID运算结果向所述控制系统中的频率控制部件发出命令，使所述当前频率f2向所述预设频率f1靠近。

优选地，在所述步骤3）后，还执行步骤：

311）将当前频率f2输入所述控制器；

312)对所述预设频率f1和当前频率f2的差值进行PID运算；

313）根据PID运算结果向所述控制系统中的频率控制部件发出命令，使所述当前频率f2向所述预设频率f1靠近。

优选地，所述步骤3）中，通过速度传感器、频率传感器检测所述当前速度v2、所述当前频率f2。

采用这种控制方法，当振动压路机开始工作时，步骤S11至步骤S12先将满足全路段速频比的预设值输入控制器，以使控制系统以预设的理想状态下以预设速度v1匀速行驶，同时以预设频率f1均匀击打路段；然而，由于振动压路机在工作过程中会受到路面不平整等外界因素的干扰，可能导致当前速度v2、当前频率f2与预设值不一致，此时当前速度v2、当前频率f2可能不满足全路段的速频比，通过步骤S13至步骤S16实时检测当前速度v2和当前频率f2，并判断二者的比值是否等于速频比，若满足则正常工作，若不满足则重新调节频率，直到二者满足速频比。

由上述控制方法的工作过程可以看出，这种控制方法能够针对振动压路机的当前速度v2调整当前频率f2的大小使其满足全路段内的速频比，这种实时检测、实时调整的控制方法保证了频率随速度的变化而变化，从而保证全路段内击打均匀，提高了施工路段的平整度。

本发明还提供一种振动压路机的控制系统，包括控制器、速度检测部件；还包括：

频率检测部件，用于检测所述振动压路机的当前频率f2；

所述控制器包括：

第一接收单元，设于所述频率检测部件的输出端，用于接收所述速度检测部件、所述频率检测部件所测得的当前速度v2、当前频率f2；

第一计算单元，设于所述第一接收单元的输出端，用于计算、判断当前速度v2和当前频率f2的比值是否等于全路段的速频比；在不满足时，根据速频比、当前速度v2计算需要的实际频率f3；

第一输出单元，设于所述第一计算单元的输出端，用于在当前速度v2和当前频率f2满足全路段的速频比时，输出当前频率f2；在不满足时，输出实际频率f3。

优选地，所述控制器还包括：

第二接收单元，用于接收预设速度v1、预设频率f1，以及所述当前速度v2、所述当前频率f2；

第二计算单元，设于所述第二接收单元的输出端，用于对预设频率f1和所述当前频率f2的第一差值、预设速度v1和所述当前速度v2的第二差值进行PID运算；

第二输出单元：设于所述第二计算单元的输出端，用于根据PID运算结果向所述控制系统中的速度控制部件、频率控制部件发出命令，使所述当前速度v2、所述当前频率f2向所述预设速度v1、所述预设频率f1靠近。

优选地，所述速度检测部件、所述频率检测部件分别为速度传感器、频率传感器。

本发明还提供一种振动压路机，包括碾压轮；还包括如上所述的控制系统，所述控制系统与所述碾压轮连接。

由于上述控制方法具有上述技术效果，因此，与之对应的控制系统、包括该控制系统的振动压路机也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中振动压路机的一种控制系统的流程框图；

图2为本发明所提供振动压路机的控制方法的一种具体实施方式的流程框图；

图3为本发明所提供振动压路机的控制方法的另一种具体实施方式的流程框图；

图4为本发明所提供振动压路机的控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种振动压路机的控制方法，该控制方法能够实现频率随着速度而变化，使得在全路段内的击打均匀，提高施工路段的平整度。本发明的另一核心为提供一种振动压路机的控制系统，以及包括该控制系统的振动压路机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供振动压路机的控制方法的一种具体实施方式的流程框图。

在一种具体实施方式中，如图2所示，本发明所提供的振动压路机的控制方法，包括如下步骤：

S11：将预设速度v1输入所述振动压路机的控制器；

S12：根据预设的全路段的速频比、所述预设速度v1，计算所述全路段内需要的预设频率f1，输出所述预设速度v1、所述预设频率f1；

S13：实时检测振动压路机的当前速度v2和当前频率f2；

S14：判断当前速度v2和当前频率f2的比值是否等于速频比，若满足，执行步骤S15：若不满足，执行步骤S16；

S15：输出当前频率f2；

S16：根据速频比、当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，并将输出实际频率f3。

采用这种控制方法，当振动压路机开始工作时，步骤S11至步骤S12先将满足全路段速频比的预设值输入控制器，以使控制系统以预设的理想状态下以预设速度v1匀速行驶，同时以预设频率f1均匀击打路段；然而，由于振动压路机在工作过程中会受到路面不平整等外界因素的干扰，可能导致当前速度v2、当前频率f2与预设值不一致，此时当前速度v2、当前频率f2可能不满足全路段的速频比，通过步骤S13至步骤S16实时检测当前速度v2和当前频率f2，并判断二者的比值是否等于速频比，若满足则正常工作，若不满足则重新调节频率，直到二者满足速频比再正常工作。

在另一种具体实施方式中，上述控制方法在实时检测振动压路机的当前速度v2和当前频率f2后，还可以执行步骤：

S2321：将预设速度v1、当前速度v2输入控制器；

S2322：对预设速度v1和当前速度v2的第一差值进行PID运算；

S2323：根据PID运算结果向控制系统中的速度控制部件发出命令，使当前速度v2向预设速度v1靠近。

采用上述控制方法，即在上述具体实施方式的基础上增加了一个速度闭环控制回路，能够将当前速度v2实时反馈给控制器，经计算后，控制器再发出控制命令以减小当前速度v2和预设速度v1的差值，使得振动压路机尽可能按照预设速度v1行驶，这大大增强了振动压路机的工作稳定性。

与上述速度闭环控制回路类似，上述控制方法在实时检测振动压路机的当前速度v2和当前频率f2后，还可以执行步骤：

S2311：将预设频率f1当前频率f2输入控制器；

S2312：对预设频率f1和当前频率f2的第二差值进行PID运算；

S2313：根据PID运算结果向控制系统中的速度控制部件发出命令，使当前频率f2向预设频率f1靠近。

同样地，上述频率闭环控制回路也能使得振动压路机尽可能按照预设频率f1击打路面，增强了振动压路机的工作稳定性。

当然，上述控制方法还可以同时采用上述速度闭环控制回路和频率控制回路，请参考图3，图3为本发明所提供振动压路机的控制方法的另一种具体实施方式的流程框图。

在另一种具体实施方式中，上述振动压路机的控制方法，还可以包括如下步骤：

S21：根据预设的全路段的速频比、预设速度v1，计算路段内需要的预设频率f1；

S22：将预设频率f1和预设速度v1输入振动压路机的控制系统中的控制器；

S23：实时检测振动压路机的当前速度v2和当前频率f2；执行步骤S2311和步骤S2321；

S2321：将当前速度v2输入控制器；

S2322：对预设速度v1和当前速度v2的第一差值进行PID运算；

S2311：将当前频率f2输入控制器；

S2312：对预设频率f1和当前频率f2的第二差值进行PID运算；

S24：判断当前速度v2和当前频率f2的比值是否等于速频比，若满足，则执行步骤S35：若不满足，则执行步骤S36：

S25：输出当前频率f2；

S26：根据速频比、当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，并将实际频率f3输入控制器。

还可以进一步设置上述控制方法中获取当前速度v2和当前频率f2的具体方法。

具体地，上述控制方法中可以通过速度传感器、频率传感器检测当前速度v2、当前频率f2。由于传感器具有灵敏度高、测量准确的特点，使用传感器检测能够方便、快捷地获取当前速度v2和当前频率f2。当然，上述控制方法并不限于采用传感器检测速度和频率，还可以采用其它检测部件进行检测。

请参考图4，图4为本发明所提供振动压路机的控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。

如图4所示，本发明还提供一种振动压路机的控制系统，该系统包括控制器，速度输入装置、频率输入装置、速度检测部件、频率检测部件以及显示装置等。

速度输入装置、频率输入装置分别是速度、频率的输入部件，二者均设于控制器的输入端，通过旋转输入装置的旋钮等方式可以实现手动输入速度、频率的具体值；速度检测部件、频率检测部件分别用于检测速度控制部件、频率控制部件输出的当前速度v2、当前频率f2的部件；显示装置是用于显示速度检测部件、频率检测部件的装置，其设于速度检测部件、频率检测部件的输出端。

控制器是控制系统的核心部件，包括：第一接收单元、第一计算单元和第一输出单元，第一接收单元用于接收速度检测部件、频率检测部件所测得的当前速度v2、当前频率f2；第一计算单元用于计算、判断当前速度v2和当前频率f2的比值是否等于全路段的速频比；当不满足时，再根据速频比、当前速度v2计算需要的实际频率f3；第一输出单元用于在当前速度v2和当前频率f2满足全路段的速频比时，输出当前频率f2；当不满足时，输出实际频率f3。

采用这样的结构，当实时检测振动压路机的当前速度v2和当前频率f2后，可通过控制器的第一计算单元计算、判断当前速度v2和当前频率f2的比值是否等于速频比，若满足，第一输出单元输出当前频率f2；若不满足，则第一计算单元根据速频比、当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，然后经第一输出单元输出实际频率f3。

由上述工作过程可以看出，这种控制系统能够针对振动压路机的当前速度v2调整当前频率f2的大小使其满足全路段内的速频比，这种实时检测、实时调整的控制系统保证了频率随速度的变化而变化，从而保证全路段内击打均匀，提高了施工路段的平整度。

进一步地，上述控制器还可以包括第二接收单元、第二计算单元和第二输出单元；第二接收单元用于接收速度检测部件、频率检测部件所测得的当前速度v2、当前频率f2；第二计算单元设于第二接收单元的输出端，用于对预设频率f1和当前频率f2的第一差值、预设速度v1和当前速度v2的第二差值进行PID运算；第二输出单元设于第二计算单元的输出端，用于根据PID运算结果向控制系统中的速度控制部件、频率控制部件发出命令，使当前速度v2、当前频率f2向预设速度v1、预设频率f1靠近。

采用上述结构的控制系统能够实现速度闭环控制和频率闭环控制，使得振动压路机尽可能按照预设速度v1和预设频率f1进行作业，增强了工作稳定性。

进一步地，上述控制系统还可以包括设于控制器输入端的切换开关，用于实现振动压路机的自动模式和智能模式之间的切换。

这样，在工作过程中，当切换开关处于智能模式状态时，控制系统采用上述实时检测并调整振动频率的智能控制方法对振动压路机进行控制；当切换开关处于自动模式状态时，控制系统采用现有技术中自动控制方式对振动压路机进行控制。这使得操作人员可以根据实际工作环境选择适当的工作模式，在保证施工路段击打均匀、平整度较高的前提下，进一步提高振动压路机的控制系统的工作效率。

具体地，上述速度检测部件、频率检测部件分别为速度传感器、频率传感器，能够方便、快捷地获取当前速度v2和当前频率f2。当然，上述控制系统并不限于采用传感器检测速度和频率，还可以采用其它检测部件进行检测。

此外，本发明还提供一种振动压路机，包括碾压轮；还包括如上的控制系统，控制系统与碾压轮连接。

由于上述控制系统具有上述技术效果，因此，包括该控制系统的振动压路机也具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种振动压路机及其控制方法、控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种振动压路机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将预设速度v1输入所述振动压路机的控制器；

3）实时检测所述振动压路机的当前速度v2和当前频率f2；

5）输出所述当前频率f2；

6）根据所述速频比、所述当前速度v2，计算出需要的实际频率f3，并输出所述实际频率f3。

2.根据权利要求1所述的振动压路机的控制方法，其特征在于，在所述步骤3）后，还执行步骤：

321）将所述当前速度v2输入所述控制器；

322)对所述预设速度v1和当前速度v2的差值进行PID运算；

3.根据权利要求2所述的振动压路机的控制方法，其特征在于，在所述步骤3）后，还执行步骤：

311）将当前频率f2输入所述控制器；

312)对所述预设频率f1和当前频率f2的差值进行PID运算；

4.根据权利要求1所述的振动压路机的控制方法，其特征在于，所述步骤3）中，通过速度传感器、频率传感器检测所述当前速度v2、所述当前频率f2。

5.一种振动压路机的控制系统，包括控制器、速度检测部件；其特征在于，还包括：

频率检测部件，用于检测所述振动压路机的当前频率f2；

所述控制器包括：

6.根据权利要求5所述的振动压路机的控制系统，其特征在于，所述控制器还包括：

7.根据权利要求5所述的振动压路机的控制系统，其特征在于，所述速度检测部件、所述频率检测部件分别为速度传感器、频率传感器。

8.一种振动压路机，包括碾压轮；其特征在于，还包括如权利要求5-7任一项所述的控制系统，所述控制系统与所述碾压轮连接。