CN106877765B - 一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置和控制方法，所述驱动控制装置包括检测模块、控制器、PID智能调节模块、驱动模块、液压泵、比例阀及液压马达，使用多传感器融合技术检测当前液压系统状态，将BP神经网络算法引入到常规PID控制中实现高精度控制，从而实现摊铺机高压发电机智能控制功能。利用高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大自学习标定，并且对高压发电机转速进行分段控制，满足系统的动态误差和稳态误差足够小的要求，又保证了系统的超调量尽量低，高压发电机空载和带载稳态转速控制在要求范围内，提高了高压发电机的转速稳定性，延长高压发电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置和控制方法，属于工程机械技术领域。
背景技术
随着公路建设的发展，越来越多的摊铺机电加热系统采用液压马达来驱动高压发电机，于是对如何控制高压发电机的转速也提出了更高的要求。现有技术中摊铺机用高压发电机的驱动装置，采用常规PID控制高压发电机，可初步实现发电机的转速稳定，但依然存在一定的缺陷：
1．现有装置的控制精度、自学习和自适应能力，以及抗干扰能力和系统的鲁棒性能较差；摊铺机高压发电机转速超调较大，摊铺机加热系统的智能化较低；
2．常规PID控制在摊铺机高压发电机智能控制系统中存在参数整定困难、转速波动难控制、稳定性差、调节时间长、液压油发动机影响大、超调量大以及抗干扰能力差的问题。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置和控制方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，包括检测模块、控制器、PID智能调节模块、驱动模块、液压泵、比例阀及液压马达；所述检测模块包括多个传感器和预处理器，检测模块与控制器连接；所述PID智能调节模块与控制器连接；所述驱动模块分别与液压泵、比例阀、液压马达连接，液压泵与比例阀管路连接，液压马达与比例阀管路连接。
进一步地，所述PID智能调节模块是基于BP神经网络的PID控制器模块装置。
进一步地，所述控制器内设置了以EPEC2024为主控运算的硬件平台。
进一步地，所述控制器还与显示器、稳压模块、发动机连接。
进一步地，所述控制器与显示器、稳压模块、发动机、驱动模块、检测模块、PID智能调节模块连接形成控制器局域网。
进一步地，所述驱动模块与液压泵、比例阀、液压马达通过PWM电路连接。
一种摊铺机用高压发电机的驱动控制方法，包括如下步骤，
S1，高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大自学习标定，
S1.1进入自学习调试界面；
S1.2打开加热配电柜上发电机加热开关，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU，延时5s；
S1.3设定好自学习初始电流，电流范围，电流步长和电流步长间隔时间；
S1.4按最小电流自学习功能按键，从自学习初始电流开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机开始转动，赫兹数为5时，记录此时电流，即为最小电流；
S1.5按最大电流自学习功能按键，从最小电流+电流范围-50mA开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机转速达到3000转，记录此时电流，即为最大电流；
S2，高压发电机转速分段控制，
S2.1高压发电机转速为0-800转时，一级快速响应，使转速快速达到800转，并进行稳定时间1控制；
S2.2高压发电机转速为800-2200转时，二级快速响应，是转速快速平稳地达到2200转，并进行稳定时间2控制；
S2.3高压发电机转速为2200-2800转时，三级快速响应，使转速较快但主要以平稳达到2800转，并进行稳定时间3控制；
S2.4高压发电机转速为2800-2950转时，慢速响应，使转速平稳达到2950转，并进行稳定时间4控制；
S2.5高压发电机转速为2950-3050转时，临近目标慢速响应，该范围是目标调试范围，对参数进行微调使转速平稳达到3000转，并进行稳定时间控制；
S2.6高压发电机转速为3050-3200转时，慢速响应，使转速平稳达到目标区间，并进行稳定时间控制；
S2.7高压发电机转速为3200-3500转时，较快速度和步幅进行响应，并降下转速；
S2.8高压发电机转速为3500转以上，快速响应，并快速降下转速。
有益效果：本发明提供的一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置和控制方法，使得摊铺机高压发电机智能转速控制精度、自学习和自适应能力，以及抗干扰能力和系统的鲁棒性能都有了显著的提高，大大提高了摊铺机高压发电机转速平稳性，并且系统无超调、转速波动幅度小、稳定性高、调节时间短，从而避免因转速不稳定导致的高压发电机损坏问题的发生，延长高压发电机的使用寿命。
附图说明
图1为摊铺机用高压发电机的驱动控制装置的结构连接示意图；
图2高压发电机控制电流自学习标定流程图；
图3高压发电机转速分段控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，包括检测模块、控制器、PID智能调节模块、驱动模块、液压泵、比例阀及液压马达；所述检测模块包括多个传感器和预处理器，传感器包括压力传感器1、流量传感器2、液压泵转速传感器3、发动机转速传感器4、液压马达转速传感器5，其中压力传感器1、流量传感器2、液压泵转速传感器3分别与液压泵连接，发动机转速传感器4与发动机连接，液压马达转速传感器5与液压马达连接，对液压油压力、泵排量、泵转速、发动机转速、液压马达转速进行检测，检测到的数据经过预处理器后组成信息神经网络，传输给控制器。
PID智能调节模块是基于BP神经网络的PID控制器模块装置，并搭建了一EPEC2024为主控运算的摊铺机高压发电机智能控制的硬件平台。通过神经网络的自学习能力和逼近任意函数的能力，实现在线调整PID的控制参数，使神经网络的输出对应于某种最优控制规律下的PID控制参数，并将其作为常规PID控制器的输入控制目标转速给定值，基于此方法设计了基于BP神经网络的PID控制器实现摊铺机高压发电机智能平稳的发电。
控制器还与显示器、稳压模块、发动机连接；控制器与显示器、稳压模块、发动机、驱动模块、检测模块、PID智能调节模块连接形成控制器局域网，进行信号的相互传输。
驱动模块与液压泵、比例阀、液压马达通过PWM电路连接。所述驱动模块接收来自控制器的信号，然后对信号进行放大处理后传输给液压泵、比例阀及液压马达。
本发明提供的一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其工作模式如下：
在发动机为额定转速情况下，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU。所述ECU全称为Electronic Control Unit，即电子控制单元，也就是发动机的控制器，根据内部程序对接收到的信息进行运算、处理和判断，然后输出指令，向发动机的喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量，以达到提升动力、扭矩和降低油耗、优化发动机性能的目的。
打开加热配电柜上高压发电机加热开关，同时控制器发送命令给高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大恒速增加，高压发电机转速从最小到3000转稳定。开启摊铺机操纵台上的加热开关，左右熨平板交流接触器线圈上电吸合，左右两侧开关开启间隔2S（可调）。开启操纵台上加热开关的同时开启高压发电机转速闭环控制，高压发电机带载稳态转速要求控制在3000转±4%范围内，高压发电机动态转速控制上限要求控制在3200转以下。
关闭加热时先关闭操纵台上加热开关，左右熨平板交流接触器线圈断电去掉负载，关闭操纵台上加热开关同时关闭高压发电机转速闭环控制，此时高压发电机转速仍为3000转左右，高压发电机比例调速阀控制电流为最大值。关闭加热配电柜上高压发电机加热开关，同时控制器发送命令给高压发电机比例调速阀，控制电流从最大到最小恒速下降，直到0转，高压发电机转速从3000转平稳降为0转。同时解除发动机转速2000转优先控制。
本发明提供的摊铺机用高压发电机的驱动控制方法，包含以下步骤，
步骤一：高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大自学习标定，流程如图2所示。
S1.1进入自学习调试界面；
S1.2打开加热配电柜上发电机加热开关，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU，延时5s；
S1.3设定好自学习初始电流，电流范围，电流步长和电流步长间隔时间；
S1.4按最小电流自学习功能按键，从自学习初始电流开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机开始转动，赫兹数为5时，记录此时电流，即为最小电流；
S1.5按最大电流自学习功能按键，从最小电流+电流范围-50mA开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机转速达到3000转，记录此时电流，即为最大电流。
步骤二：高压发电机转速分段控制，流程如图3所示。
S2.1高压发电机转速为0-800转时，一级快速响应，使转速快速达到800转，并进行稳定时间1控制；
S2.2高压发电机转速为800-2200转时，二级快速响应，是转速快速平稳地达到2200转，并进行稳定时间2控制；
S2.3高压发电机转速为2200-2800转时，三级快速响应，使转速较快但主要以平稳达到2800转，并进行稳定时间3控制；
S2.4高压发电机转速为2800-2950转时，慢速响应，使转速平稳达到2950转，并进行稳定时间4控制；
S2.5高压发电机转速为2950-3050转时，临近目标慢速响应，该范围是目标调试范围，对参数进行微调使转速平稳达到3000转，并进行稳定时间控制；
S2.6高压发电机转速为3050-3200转时，慢速响应，使转速平稳达到目标区间，并进行稳定时间控制；
S2.7高压发电机转速为3200-3500转时，较快速度和步幅进行响应，并降下转速；
S2.8高压发电机转速为3500转以上，快速响应，并快速降下转速。
一种摊铺机用高压发电机的驱动控制方法，优选实施例如下：
步骤一：高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大自学习标定，
S1.1进入自学习调试界面；
S1.2打开加热配电柜上发电机加热开关，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU，延时5s；
S1.3设定好自学习初始电流300mA，和电流范围400mA，电流步长5mA，电流步长间隔时间0.5s；
S1.4按最小电流自学习功能按键，从自学习初始电流300mA开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机开始转动，赫兹数为5时，记录此时电流，即为最小电流；
S1.5按最大电流自学习功能按键，从最小电流+电流范围-50mA开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机转速达到3000转，记录此时电流，即为最大电流。
步骤二：高压发电机转速分段控制，
S2.1高压发电机转速为0-800转时，一级快速响应，使转速快速达到800转，并进行稳定时间1控制；
S2.2高压发电机转速为800-2200转时，二级快速响应，是转速快速平稳地达到2200转，并进行稳定时间2控制；
S2.3高压发电机转速为2200-2800转时，三级快速响应，使转速较快但主要以平稳达到2800转，并进行稳定时间3控制；
S2.4高压发电机转速为2800-2950转时，慢速响应，使转速平稳达到2950转，并进行稳定时间4控制；
S2.5高压发电机转速为2950-3050转时，临近目标慢速响应，该范围是目标调试范围，对参数进行微调使转速平稳达到3000转，并进行稳定时间控制；
S2.6高压发电机转速为3050-3200转时，慢速响应，使转速平稳达到目标区间，并进行稳定时间控制；
S2.7高压发电机转速为3200-3500转时，较快速度和步幅进行响应，并降下转速；
S2.8高压发电机转速为3500转以上，快速响应，并快速降下转速。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：包括检测模块、控制器、PID智能调节模块、驱动模块、液压泵、比例阀及液压马达；所述检测模块包括多个传感器和预处理器，检测模块与控制器连接；所述PID智能调节模块与控制器连接；所述驱动模块分别与液压泵、比例阀、液压马达连接，液压泵与比例阀管路连接，液压马达与比例阀管路连接；
所述传感器包括压力传感器、流量传感器、液压泵转速传感器、发动机转速传感器、液压马达转速传感器，其中压力传感器、流量传感器、液压泵转速传感器分别与液压泵连接，发动机转速传感器与发动机连接，液压马达转速传感器与液压马达连接，对液压油压力、泵排量、泵转速、发动机转速、液压马达转速进行检测，检测到的数据经过预处理器后组成信息神经网络，传输给控制器；
所述摊铺机用高压发电机的驱动控制装置的工作模式如下：
在发动机为额定转速情况下，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU；
打开加热配电柜上高压发电机加热开关，同时控制器发送命令给高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大恒速增加，高压发电机转速从最小到3000转稳定，开启摊铺机操纵台上的加热开关，左右熨平板交流接触器线圈上电吸合，左右两侧开关开启间隔2S，开启操纵台上加热开关的同时开启高压发电机转速闭环控制，高压发电机带载稳态转速要求控制在3000转±4%范围内，高压发电机动态转速控制上限要求控制在3200转以下；
关闭加热时先关闭操纵台上加热开关，左右熨平板交流接触器线圈断电去掉负载，关闭操纵台上加热开关同时关闭高压发电机转速闭环控制，此时高压发电机转速仍为3000转左右，高压发电机比例调速阀控制电流为最大值；关闭加热配电柜上高压发电机加热开关，同时控制器发送命令给高压发电机比例调速阀，控制电流从最大到最小恒速下降，直到0转，高压发电机转速从3000转平稳降为0转，同时解除发动机转速2000转优先控制；
所述摊铺机用高压发电机的驱动控制装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤一，高压发电机比例调速阀，控制电流从最小到最大自学习标定；
步骤二，高压发电机转速分段控制；
所述控制电流从最小到最大自学习标定包含如下流程：
S1.1进入自学习调试界面；
S1.2打开加热配电柜上发电机加热开关，进入发动机转速2000转优先控制，控制器发送发动机转速为2000转的命令给ECU，延时5s；
S1.3设定好自学习初始电流，电流范围，电流步长和电流步长间隔时间；
S1.4按最小电流自学习功能按键，从自学习初始电流开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机开始转动，赫兹数为5时，记录此时电流，即为最小电流；
S1.5按最大电流自学习功能按键，从最小电流+电流范围-50mA开始，按步长间隔增加步长电流，直到发电机转速达到3000转，记录此时电流，即为最大电流。
2.根据权利要求1所述的摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：所述PID智能调节模块是基于BP神经网络的PID控制器模块装置。
3.根据权利要求1所述的摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：所述控制器内设置了以EPEC2024为主控运算的硬件平台。
4.根据权利要求1所述的摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：所述控制器还与显示器、稳压模块、发动机连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：所述控制器与显示器、稳压模块、发动机、驱动模块、检测模块、PID智能调节模块连接形成控制器局域网。
6.根据权利要求1所述的摊铺机用高压发电机的驱动控制装置，其特征在于：所述驱动模块与液压泵、比例阀、液压马达通过PWM电路连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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