CN114197275A - 一种压路机的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种压路机的控制系统及方法，其中，该控制系统包括数据获取模块、主控制模块和控制执行模块；主控制模块包括计算机虚拟单元和第一控制单元，计算机虚拟单元和第一控制单元通讯连接；数据获取模块与第一控制单元通讯连接，用于获取压路机的第一参数信号并发送至第一控制单元；在试验阶段，第一控制单元用于将接收到的第一参数信号发送至计算机虚拟单元；计算机虚拟单元与控制执行模块通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号优化压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作。本发明实施例，以减少开发成本、缩短开发周期，并保证压路机高效、精确和稳定地工作。

Description

一种压路机的控制系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及道路施工工程机械技术领域，尤其涉及一种压路机的控制系统及方法。

背景技术

压路机作为一种道路施工机械，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业。随着人工智能、电子信息技术的发展，具备参数采集功能的连续压实、具备反馈控制功能的自动压实已成为振动压路机压实作业的重要技术方向。

可以理解的，压路机的控制设备是需要根据不同功能设定进行定制开发的，在压路机的前期研发过程中，对压路机的控制算法、控制参数以及硬件设备均需要经过反复多次试验进行调整和优化，以使压路机具备高效的压实控制功能。如此，将会增加开发成本以及延长开发周期，浪费了大量人力和物力。

发明内容

本发明提供一种压路机的控制系统及方法，以减少开发成本、缩短开发周期，同时保证压路机具备高效、精确和稳定的控制功能。

本发明实施例提供了一种压路机的控制系统，其中，包括数据获取模块、主控制模块和控制执行模块；

所述主控制模块包括计算机虚拟单元和第一控制单元，所述计算机虚拟单元和所述第一控制单元通讯连接；

所述数据获取模块与所述第一控制单元通讯连接，用于获取所述压路机的第一参数信号并发送至所述第一控制单元；

在试验阶段，所述第一控制单元用于将接收到的所述第一参数信号发送至所述计算机虚拟单元；所述计算机虚拟单元与所述控制执行模块通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号优化所述压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将所述最优控制参数发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

本发明实施例还提供了一种压路机的控制方法，由如上所述的压路机的控制系统执行，所述方法包括：

获取所述压路机的第一参数信号；

在试验阶段，根据接收到的第一参数信号来优化所述压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将所述最优控制参数发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作；

在应用阶段，根据接收到的第一参数信号解算得到所述最优控制参数，并发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

本发明实施例，设置主控制模块包括计算机虚拟单元和第一控制单元，在试验阶段，数据获取模块将获取压路机的第一参数信号发送至第一控制单元，第一控制单元再将接收到的第一参数信号转发至计算机虚拟单元，使得第一控制单元不需要对第一参数信号做任何运算处理，由计算机虚拟单元根据接收到的第一参数信号优化压路机的控制算法，以完善控制系统中各个功能实现所对应的控制算法的迭代，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作。因此，在试验阶段，不需要改变现有控制系统中的硬件设备配置和第一控制单元，通过计算机虚拟单元就可以实现对控制算法的优化和调整，保证控制执行模块可靠稳定地工作，同时缩短压路机的研发周期，以及减少成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种压路机的控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种压路机的控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种压路机的控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种压路机的控制系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种压路机的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种压路机的控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括数据获取模块10、主控制模块20和控制执行模块30；主控制模块20包括计算机虚拟单元21和第一控制单元22，计算机虚拟单元21和第一控制单元22通讯连接；数据获取模块10与第一控制单元22通讯连接，用于获取压路机的第一参数信号并发送至第一控制单元22；在试验阶段，第一控制单元22用于将接收到的第一参数信号发送至计算机虚拟单元21；计算机虚拟单元21与控制执行模块30通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号优化压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作。

其中，第一参数信号包括反应路基压实质量的各种电参数信号，本发明实施例对第一参数信号所代表的具体物理含义不做特殊限定，例如包括振动压路机钢轮的动态响应。可以理解的，振动压路机钢轮在路基压实过程中的动态响应，一般采用加速度作为测量值来表征，通过获取振动压路机钢轮的动态响应(通常为振动加速度)数据，并对该数据进行处理得到反映路基压实质量的参数，进而进行反馈控制参数解算，驱动钢轮内部激励机构进行频率和幅值的自动调节，以使得振动压路机通过反馈控制来实现自动压实控制。

计算机虚拟单元21可以是由计算机和安装在计算机上的虚拟仪器平台软件组成，该虚拟仪器平台软件通过内部集成的程序代码可实现对压路机控制参数的解算。

第一控制单元22可以是安装在压路机上的主控制器设备，用于控制压路机控制系统中的控制执行模块30工作。

具体的，数据获取模块10可根据第一参数信号的具体参数分布设置在压路机上，本发明实施例对此不作特殊限定。示例性的，数据获取模块10设置在压路机钢轮的轮心位置处，用于获取加速度信号，即为第一参数信号，并将其发送至主控制模块20中的第一控制单元22。第一控制单元22将接收到的第一参数信号再转发至计算机虚拟单元21，由计算机虚拟单元21根据获取到的第一参数信号进行进一步的分析处理。例如，对整个控制算法、控制参数以及控制功能进行优化和调整，并解算得到最优控制参数，再将最优控制参数发送至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作，使得压路机具备高效、精确和稳定的控制功能。那么保证在试验阶段，不需要改变现有控制系统中的硬件设备配置和第一控制单元22，实现对信息处理算法的修改完善，缩短压路机的研发周期，以及减少成本。

需要说明的是，计算机虚拟单元21和第一控制单元22之间，以及计算机虚拟单元21与控制执行模块30之间的具体通讯连接方式本发明实施例不做特殊性限定。示例性的，计算机虚拟单元21和第一控制单元22之间可以采用以太网进行通讯连接，具有传输速度快以及稳定的特点。此外，计算机虚拟单元21与控制执行模块30可以采用CAN总线进行通讯连接，具有数据通信实时性强，以及可以有效支持分布式控制，保证控制执行模块30实现高效可靠的压实作业。

本发明实施例中，设置主控制模块包括计算机虚拟单元和第一控制单元，在试验阶段，数据获取模块将获取压路机的第一参数信号发送至第一控制单元，第一控制单元再将接收到的第一参数信号转发至计算机虚拟单元，使得第一控制单元不需要对第一参数信号做任何运算处理，由计算机虚拟单元根据接收到的第一参数信号优化压路机的控制算法，以完善控制系统中各个功能实现所对应的控制算法的迭代，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作。因此，在试验阶段，不需要改变现有控制系统中的硬件设备配置和第一控制单元，通过计算机虚拟单元就可以实现对控制算法的优化和调整，保证控制执行模块可靠稳定地工作，同时缩短压路机的研发周期，以及减少成本。

可选的，继续参考图1所示，在应用阶段，第一控制单元21与控制执行模块30通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号解算得到最优控制参数，并发送至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作。

试验阶段，计算机虚拟单元21根据接收到的第一参数信号优化压路机的控制算法。试验阶段对算法优化完成后，该优化后的控制算法存储至第一控制单元22。那么在应用阶段，第一控制单元22中集成的控制算法是试验阶段经过完善后的控制算法，基于此第一控制的单元22可根据第一参数信号直接解算得到最优控制参数，无需对控制算法再经过反复的优化和调整。

具体的，应用阶段指压路机的量产阶段及客户使用阶段，第一控制单元22内集成计算机虚拟单元21的数据处理功能，可根据接收到的第一参数信号独立进行控制算法的运行处理，并解算得到最优控制参数，同时将其发送至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作，实现压路机的压实作业控制。如此，可以保证应用阶段的压路机可靠稳定的工作，且提高量产率。

需要说明的是，第一控制单元22具有与计算机虚拟单元21同样的通讯数据接口，并与控制执行模块30进行通讯连接，具体的通讯连接方式本发明实施例不做特殊限定，例如第一控制单元22与控制执行模块30采用CAN总线进行通讯连接。

可选的，图2为本发明实施例所提供的另一种压路机的控制系统的结构示意图，如图2所示，计算机虚拟单元21包括压实度解算子单元211和控制参数解算子单元212；压实度解算子单元211用于根据接收到的第一参数信号进行解算得到压路机的路基压实度，并发送至控制参数解算子单元212；控制参数解算子单元212用于根据接收到的压路机的路基压实度调整压路机的控制参数，并发至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作。

具体的，压路机的路基压实度指反映路基压实质量的量，压实度解算子单元211可根据接收到的第一参数信号进行解算得到压路机的路基压实度。示例性的，在振动压路机起振后，通过获取振动压路机钢轮的加速度信号，并将该信号发送至压实度解算子单元211进行处理得到反映路基压实质量的压路机的路基压实度。然后将压路机的路基压实度发送至控制参数解算子单元212，进而进行控制参数解算，并根据控制要求实时调整控制算法以得到最优控制参数，再将最优控制参数发送至控制执行模块30，驱动钢轮内部激励机构进行频率和幅值的自动调节，使得振动压路机通过反馈控制来实现自动压实控制。如此，在试验阶段，通过计算机虚拟单元21中集成压实度解算子单元211和控制参数解算子单元212，来实现对压路机的控制，若需修改完善路基压实度和控制参数解算算法，可直接更改安装于计算机虚拟单元21中的平台软件，而不需要改变现有控制系统中的硬件设备配置和第一控制单元，实现压实控制系统研发的快速迭代，缩短压路机的研发周期，以及减少成本。

可选的，第一控制单元22包括压实度解算子单元211和控制参数解算子单元212；压实度解算子单元211用于根据接收到的第一参数信号进行解算得到压路机的路基压实度，并发送至控制参数解算子单元212；控制参数解算子单元212用于根据接收到的压路机的路基压实度调整压路机的控制参数，并发至控制执行模块30，以控制控制执行模块30工作。

可以理解的，在应用阶段，第一控制单元22可集成内集成计算机虚拟单元21的数据处理功能，即包括压实度解算子单元211和控制参数解算子单元212，此时，压实度解算子单元211和控制参数解算子单元212中的控制算法均为调整优化后的控制算法，第一控制单元22可根据接收到的第一参数信号独立进行控制算法的运行处理，通过压实度解算子单元211进行解算得到压路机的路基压实度，并发送至控制参数解算子单元212，进一步解算得到最优控制参数，并发至控制执行模块30，实现压路机的压实作业控制。如此，可以保证应用阶段的压路机可靠稳定的工作，且提高量产率。

可选的，图3为本发明实施例提供的又一种压路机的控制系统的结构示意图，如图3所示，数据获取模块10包括传感器单元11和数据处理单元12；传感器单元11与控制执行模块30电连接，用于采集控制执行模块30的第一参数，并发送至数据处理单元12；数据处理单元12与第一控制单元22通讯连接，用于将接收到的第一参数进行模数转换，得到第一参数信号。

其中，传感器单元11可安装在压路机的不同位置，其具体的位置可根据传感器单元11的类型以及需要采集的参数而设定，本发明实施例对此不做特殊限定。数据处理单元12包括数模转换器，可以将模拟信号转换成数字信号，以便于进行进一步的数据处理。

具体的，传感器单元11采集的第一参数通常为模拟信号，而主控制模块20在进行控制运算时通常基于数字信号进行处理的，如此，设置数据处理单元12将接收到的第一参数进行数模转换得到第一参数信号，并发送至第一控制单元22。然后，在试验阶段，第一控制单元22再将第一参数信号转发至计算机虚拟单元21进行控制解算；进入应用阶段，第一控制单元22根据接收到的第一参数信号直接进行解算。如此，提高压路机的研发效率并保证压路机的可靠稳定工作。

可选的，传感器单元11包括加速度传感器；第一参数包括压路机钢轮的加速度。

具体的，加速度传感器包括安装在压路机钢轮上的加速度传感器，获取到的第一参数为压路机钢轮的加速度，可以反映出压路机钢轮在路基压实过程中的动态响应，动响应的测量与压路机的压实控制是自动压实系统研发的关键，涵盖了动响应信息的获取、处理、分发功能。而支持这些功能的设备需要定制开发，因此，在试验阶段，需要通过主控制模块20中的计算机虚拟单元21计根据第一参数信号解算得到最优控制参数，并将其应用到应用阶段中的压路机产品中，以提高研发效率，缩短研发周期以及降低成本。

可选的，数据处理单元12包括采编器，可实现同时获取多个第一参数，并进行处理，提高控制准确度和处理效率。

可选的，图4为本发明实施例提供的又一种压路机的控制系统的结构示意图，如图4所示，控制执行模块30包括依次电连接的车载控制器31、驱动单元32和压路机钢轮33；车载控制器31分别与计算机虚拟单元21和第一控制单元22通讯连接，用于根据接收到的压路机的控制参数进行处理得到压路机控制指令，并发送至驱动单元32；驱动单元32用于根据接收到的压路机控制指令得到压路机钢轮振动信号，并发送至压路机钢轮33，以驱动压路机钢轮33工作。

具体的，车载控制器31通常安装在压路机的驾驶室内，并分别与计算机虚拟单元21和第一控制单元22通讯连接，在收到的压路机的控制参数后，进行处理分析得到压路机控制指令，并发送至驱动单元32，驱动单元32与压路机钢轮33电连接，将接收到的压路机控制指令经过处理得到压路机钢轮振动信号，来驱动压路机钢轮33工作，以实现压路机的压实控制。

可选的，压路机钢轮振动信号包括幅值信号和频率信号。

具体的，压路机在压实作业过程中，通过调整控制参数使得压路机钢轮振动信号中的幅值信号和频率信号均达到最优，可提高路基压实质量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种压路机的控制方法，由上述任一实施例中的压路机的控制系统执行，图5为本发明实施例提供的一种压路机的控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括：

S501、获取压路机的第一参数信号。

S502、在试验阶段，根据接收到的第一参数信号来优化压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作。

S503、在应用阶段，根据接收到的第一参数信号解算得到最优控制参数，并发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作。

本发明实施例中，通过获取压路机的第一参数信号，在试验阶段，根据第一参数信号来优化压路机的控制算法，以完善控制系统中各个功能实现所对应的控制算法的迭代，并解算得到最优控制参数，将最优控制参数发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作，如此，不需要改变现有控制系统中的硬件设备配置和第一控制单元。然后，由试验阶段进入产品化阶段后，根据第一参数信号直接解算得到最优控制参数，并发送至控制执行模块，以控制控制执行模块工作，保证控制执行模块可靠稳定地工作，实现压路机的压实作业控制。因此，不仅缩短压路机的研发周期、减少成本，还保证压路机具备高效、精确和稳定的控制功能，提高量产率和良率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种压路机的控制系统，其特征在于，包括数据获取模块、主控制模块和控制执行模块；

所述主控制模块包括计算机虚拟单元和第一控制单元，所述计算机虚拟单元和所述第一控制单元通讯连接；

所述数据获取模块与所述第一控制单元通讯连接，用于获取所述压路机的第一参数信号并发送至所述第一控制单元；

在试验阶段，所述第一控制单元用于将接收到的所述第一参数信号发送至所述计算机虚拟单元；所述计算机虚拟单元与所述控制执行模块通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号优化所述压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将所述最优控制参数发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

2.根据权利要求1所述的压路机的控制系统，其特征在于，包括：

在应用阶段，所述第一控制单元与所述控制执行模块通讯连接，用于根据接收到的第一参数信号解算得到所述最优控制参数，并发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

3.根据权利要求1所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述计算机虚拟单元包括压实度解算子单元和控制参数解算子单元；

所述压实度解算子单元用于根据接收到的所述第一参数信号进行解算得到所述压路机的路基压实度，并发送至所述控制参数解算子单元；

所述控制参数解算子单元用于根据接收到的所述压路机的路基压实度调整所述压路机的控制参数，并发至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

4.根据权利要求1所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述第一控制单元包括压实度解算子单元和控制参数解算子单元；

所述压实度解算子单元用于根据接收到的所述第一参数信号进行解算得到所述压路机的路基压实度，并发送至所述控制参数解算子单元；

所述控制参数解算子单元用于根据接收到的所述压路机的路基压实度调整所述压路机的控制参数，并发至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

5.根据权利要求1所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述数据获取模块包括传感器单元和数据处理单元；

所述传感器单元与所述控制执行模块电连接，用于采集所述控制执行模块的第一参数，并发送至所述数据处理单元；

所述数据处理单元与所述第一控制单元通讯连接，用于将接收到的所述第一参数进行模数转换，得到第一参数信号。

6.根据权利要求5所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述数据处理单元包括采编器。

7.根据权利要求5所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括加速度传感器；

所述第一参数包括压路机钢轮的加速度。

8.根据权利要求1所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述控制执行模块包括依次电连接的车载控制器、驱动单元和压路机钢轮；

所述车载控制器分别与所述计算机虚拟单元和所述第一控制单元通讯连接，用于根据接收到的所述压路机的控制参数进行处理得到压路机控制指令，并发送至所述驱动单元；

所述驱动单元用于根据接收到的所述压路机控制指令得到压路机钢轮振动信号，并发送至所述压路机钢轮，以驱动所述压路机钢轮工作。

9.根据权利要求8所述的压路机的控制系统，其特征在于，所述压路机钢轮振动信号包括幅值信号和频率信号。

10.一种压路机的控制方法，其特征在于，由权利要求1-9所述的任一压路机的控制系统执行，所述方法包括：

获取所述压路机的第一参数信号；

在试验阶段，根据接收到的第一参数信号来优化所述压路机的控制算法，并解算得到最优控制参数，将所述最优控制参数发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作；

在应用阶段，根据接收到的第一参数信号解算得到所述最优控制参数，并发送至所述控制执行模块，以控制所述控制执行模块工作。

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