一种新型摊铺机行走纠偏控制系统设计

Ｉｎｔｅｒｈａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎ￣ｎｅ＆Ｐａｒｔｓ　・７・　一种新型摊铺机行走纠偏控制系统设计　师辉①；吉智②；朱涛②　（①江苏省丰县中等专业学校，徐州２２１７００；②徐州－１－业职业技术学院，徐州２２１１４０　摘要：本丈从设计方案和工作原理两个方面介绍了一种新型摊铺机行走纠偏控制系统，本系统的使用能在不借助外部行走轨迹　跟踪设备的情况下，更好的克服路面打滑、路面不平整、液压系统泄漏等因素对摊铺机恒速直线行走的影响，大大提高了路面的摊铺　质量，该系统结构简单，安全可靠，检测效果好。　关键词：摊铺机；控制系统；纠偏；ＰＩＤ；行走　０引言　速度传感器、控制泵流量的电磁比例阀，控制方案多采用　摊铺机是用来摊铺沥青混合料、基层稳定材料、碾压　智能ＰＩＤ控制方法，控制原理是通过对比左右马达的转　混凝土材料（ＲＣＣ）及级配碎石等筑路材料的专用机械，是　速与速度电位器设定值的差，来控制两侧马达转速一致，　修筑各种等级公路和市政道路以及广场、机场、停车场和　同时，通过对左右速度传感器测量参数的积分算出左右　堤坝以及沟渠的基层和面层的关键设备之一，其行走性能　马达转的圈数，来判断左右履带行走的距离，最后综合这　的好坏直接影响摊铺路面的平整度、初始密实度和离析程　两方面数据对控制泵流量的电磁比例阀进行控制以达到　度。国家标准ＧＢ／Ｔ　１６２７７—２００８（（沥青混凝土摊铺机》中对　直线恒速行走的目的。但以上控制原理仅是一理想模型，　履带式摊铺机的直线行走性能做出了规定：履带式摊铺机　现实中，摊铺机作业时多存在路面打滑、行走路面不平　直线行走的跑偏量不应大于直线测量距离的１％。｝ｌｌ　整、液压系统泄漏等情况，这些因素使左右马达转的圈数　现有的摊铺机行走系统多采用双泵双马达驱动履带　无法有效的反映左右履带行走的距离，从而造成现有的　的行走系统，其控制系统包括：控制器、安装在马达上的　方法对摊铺机直线行走跑偏量的控制效果有限。现阶段，　摊铺机行走的纠偏主要是借助外部行走轨迹跟踪设备，　作者简介：师辉（１９７４一），男，江苏丰县人，高级讲师，主要从事机　即进行摊铺前要提前架设钢丝作为跟踪轨迹，劳动强度　电类课程建设、机械设计、创新等方面的教学和研究　工作；吉智（１９７４一），男，江苏徐州人，工学博士，副教　大，且生产效率低下。　授，主要从事机电传动与控制、高性能永磁电机、电磁　１新型摊铺机行走纠偏控制系统设计方案　场分析计算等领域教学和科研工作；朱涛（１９８１一），　为了克服现有技术的缺点，设计了一种新型的摊铺机　男，江苏徐州人，硕士，讲师／工程师，主要从事自动化　行走纠偏控制系统，在不借助外部行走轨迹跟踪的情况　教学与研究工作。　下，有效控制了摊铺机行走的跑偏现象。如图１所示，本摊　Ｔｅｋ　儿　●Ｓｔｏｐ　Ｍ　ｐＯ蓦：９６－∞　ｓ　ＳＡＶＥ／ＲＥＣ　参考文献：　●　Ａｃｔｉｏｎ　『１］Ｇｕ　Ｗ．Ｓｍａｌｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｏｄｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　圈嘲　Ｃｕｋ　ａｎｄＳＥＰＩＣ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ．ＩＥＥＥ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｎｆ，　Ｆｉｌｅ　ＡＰＥＣ　２００５．２００５．　Ｆｏｆｍａｔ　【２Ⅱ美］Ａｂｒａｈａｍ　Ｉ．Ｐｒｅｓｓｍ　ａｌ１．王志强，等译．开关电源设计［Ｍ］．　衄　北京：电子工业出版社，２００５．　Ａｌｅｕｔ　ｓａｖｉｎｇ　『３］Ｄｅａｎｅ　Ｊ　Ｈ　Ｂ，Ｈａｍｉｌｌ　Ｄ　Ｃ．Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ａｎｄ　Ｉｍａｇｅｓ　ｃｈａｏｓ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｅｌｅｃｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．１９９０．　Ｆｏｌｄｅｒ　［４】杨汝．峰值电流控制模式中斜坡补偿电路的设计［Ｊ１＿电力电　子技术，２００１，３５（３）：３５—３８．　Ｓａｖｅ　ＴＥＫ０００蕊阶１Ｐ　ｆ５】叶强，来新泉．一种ＤＣ—ＤＣ全区间分段线性斜坡补偿电路　２　５０ｕｓ　设计『Ｊ１．半导体学报，２００８，２９（２）：２８１—２８７．　１Ｓ—ＯＣｔ一髓１５；４６　＿　［６］ＨＵＡＮＧ　Ｈｓｉｕｍｉｎｇ，ＣＨＥＮＧ　Ｓｈｉｈｊｅｎ，ＷＡＮＧ　Ｔａｉｈｕｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ａ　Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔａｇｅ　ＳＥＰＩＣ　ＰＦＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｆｏｒ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ＬＥＤ　ｌａｍｐｓ．　”　图７负载电流为１．２Ａ时的电源输出纹波　４ｔｈ　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ，Ｔｅｓｔ　ａｎｄ　５结论　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＤＥＬＴＡ２００８．２００８：　本文分析了ＳＥＨＣ电源系统的频率特性，通过串联反　【７］Ｍｏｓｃｈｏｐｏｕｌｏｓ　Ｇ，Ｊａｉｎ　Ｐ．Ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｓｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ—　馈校正，实现了整个系统的稳定收敛，最后通过测试实验　ｆａｃｔｏｒ－ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　验证了该方法的正确性。　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．２００５．　・８・　内燃机与配件　铺机行走纠偏控制系统，包括控制器Ｃ１，其内部的两个　开关Ｓ１被按下的瞬间信号时，由电子罗盘Ｂ３采集此时　ＰＩＤ调节器分别对左、右行走马达进行控制，还包括分别　摊铺机行走的方向作为摊铺机行走方向的设定值ｄ；在　安装于左、右马达上的左速度传感器Ｂｌ和右速度传感器　摊铺机作业时，左行走速度传感器Ｂ１实时监测摊铺机左　Ｂ２，左前进比例电磁阀Ｙ１和右前进比例电磁阀Ｙ２，速度　履带行走速度ｖ１，右行走速度传感器Ｂ２实时监测摊铺　电位器Ｒ１，电子罗盘Ｂ３以及方向设定开关Ｓ１。左速度传　机右履带行走速度ｖ２，电子罗盘Ｂ３实时监测摊铺机行　感器Ｂ１、右速度传感器Ｂ２、电子罗盘Ｂ３、速度电位器Ｒ１　走的方向ｄ１，控制器通过ＰＩＤ调节器，根据速度电位器　和方向设定开关Ｓ１均与控制器Ｃ１的输入端连接，左前进　Ｒ１给出的设定值ｖ与左履带行走速度ｖｌ的偏差ｅ１输　比例电磁阀Ｙ１和右前进比例电磁阀Ｙ２与控制器Ｃ１的　出一定的电流控制左前进比例电磁阀Ｙｌ，实现对左履带　输出端连接，控制器Ｃ１采用ＰＬＣ，而左速度传感器Ｂ１和　行走速度的闭环控制：摊铺机行走方向的修正值ｑ由摊　右速度传感器Ｂ２均采用霍尔式转速传感器。　铺机行走方向的设定值ｄ与实时采集的摊铺机行走方向　与现有的摊铺机行走纠偏设备相比，本摊铺机行走　数据ｄ１相减得到　速度电位器Ｒｌ给出的设定值ｖ和摊　纠偏控制系统，通过行走马达上的左行走速度传感器监　铺机行走方向的修正值ｑ经过模糊运算得到右履带速度　测左履带行走速度与速度电位器的设定值之间的偏差　的设定值ｒ，控制器通过ＰＩＤ调节器，根据右履带速度的　并经ＰＩＤ调节器控制，输出电流控制左前进比例电磁　设定值ｒ与右履带行走速度ｖ２的偏差ｅ２输出一定的电　阀，完成对左履带行走速度的闭环控制：电子罗盘采集　流控制右前进比例电磁阀Ｙ２，实现对右履带行走速度的　摊铺机行走的方向作为摊铺机行走方向的设定值，在摊　闭环控制。　铺机作业时，摊铺机行走方向的修正值由摊铺机行走方　当摊铺机行走方向的修正值ｑ为０时，右履带速度的　向的设定值与实时采集的摊铺机行走方向数据相减得　设定值ｒ等于速度电位器Ｒ１给出的设定值ｖ，此时两侧　到，速度电位器给出的设定值和摊铺机行走方向的修正　履带行走速度控制的给定值应该是一致的，不需要纠偏，　值经过模糊运算得到右履带速度的设定值，控制器根据　只需要恒速控制；当摊铺机行走方向的修正值ｑ大干Ｏ　右履带速度的设定值与右履带行走速度的偏差输出一　时，说明摊铺机行走往右偏，经过模糊运算后得到右履带　定的电流控制右前进比例电磁阀，实现对右履带行走速　速度的设定值ｒ应大于速度电位器Ｒ１给出的设定值ｖ，　度的闭环控制。　以增加右履带行走的速度，达到往左纠偏的目的；同理，当　摊铺机行走方向的修正值ｑ小于０时，说明摊铺机行走往　２系统的工作原理　系统的工作原理如图２所示，在摊铺机作业前，首先　左偏，经过模糊运算后得到右履带速度的设定值ｒ应小于　调整好摊铺机的方向，当控制器输入端口采集到方向设定　速度电位器Ｒ１给出的设定值ｖ，以减小右履带行走的速　度，达到往右纠偏的目的。　３结语　这种新型的摊铺机行走纠偏控制系统，包　括控制器，其内部的两个ＰＩＤ调节器分别对　左、右行走马达进行控制，还包括分别安装于　左、右马达上的左速度传感器和右速度传感　器，左前进比例电磁阀和右前进比例电磁阀，　速度电位器，电子罗盘以及方向设定开关，结　构简单，安全可靠，检测效果好。本系统的使用　能在不借助外部行走轨迹跟踪设备的情况下，　更好地克服路面打滑、路面不平整、液压系统　＝　泄漏等因素对摊铺机恒速直线行走的影响，大　大提高了路面的摊铺质量，有效地控制了摊铺　机行走的跑偏现象。　参考文献：　【１］刘跃志．简述摊铺机的发展状况［Ｊ】．科学之友，　２０１１（１１）：１０１—１０２．　图１新型的摊铺机行走纠偏控制系统电路图　【２］朱涛，李宏伟，杨军民，吉智．基于模糊自适应　ＰＩＤ的摊铺机行驶控制系统研究［Ｊ】．制造业自动化，　２０１４（０３）：６９—７２．　［３】朱涛，周天沛，陶恩茂，施念宇．新型轮胎式摊　图２新型摊铺机行走纠偏控制系统工作原理　铺机行驶控制系统的设计『Ｊ］．价值工程，２０１５（２９）．