專(zhuān)利名稱(chēng)：攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制攤鋪機(jī)行走的方法，特別是一種攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法。
背景技術(shù)：
目前，攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)多采用雙泵雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)履帶的行走系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬 件采用PLC為核心的電子恒速控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括PLC為控制器、安裝在馬達(dá)
輸出軸上的傳感器、以及控制泵流量的電磁比例閥作為執(zhí)行器?？刂品桨付嗖捎脝伍]環(huán)、 雙閉環(huán)以及三閉環(huán)的控制方法。
單閉環(huán)控制方法是將左右輪分別進(jìn)行控制，即左右馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與設(shè)定值進(jìn)行比較采用
PID控制方案消除偏差已達(dá)到恒速控制的目的。該控制方案缺點(diǎn)是一旦攤鋪機(jī)左右輪出現(xiàn)
偏轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)不能自動(dòng)糾偏。
雙閉環(huán)控制方法是將馬達(dá)速度和左右馬達(dá)的轉(zhuǎn)速差作為雙變量分別與設(shè)定值比較，采
用速度PID和糾偏PID確定輸出控制量后疊加得到控制器的輸出量控制電磁閥。該控制 方法與單閉環(huán)實(shí)質(zhì)上是一樣的，都只能進(jìn)行速度控制，不能消除左右履帶行走距離差值。 三閉環(huán)控制方法是將馬達(dá)速度、左右馬達(dá)速度差以及通過(guò)將速度差進(jìn)行疊加得到距離 差這三個(gè)變量分別通過(guò)PID計(jì)算得到輸出控制量后進(jìn)行疊加得到控制器的輸出量控制電 磁閥。該控制方法雖然將左右輪的距離差值作為控制變量參入攤鋪機(jī)的行走控制，但是， 三個(gè)控制變量并聯(lián)疊加，容易相互干涉，最終使參入糾偏的控制變量的控制作用不能完全 發(fā)揮應(yīng)有的效果，不能有效的解決攤鋪機(jī)行走跑偏量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種能夠有效解決攤鋪機(jī)行走跑偏量的攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智
能控制方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所提出的解決方案為
對(duì)左輪和右輪運(yùn)行速度進(jìn)行設(shè)定，左輪設(shè)定值輸入與左輪PID控制器的輸出信號(hào)并聯(lián) 疊加后，控制左輪行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作；左輪和右輪的運(yùn)行速度的信號(hào)通過(guò)傳感器同時(shí)反 饋到二個(gè)地方，1、反饋到左輪和右輪的PID控制器輸入端，與對(duì)左輪和右輪運(yùn)行速度的 實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行比較構(gòu)成閉環(huán)控制；2、左輪傳感器和右輪傳感器的信號(hào)相減環(huán)節(jié)；得到 的左輪、右輪速度差和經(jīng)積分電路后得到距離差，作為兩個(gè)輸入變量送入到模糊算法，經(jīng) 模糊控制器運(yùn)算后確定右輪設(shè)定值修正量輸出，該模糊算法模塊的右輪設(shè)定值修正量與右 輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊加，該疊加量作為右輪閉環(huán)控制的設(shè)定值與右輪PID控制器輸 出值再次疊加控制右輪液壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作；控制攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)。
所述的工作狀態(tài)有三種，為開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)、閉環(huán)工作狀態(tài)和直線工作狀態(tài)； 當(dāng)攤鋪機(jī)處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，左輪、右輪設(shè)定值直接輸出控制左輪、右輪液壓系統(tǒng)的泵、 馬達(dá)工作；在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)需要閉環(huán)控制時(shí)，左、右輪的設(shè)定值與左、右輪PID控制器輸出值疊加輸出控制左輪的泵、馬達(dá)進(jìn)行工作；當(dāng)攤鋪機(jī)處于直線攤鋪狀態(tài)時(shí)，該模糊算法模塊 的輸出信號(hào)通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)串入到右輪閉環(huán)控制回路中。
有益效果由于采用了上述方案，該攤鋪機(jī)行走控制方法，左輪進(jìn)行單閉環(huán)恒速控制 以保證攤鋪機(jī)整機(jī)行走速度；右輪采用模糊算法根據(jù)左右輪的距離差和速度差微調(diào)右輪的 速度設(shè)定值，實(shí)時(shí)得保證攤鋪機(jī)沿直線行走，而不是單純的保證右輪的恒速，防止了一旦 攤鋪機(jī)出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)糾偏；同時(shí)因?yàn)閷ID控制器與設(shè)定值輸入量并聯(lián)疊加。 當(dāng)攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪工作時(shí)，控制系統(tǒng)處在閉環(huán)狀態(tài)，PID控制器參入閉環(huán)調(diào)節(jié)；當(dāng)攤鋪機(jī) 并不要求恒速控制，控制系統(tǒng)處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，PID環(huán)節(jié)斷開(kāi)，這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠方便地實(shí) 現(xiàn)開(kāi)閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)換，便于提高控制器的運(yùn)行效率；PID控制器參入控制時(shí)相當(dāng)于在很小 的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；該方案有效地防止了當(dāng)控制系統(tǒng)超調(diào)量過(guò)大時(shí)對(duì)攤鋪機(jī)的行走速度的 影響，同時(shí)有效地保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的速度控制精度，能夠有效解決攤鋪機(jī)行走跑偏量， 達(dá)到了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效解決攤鋪機(jī)行走跑偏量，有效地防止了各控制作用的相互 干涉，優(yōu)化了控制裝置的控制性能，提高了操作的舒適性，減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改 善了路面的施工質(zhì)量。


圖l本發(fā)明的控制原理框圖。
圖2本發(fā)明的直線攤鋪控制過(guò)程流程圖
圖3 PID控制示意圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例h在圖1、圖2中，本發(fā)明的攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)具體控制過(guò)程為當(dāng)攤鋪機(jī)處 于直線攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，左輪采用單閉環(huán)控制，即左輪的設(shè)定值與左輪PID控制器輸出值疊加 輸出控制左輪的泵、馬達(dá)進(jìn)行工作。左輪液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與電位器設(shè)定值進(jìn)行比較， 采用增量式PID消除偏差以達(dá)到左輪的恒速控制，同時(shí)保證攤鋪機(jī)整機(jī)行走速度。右輪采 用模糊PID智能控制方案。在攤鋪機(jī)控制面板上設(shè)置直線攤鋪糾偏選擇開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)為高 電位時(shí)，將左右輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速相減得到左右輪的速度差，同時(shí)通過(guò)積分環(huán)節(jié)得到攤鋪機(jī)左 右輪的行駛距離差值，模糊控制器根據(jù)左右輪的速度差和左右輪的距離差兩個(gè)輸入變量通 過(guò)模糊規(guī)則確定右輪速度設(shè)定值修正量，該設(shè)定值修正量與右輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊 加，疊加量作為右輪閉環(huán)控制的設(shè)定值與右輪PID控制器輸出值再次疊加共同控制右輪液 壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作。直線攤鋪時(shí)右輪的整個(gè)控制框架采用模糊控制和PID控制的串聯(lián) 結(jié)構(gòu)，右輪采用模糊算法根據(jù)左右輪的距離差和速度差微調(diào)右輪的速度設(shè)定值，實(shí)時(shí)得保 證攤鋪機(jī)沿直線行走，而不是單純的保證右輪的恒速。當(dāng)攤鋪機(jī)處在非直線攤鋪?zhàn)鳂I(yè)(如 轉(zhuǎn)彎攤鋪)時(shí)，直線攤鋪選擇開(kāi)關(guān)為低電位，模糊控制器退出右輪的控制，軟件中左右輪 距離差變量自動(dòng)清零以保證下一次的控制不受影響。當(dāng)攤鋪機(jī)不需要閉環(huán)控制時(shí)，PID控 制器退出，由設(shè)定值輸入端直接控制攤鋪機(jī)左右輪的泵、馬達(dá)工作，此時(shí)，攤鋪機(jī)行走系 統(tǒng)處在開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)。
當(dāng)攤鋪機(jī)處于直線攤鋪狀態(tài)時(shí)，左輪采用單閉環(huán)的恒速控制，此時(shí)在右輪的控制方案中將左右輪速度差信號(hào)和經(jīng)積分環(huán)節(jié)后得到的左右輪距離差信號(hào)作為兩個(gè)輸入量輸入到 模糊控制器，經(jīng)模糊控制器運(yùn)算后確定右輪設(shè)定值修正量輸出，該模糊算法模塊的右輪設(shè) 定值修正量與右輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊加，該疊加量作為右輪閉環(huán)控制的設(shè)定值與右 輪PID控制器輸出值再次疊加控制右輪液壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作。
圖1中，上述攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法中，對(duì)左輪而言，左輪的設(shè)定值與左輪 PID控制器輸出值疊加輸出控制左輪的泵、馬達(dá)進(jìn)行工作。左輪行駛速度的信號(hào)通過(guò)傳感
器同時(shí)反饋到二個(gè)地方，1、反饋到左輪的設(shè)定端，與對(duì)左輪運(yùn)行速度的設(shè)定值進(jìn)行比較、
疊加，控制左輪泵和馬達(dá)構(gòu)成閉環(huán)控制；2、左輪傳感器和右輪傳感器的信號(hào)相減環(huán)節(jié)， 信號(hào)的差值參入右輪的控制。
對(duì)右輪而言，右輪行駛速度的信號(hào)通過(guò)傳感器同時(shí)反饋到二個(gè)地方，1、反饋到右輪 的設(shè)定端，與對(duì)右輪運(yùn)行速度的設(shè)定值進(jìn)行比較、疊加，控制右輪泵和馬達(dá)構(gòu)成閉環(huán)控制； 2、左輪傳感器和右輪傳感器的信號(hào)相減環(huán)節(jié)，信號(hào)的差值差值參入右輪的控制。當(dāng)攤鋪 機(jī)處于直線攤鋪狀態(tài)時(shí)，由前面所述所得到的左右輪速度差信號(hào)和經(jīng)積分環(huán)節(jié)后得到的左 右輪距離差信號(hào)作為兩個(gè)輸入量輸入到模糊控制器，經(jīng)模糊控制器運(yùn)算后確定右輪設(shè)定值 修正量輸出，該模糊算法模塊的右輪設(shè)定值修正量與右輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊加，該 疊加量作為右輪閉環(huán)控制的設(shè)定值與右輪PID控制器輸出值再次疊加控制右輪液壓系統(tǒng) 的泵、馬達(dá)工作。
實(shí)施例2:圖1當(dāng)攤鋪機(jī)處在非直線攤鋪?zhàn)鳂I(yè)(如轉(zhuǎn)彎攤鋪)時(shí)，直線攤鋪選擇開(kāi)關(guān) 為低電位，模糊控制器退出右輪的控制，軟件中左右輪距離差變量自動(dòng)清零以保證下一次 的控制不受影響。此時(shí)攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)左右輪處于分別獨(dú)立的單閉環(huán)控制。
圖3中，上點(diǎn)畫(huà)線為控制器輸出上限值，下點(diǎn)畫(huà)線為控制器輸出下限值，中間的直線 為電位器輸入設(shè)定值，位于上點(diǎn)畫(huà)線和下點(diǎn)畫(huà)線之間的曲線為控制器輸出實(shí)際值，上述攤 鋪機(jī)恒速控制的PID控制中，將PID的輸出控制量限定在速度設(shè)定值的約207。左右。作 為執(zhí)行器的電磁閥輸入量等于電位器輸入設(shè)定值與PID控制器輸出量的疊加和。當(dāng)攤鋪機(jī) 進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，控制系統(tǒng)處在閉環(huán)狀態(tài)，PID控制器參入閉環(huán)調(diào)節(jié)。PID控制器參入控 制時(shí)，相當(dāng)于在很小的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。該方案有效地防止了當(dāng)控制系統(tǒng)超調(diào)量過(guò)大時(shí)對(duì) 攤鋪機(jī)的行走速度的影響，同時(shí)有效地保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的速度控制精度。
實(shí)施例3:圖1中，當(dāng)攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，左輪PID控制器斷開(kāi)，左輪 設(shè)定值直接輸出控制左輪液壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作。右輪的PID控制器、模糊控制器均斷 開(kāi)，右輪設(shè)定值直接輸出控制右輪液壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作。
權(quán)利要求
1、一種攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法，其特征是對(duì)左輪和右輪運(yùn)行速度進(jìn)行設(shè)定，左輪設(shè)定值輸入與左輪PID控制器的輸出信號(hào)并聯(lián)疊加后，控制左輪行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作；左輪和右輪的運(yùn)行速度的信號(hào)通過(guò)傳感器同時(shí)反饋到二個(gè)地方，1、反饋到左輪和右輪的PID控制器輸入端，與對(duì)左輪和右輪運(yùn)行速度的實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行比較構(gòu)成閉環(huán)控制；2、左輪傳感器和右輪傳感器的信號(hào)相減環(huán)節(jié)；得到的左輪、右輪速度差和經(jīng)積分電路后得到距離差，作為兩個(gè)輸入變量送入到模糊算法，經(jīng)模糊控制器運(yùn)算后確定右輪設(shè)定值修正量輸出，該模糊算法模塊的右輪設(shè)定值修正量與右輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊加，該疊加量作為右輪閉環(huán)控制的設(shè)定值與右輪PID控制器輸出值再次疊加控制右輪液壓系統(tǒng)的泵、馬達(dá)工作；控制攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法，其特征是所述的工作 狀態(tài)有三種，為開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)、閉環(huán)工作狀態(tài)和直線工作狀態(tài)；當(dāng)攤鋪機(jī)處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，左輪、右輪設(shè)定值直接輸出控制左輪、右輪液壓系統(tǒng)的泵、 馬達(dá)工作；在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)需要閉環(huán)控制時(shí)，左、右輪的設(shè)定值與左、右輪PID控制器輸出值 疊加輸出控制左輪的泵、馬達(dá)進(jìn)行工作；當(dāng)攤鋪機(jī)處于直線攤鋪狀態(tài)時(shí)，該模糊算法模塊 的輸出信號(hào)通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)串入到右輪閉環(huán)控制回路中。
全文摘要
一種攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的智能控制方法，屬于控制攤鋪機(jī)行走的方法。對(duì)輪速進(jìn)行設(shè)定，左輪設(shè)定值輸入與左輪PID控制器的輸出信號(hào)并聯(lián)疊加后，控制左輪行走；左、右輪的速度信號(hào)通過(guò)傳感器同時(shí)反饋到1.左、右輪的PID控制器輸入端，與設(shè)定值比較構(gòu)成閉環(huán)控制；2.左、右輪傳感器的信號(hào)相減環(huán)節(jié)；得到的輪速差和經(jīng)積分電路后得到距離差，作為兩個(gè)輸入變量到模糊控制器，確定右輪修正量輸出，右輪設(shè)定值修正量與右輪設(shè)定值輸入端的設(shè)定值疊加控制，控制攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)能夠有效解決攤鋪機(jī)行走跑偏量，有效地防止了各控制作用的相互干涉，優(yōu)化了控制裝置的控制性能，提高了操作的舒適性，減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了路面的施工質(zhì)量。
文檔編號(hào)G05B11/42GK101498938SQ200910064340
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者吳建強(qiáng), 尹修杰, 景軍清, 楊軍民, 楊履冰, 羅衍領(lǐng), 胡傳正, 董拴牢, 彬 魏 申請(qǐng)人:徐工集團(tuán)工程機(jī)械有限公司