專利名稱：一種攤鋪機行走控制裝置及控制方法
一種攤鋪機行走控制裝置及控制方法技術領域
本發明主要涉及攤鋪機領域，尤其涉及一種攤鋪機行走控制裝置及控制方法。
技術背景
目前，浙青攤鋪機普遍采用雙泵雙馬達驅動、履帶行走的液壓系統。該系統 由一個以PLC為核心的電子恒速控制系統控制，消除了因攤鋪機行駛推進系統的負載變 化，送料的不均勻性，發動機降速等諸多因素造成的行駛速度的變化，確保了攤鋪機速 度恒定，從而使攤鋪平整度，密實度指標得到大幅度提高。行駛速度控制是攤鋪機技術 的核心之一。國家標準GB/T16277-2008《浙青混凝土攤鋪機》中對履帶式攤鋪機的直線 行走性能做出了規定履帶式攤鋪機直線行駛的跑偏量不應大于直線測量距離的1%，測 量距離為履帶運行一圈攤鋪機行駛距離的2-3整數倍，不能調整轉向操作裝置。隨著技 術的發展，用戶對設備的操控性能要求越來越高，行走的直線度是攤鋪機操控性能的重 要指標。現在攤鋪機行走控制速度或采用速度單閉環控制系統，跑偏量一般控制在1%。
傳統糾偏控制器采用PID控制器進行糾偏控制，控制器輸入為左右履帶速度差 和里程差。PID控制器的輸入輸出都是連續信號，具有靈敏度高，實現方便等特點。但是 在實際使用中，攤鋪機工作環境很復雜，可能會出現速度傳感器信號丟失或出現干擾毛 刺，此時糾偏控制器會出現誤動作。同時由于傳統的PID控制器實現其控制量是連續線 性信號，加之對不同工況使用同一組控制器參數，在不同的工況下不能達到最優控制。發明內容
針對現有技術存在的連續線性信號容易導致攤鋪機出現誤動作的技術問題，本 發明提供一種操作簡單可靠，能夠有效控制攤鋪機跑偏量，從而提高操作的舒適性，提 高控制精度，改善路面的施工質量的攤鋪機的控制裝置及控制方法。
本發明提供一種攤鋪機行走控制裝置，包括處理器、轉換模塊、檢測速度脈沖 頻率模塊、開關量輸入模塊、脈沖寬度調制模塊、開關量輸出模塊、壓力傳感器、電位 計、速度傳感器、開關、電磁閥、比例電磁閥；所述處理器分別與所述轉換模塊、檢測 速度脈沖頻率模塊、開關量輸入模塊、脈沖寬度調制，開關量輸出模塊相連接；所述壓 力傳感器、電位計分別與所述轉換模塊相連接；所述速度傳感器與所述檢測速度脈沖頻 率模塊相連接；所述開關與所述開關量輸入模塊相連接；所述比例電磁閥與所述脈沖寬 度調制模塊相連接；所述電磁閥與所述開關量輸出模塊相連接，所述處理器中設置模糊 糾偏控制器模塊。
所述速度傳感器包括左速度傳感器和右速度傳感器，所述左速度傳感器安裝在 左行駛馬達上，所述右速度傳感器安裝在右行駛馬達上，分別用于檢測左/右行駛馬達 的速度；所述左速度傳感器包括第一左速度行駛傳感器和第二左行駛速度傳感器，所述 第一左速度行駛傳感器和第二左速度行駛傳感器的相位差為90度。所述右速度傳感器包 括第一右速度行駛傳感器和第二右行駛速度傳感器，所述第一右速度行駛傳感器和第二3右速度行駛傳感器的相位差為90度。
本發明還提供一種攤鋪機行走控制裝置的控制方法，其包含以下步驟(1)轉向電位計和行走速度限制電位計初始給定行走速度，并通過轉換模塊傳輸給 處理器保存；(2)左/右行走速度傳感器采集左/右行駛馬達的行走路程，并將采集到的數據通 過檢測速度脈沖頻率模塊FI檢測速度脈沖頻率模塊傳輸給處理器；(3)處理器將左/右行走速度傳感器采集到的數據計算里程差，判定是否需要啟動 模糊糾偏控制器模塊；(4)如果需要調節，則進行模糊糾偏控制，通過模糊糾偏控制器模塊得出左行駛馬 達的速度修正量并疊加到左馬達速度給定值上，并通過脈沖寬度調制模塊、相應的比例 電磁閥傳輸給左行駛馬達，左行駛馬達調節到修正后的速度；(5)如果不需要調節或者調節完成，則完成本次調節過程。
在以上步驟中每0.1秒采樣1次左右履帶的里程差和當前左履帶的速度值。所述 里程差大于0.01m時，才進行模糊糾偏控制。
本發明的有益效果在于本發明首先在于先對路程差進行判斷，判斷路程差大 于一定值后方啟動模糊糾偏調節，對速度傳感器的誤差不敏感，其次在模糊糾偏調節過 程中，根據不同的路程差驅動模糊糾偏控制模塊，計算出相應的修正速度。因為采樣的 時間點為每0.1秒進行一次，采集到的數據和輸出的信號均為非線性信號，調節能力更 強。同時結構簡單，不影響已有攤鋪行走控制閉環。在速度傳感器信號出現干擾時不 會出現誤動作，輸出非線性調節能力強。本發明的控制結構簡單，操作可靠，能夠有效 控制攤鋪機行走的跑偏量，控制效果更好，進一步提高了攤鋪機行走跑偏性能和施工質 量。


圖1是攤鋪機行走控制裝置的硬件結構連接圖。
圖2是攤鋪機行走控制方法的流程圖。
具體實施方式
以下結合說明書附圖和具體實施方法對本發明做進一步解釋。
如圖1所示一種攤鋪機行走的控制裝置，其包括處理器CPU、A/D轉換模塊、 FI檢測速度脈沖頻率模塊、開關量輸入模塊DI、脈沖寬度調制模塊PWM，開關量輸出 模塊DO、左行走前向壓力傳感器、左行走后向壓力傳感器、右行走前向壓力傳感器、右 行走后向壓力傳感器、行走速度限制電位計、行走速度調節電位計、行走轉向設定電位 計、第一左行走速度傳感器、第二左行走速度傳感器、第一右行走速度傳感器、第二右 行走速度傳感器、行走前向開關、行走后向開關、行走高速開關、原地轉向開關、左行 走前向比例電磁閥、左行走后向比例電磁閥、右行走前向比例電磁閥、右行走后向比例 電磁閥、左行走高速電磁閥、右行走高速電磁閥、行走剎車電磁閥。
所述處理器CPU分別與所述A/D轉換模塊、FI檢測速度脈沖頻率模塊、開關量 輸入模塊DI、脈沖寬度調制PWM，開關量輸出模塊DO相連接。所述左行走前向壓力傳感器、左行走后向壓力傳感器、右行走前向壓力傳感器、右行走后向壓力傳感器、行 走速度限制電位計、行走速度調節電位計、行走轉向設定電位計分別與所述A/D轉換模 塊相連接。所述第一左行走速度傳感器、第二左行走速度傳感器、第一右行走速度傳感 器、第二右行走速度傳感器分別與所述FI檢測速度脈沖頻率模塊相連接，其中左/右傳 感器1和2傳感器都具有測速功能，分別檢測左/右履帶的行走速度，所述第一傳感器和 第二傳感器的相位差為90度，可以據此判斷機器行走的方向。所述行走前向開關、行走 后向開關、行走高速開關、原地轉向開關分與所述開關量輸入模塊DI相連接。所述左行 走前向比例電磁閥、左行走后向比例電磁閥、右行走前向比例電磁閥、右行走后向比例 電磁閥分別與所述脈沖寬度調制模塊PWM相連接。所述左行走高速電磁閥、右行走高 速電磁閥、行走剎車電磁閥分別與所述開關量輸出模塊DO相連接。
通過圖1的裝置實現攤鋪機行走的控制，其包含以下步驟首先，轉向電位計和行走速度限制電位計初始時給定行走速度，并通過A/D轉換模 塊傳輸給處理器CPU保存。左/右行走速度傳感器安裝于左/右行駛馬達上，用于采 集左/右行駛馬達的行走路程，并將采集到的數據通過FI檢測速度脈沖頻率模塊傳輸給 CPU處理器，CPU處理中設置模糊PID調節模塊，將左/右行走速度傳感器采集到的數 據和初始給定的行走速度相比較，并進行各自的模糊PID調節，通過PID模糊調節得出左 行駛馬達的修正速度，并通過脈沖寬度調制模塊PWM、相應的前/后向比例電磁閥傳輸 給左行駛馬達，左行駛馬達運行模糊調節后的修正速度。模糊糾偏控制器模塊在兩側馬 達里程誤差超過設定的值后才啟動調節，這種非線性的調節方法對速度傳感器誤差不敏 感，實現效果更好使用簡單，不用改變攤鋪機原有控制系統。可以根據現場經驗的積累 來增加模糊控制的規則，針對不同工況和跑偏量輸出不同的調整量。控制器調節能力更 強，控制效果也更好，提高了攤鋪機行走跑偏性能和施工質量。
如圖2所示的攤鋪機行走控制方法的流程圖，根據不同的路面情況行走速度限 制電位計設定固定的速度給定，安裝在左/右馬達上的速度傳感器檢測履帶行走速度， 并將檢測到的行走速度和速度給定進行比較，由模糊PID調節器完成兩側馬達的速度閉 環控制。
左/右行走速度傳感器檢測左/右履帶的行走路程，并計算路程差，路程差交由 處理器CPU判斷是否需要進行糾偏控制，如不需要調節，本次循環結束；安裝在左/右 馬達上的速度傳感器繼續檢測新的履帶的行走路程，并將路程差進行比較，并將路程差 交由處理器CPU進行判斷，如果判斷結果為需要調節，則根據模糊糾偏控制器的控制器 規則，疊加不同的速度修正量到左馬達的速度給定上，左馬達速度閉環中的模糊PID調 節器在通過脈寬調制器和相應的伺服閥來調節左馬達速度，最后達到糾偏目的。
以下詳細說明本發明的攤鋪機行走糾偏系統的具體控制方法為 1.每0.1秒采樣1次左右履帶的里程差和當前左履帶的速度值。
2.如果里程差小于0.01m，不調整，轉步驟5。
3.如果里程差大于0.01m，根據當前里程差和當前右履帶的速度值，查詢根據里 程差和速度值構成的7X7模糊控制規則表并得到輸出量。
4.將輸出量轉換為左履帶速度控制閉環設定量相同的物理信號并疊加在左履帶 速度控制給定輸入端。
5.退出本次控制循環。
本發明通過采用路程差信號作為輸入，采用模糊控制器進行糾偏，輸出信號疊 加在速度環給定環節上。整個過程實現簡單，同時對傳感器信號干擾不敏感，輸出非線 性，調節能力強。采用模糊控制器進行糾偏控制，根據當前左右履帶的路程差信號以及 當前行走速度進行糾偏控制。模糊糾偏控制器輸出是非線性信號，可以對較小的里程差 不用進行調整，具有一定誤差閾值。相比傳統糾偏控制器，本發明控制器適用性更強， 對傳感器干擾不敏感，能有效控制攤鋪機在各種工況下行走跑偏量，提高操作的舒適性 和施工質量。
權利要求
1.一種攤鋪機行走控制裝置，其特征在于包括處理器、轉換模塊、檢測速度脈沖 頻率模塊、開關量輸入模塊、脈沖寬度調制模塊、開關量輸出模塊、壓力傳感器、電位 計、速度傳感器、開關、電磁閥、比例電磁閥；所述處理器分別與所述轉換模塊、檢測 速度脈沖頻率模塊、開關量輸入模塊、脈沖寬度調制模塊、開關量輸出模塊相連接；所 述壓力傳感器、電位計分別與所述轉換模塊相連接；所述速度傳感器與所述檢測速度脈 沖頻率模塊相連接；所述開關與所述開關量輸入模塊相連接；所述比例電磁閥與所述脈 沖寬度調制模塊相連接；所述電磁閥與所述開關量輸出模塊相連接，所述處理器中設置 模糊糾偏控制器模塊。
2.如權利要求1所述的攤鋪機行走控制裝置，其特征在于所述速度傳感器包括左速度 傳感器和右速度傳感器，所述左速度傳感器安裝在左行駛馬達上，所述右速度傳感器安 裝在右行駛馬達上，分別用于檢測左/右行駛馬達的速度；所述左速度傳感器包括第一 左速度行駛傳感器和第二左行駛速度傳感器，所述第一左速度行駛傳感器和第二左速度 行駛傳感器的相位差為90度。
3.如權利要求2所述的攤鋪機行走控制裝置，所述右速度傳感器包括第一右速度行駛 傳感器和第二右行駛速度傳感器，所述第一右速度行駛傳感器和第二右速度行駛傳感器 的相位差為90度。
4.如權利要求1所述的攤鋪機行走控制裝置的控制方法，其包含以下步驟(1)轉向電位計和行走速度限制電位計初始給定行走速度，并通過轉換模塊傳輸給 處理器保存；(2)左/右行走速度傳感器采集左/右行駛馬達的行走路程，并將采集到的數據通 過檢測速度脈沖頻率模塊檢測速度脈沖頻率模塊傳輸給處理器；(3)處理器將左/右行走速度傳感器采集到的數據計算里程差，判定是否需要啟動 模糊糾偏控制器模塊；(4)如果需要調節，則進行模糊糾偏控制，通過模糊糾偏控制器模塊得出左行駛馬 達的速度修正量并疊加到左馬達速度給定值上，并通過脈沖寬度調制模塊、相應的比例 電磁閥傳輸給左行駛馬達，左行駛馬達調節到修正后的速度；(5)如果不需要調節或者調節完成，則完成本次調節過程。
5.如權利要求4所述的控制方法，其特征在于每0.1秒采樣1次左/右履帶的里程差 和當前左履帶的速度值。
6.如權利要求5所述的控制方法，其特征在于所述里程差大于0.01m時，才進行模糊 糾偏控制。
全文摘要
本發明公開了一種攤鋪機行走控制裝置，包括處理器、轉換模塊、檢測速度脈沖頻率模塊、開關量輸入模塊、脈沖寬度調制模塊、開關量輸出模塊、壓力傳感器、電位計、速度傳感器、開關、電磁閥、比例電磁閥。本發明還提供一種攤鋪機行走控制裝置的控制方法。本發明的控制結構簡單，操作可靠，能夠有效控制攤鋪機行走的跑偏量，控制效果更好，進一步提高了攤鋪機行走跑偏性能和施工質量。
文檔編號G05D1/02GK102023638SQ201010596308
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者劉 東, 劉忠麗, 張利, 胡基士, 蔣啟龍, 陳路, 黃兵 申請人:成都市新筑路橋機械股份有限公司, 西南交通大學