基于PLC的攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)糾偏算法研究

摘要：對瀝青混凝土履帶式攤鋪機(jī)行駛系統(tǒng)糾偏控制進(jìn)行了研究，提出了在模糊PID控制攤鋪機(jī)恒速性能的基礎(chǔ)上引入左右履帶里程關(guān)聯(lián)的方法來解決攤鋪機(jī)行走過程中跑偏的問題通過現(xiàn)場試驗(yàn)，證明了模糊PID加左右履帶里程關(guān)聯(lián)的控制方法是可行的。
關(guān)鍵詞：瀝青混凝土攤鋪機(jī)；PID控制；模糊PID控制；里程關(guān)聯(lián)

隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的高速發(fā)展，工程建設(shè)對施工設(shè)備的質(zhì)量有了更高的要求。由于攤鋪機(jī)是邊走邊作業(yè)的施工機(jī)械，其行駛速度穩(wěn)定性和行駛的直線性對攤鋪路面的平整度、初始密實(shí)度、離析程度有著很大的影響，因此行走控制系統(tǒng)的性能是影響攤鋪機(jī)作業(yè)性能的重要因素，在很大程度上決定著攤鋪質(zhì)量的好壞。
目前攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)控制方法主要采用PID控制。PID控制由于算法簡單，魯棒性好，可靠性高，在控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但PID控制依賴被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，由于攤鋪機(jī)液壓伺服系統(tǒng)多為非線性、時變復(fù)雜系統(tǒng)，參數(shù)變化大，PID參數(shù)確定困難。若單純采用固參數(shù)的常規(guī)PID控制則不能滿足在不同偏差下系統(tǒng)對PTD參數(shù)自整定的要求，控制器對運(yùn)行工況的適應(yīng)性差，從而影響其控制效果。模糊控制不依賴于被控制對象精確的數(shù)學(xué)模型，動態(tài)性能好、受系統(tǒng)參數(shù)變化的影響小，但穩(wěn)態(tài)精度不高。采用模糊PID控制器并引入左右履帶里程差關(guān)聯(lián)的方法，既有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又有PID控制精度高的特點(diǎn)，同時引入左右履帶的里程差方法，提高了攤鋪機(jī)的行走控制效果。

1 攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)
瀝青混凝土攤鋪機(jī)普遍采用雙泵-雙馬達(dá)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)左右兩側(cè)為獨(dú)立的行駛驅(qū)動液壓回路。通過對左右兩側(cè)獨(dú)立的泵和液壓馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的前進(jìn)／后退、左右轉(zhuǎn)向及原地轉(zhuǎn)向等動作控制，實(shí)現(xiàn)無級變速，達(dá)到恒速控制的目的。圖1所示為攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的控制框圖?？刂破鞯暮诵氖强刂谱兞勘帽壤姶砰yY1、Y2、Y3、Y4，通過脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)節(jié)比例電磁閥的電流控制泵的排量實(shí)現(xiàn)控制左右履帶的行駛速度。通過比例電磁閥不同的組合方式，可以實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向動作。通過馬達(dá)換向閥控制Y5、Y6進(jìn)行馬達(dá)高低速轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)行走／攤鋪兩種工作模式。

圖1中Rs、Rh、Rt分別為最大行駛速度電位器、驅(qū)動手柄電位器和轉(zhuǎn)向電位器。Kt為原地轉(zhuǎn)向按鈕，Ks為緊急制動按鈕，Kp為行走／攤鋪二位開關(guān)，在“攤鋪”位時，為了實(shí)現(xiàn)恒速和直線控制，利用速度傳感器V1和V2將行駛速度反饋至輸入端，行駛控制采用閉環(huán)模式。
攤鋪機(jī)行駛系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖如圖2。

2 控制器設(shè)計(jì)
從上面分析知道，攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)的控制都?xì)w結(jié)到對變量泵比例電磁閥控制。本文采用脈寬調(diào)制的方式，PWM頻率定為100Hz，為了在糾偏的同時提高恒速控制的性能，本文采用模糊PID控制。
2．1 常規(guī)PID控制
PID控制算法是利用偏差信號，采用比例、積分、微分三個基本環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)PID控制算法。PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用數(shù)值逼近的方法，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠獭?/span>