瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的智能控制應(yīng)用與分析

賈曉琪,郭瑞雪

（陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司,西安710032）

0 引言

現(xiàn)代瀝青混凝土攤鋪機(jī)本身是一種機(jī)、電、液系統(tǒng)一體化的施工機(jī)械，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)用的攤鋪機(jī)均為全液壓驅(qū)動(dòng)。而隨著21世紀(jì)電子科技的不斷進(jìn)步，使得電子智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，對(duì)于各種系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換控制也越來(lái)越靈活，而這也使得電-液智能控制系統(tǒng)在攤鋪機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中被廣泛地應(yīng)用。目前國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的智能化發(fā)展，但這一技術(shù)在我國(guó)國(guó)內(nèi)仍處于起步階段，需要不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和革新。

1 瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

瀝青混凝土攤鋪機(jī)主要是將瀝青或混凝土材料攤鋪在公路施工面上，采用的是恒速攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于負(fù)載改變、送料速度變化、油溫上升等因素都會(huì)導(dǎo)致攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度改變，使得攤鋪平面發(fā)生變化，影響路面的整體質(zhì)量，因此，攤鋪機(jī)的各結(jié)構(gòu)之間的配合和系統(tǒng)的控制就顯得非常重要。

1.1 行走液壓泵

行走液壓泵是攤鋪機(jī)的主要?jiǎng)恿?lái)源，其主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的熱能和動(dòng)能，將這些能量轉(zhuǎn)化為壓力能，向液壓系統(tǒng)內(nèi)提供壓力油，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 行走液壓馬達(dá)

該馬達(dá)屬于兩檔交變馬達(dá)，是將壓力油所提供的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能的重要結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳動(dòng)軸的帶動(dòng)，使得機(jī)械產(chǎn)生了行駛的動(dòng)力，并將動(dòng)力附加在驅(qū)動(dòng)鏈輪上，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的整體運(yùn)動(dòng)。

1.3 電液伺服閥

電液伺服閥是整個(gè)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵元件。當(dāng)液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓差達(dá)到一定程度時(shí)，電液伺服閥輸出壓力油流量和電流量呈正相關(guān)，如果輸入的電流是反向的，那么壓力油的輸出也必然是反向的。因此，攤鋪機(jī)的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向都是由電液伺服閥的輸出流量來(lái)進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)能夠被穩(wěn)定控制。

1.4 電磁溢流閥

電磁溢流閥是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的安全閥，主要被用來(lái)控制電-液系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力，使其保持在一個(gè)恒定的范圍之內(nèi)，并對(duì)系統(tǒng)的最大輸出壓力值進(jìn)行限制，保證系統(tǒng)能夠在安全的情況下運(yùn)行，避免壓力過(guò)大損壞行走液壓系統(tǒng)。

1.5 控制電路

攤鋪機(jī)的控制電路與其它機(jī)械的控制電路有著相同的作用，主要就是利用傳感器所發(fā)出的反饋信號(hào)向各結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸。控制電路負(fù)責(zé)輸入指令信號(hào)，借助控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的分析，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而操作攤鋪機(jī)的運(yùn)行。

2 瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的工作原理

在攤鋪機(jī)的行走液壓馬達(dá)上設(shè)有速度傳感器，當(dāng)液壓馬達(dá)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速的信號(hào)就會(huì)被傳感器檢測(cè)到，并將其轉(zhuǎn)化為反饋信號(hào)發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)接收到反饋信號(hào)后將其轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)，將相應(yīng)的速度指令進(jìn)行輸出，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放大，進(jìn)入到驅(qū)動(dòng)電液伺服閥當(dāng)中，通過(guò)伺服閥和電磁溢流閥來(lái)輸出和控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和攤鋪機(jī)的行走速度。當(dāng)所輸出的速度指令一定時(shí)，攤鋪機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度就會(huì)恒定，而傳感器接收和反饋出的電壓信號(hào)則一定，使得計(jì)算機(jī)分析出的偏差電壓恒定，這樣就能夠保證瀝青混凝土攤鋪機(jī)能夠保證在一定的速度內(nèi)進(jìn)行恒速運(yùn)動(dòng)，使得瀝青和混凝土的澆筑均勻，保證路面施工質(zhì)量。

3 瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)

攤鋪機(jī)本身屬于多系統(tǒng)所組成的耦合系統(tǒng)，其具有反應(yīng)速度快、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，但授予電液伺服閥等結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生非線性參數(shù)，導(dǎo)致各類不確定因素影響系統(tǒng)的控制。因此，為了降低這些不確定因素所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，可以利用智能控制理念當(dāng)中的模糊控制來(lái)完善攤鋪機(jī)的行走液壓系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器，其主要由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，包括處理輸入信號(hào)的模糊量化環(huán)節(jié)、處理輸出信號(hào)的模糊控制算法功能環(huán)節(jié)、負(fù)責(zé)輸出模糊化控制信號(hào)的模糊判決環(huán)節(jié)。在構(gòu)建模糊化控制器的過(guò)程中，最重要的就是將該系統(tǒng)的模糊控制算法建立起來(lái)，也就是制定模糊規(guī)則表，一般采用Mandani規(guī)則。在對(duì)控制量進(jìn)行選取的過(guò)程中一定要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行作為大前提。假設(shè)系統(tǒng)實(shí)際采樣的誤差量為e，則誤差的變化率為ec，而模糊控制規(guī)則為R，由此得出的模糊控制量u=e*R。該公式屬于合成規(guī)則，在應(yīng)多不同變量的時(shí)產(chǎn)生的控制量公式為：，通過(guò)該公式可以求得不同情況下的控制量，進(jìn)而得出模糊集合，根據(jù)這一集合數(shù)據(jù)就能夠應(yīng)對(duì)不同情況下系統(tǒng)的控制輸出信號(hào)，達(dá)到智能應(yīng)對(duì)目的。

4 結(jié)語(yǔ)

智能控制系統(tǒng)是未來(lái)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，將這一系統(tǒng)應(yīng)用在瀝青混凝土攤鋪機(jī)的行走液壓系統(tǒng)中，能夠有效克服傳統(tǒng)控制系統(tǒng)難以應(yīng)對(duì)不確定因素的缺點(diǎn)，使得控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)更加穩(wěn)定，使瀝青和混凝土的攤鋪質(zhì)量進(jìn)一步提升，降低手動(dòng)操作的勞動(dòng)量，滿足現(xiàn)代工程對(duì)于施工機(jī)械的要求。

[1]歐青立，何克忠.攤鋪機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,28(05):34-38.

[2]楊履冰.大型攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)研究[D].吉林大學(xué),2012.

[3]唐立平.基于RBF網(wǎng)絡(luò)的液壓系統(tǒng)故障診斷方法[J].工程機(jī)械,2015(11):53-55.

[4]趙龍亭.瀝青混凝土攤鋪機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究[J].大連理工大學(xué),2013.