基于PLC的攤鋪機行走控制系統糾偏算法研究

摘要：對瀝青混凝土履帶式攤鋪機行駛系統糾偏控制進(jìn)行了研究，提出了在模糊PID控制攤鋪機恒速性能的基礎上引入左右履帶里程關(guān)聯(lián)的方法來(lái)解決攤鋪機行走過(guò)程中跑偏的問(wèn)題通過(guò)現場(chǎng)試驗，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；PID控制；模糊PID控制；里程關(guān)聯(lián)

隨著(zhù)我國公路建設事業(yè)的高速發(fā)展，工程建設對施工設備的質(zhì)量有了更高的要求。由于攤鋪機是邊走邊作業(yè)的施工機械，其行駛速度穩定性和行駛的直線(xiàn)性對攤鋪路面的平整度、初始密實(shí)度、離析程度有著(zhù)很大的影響，因此行走控制系統的性能是影響攤鋪機作業(yè)性能的重要因素，在很大程度上決定著(zhù)攤鋪質(zhì)量的好壞。
目前攤鋪機行走系統控制方法主要采用PID控制。PID控制由于算法簡(jiǎn)單，魯棒性好，可靠性高，在控制系統中得到了廣泛的應用。但PID控制依賴(lài)被控對象的精確數學(xué)模型，由于攤鋪機液壓伺服系統多為非線(xiàn)性、時(shí)變復雜系統，參數變化大，PID參數確定困難。若單純采用固參數的常規PID控制則不能滿(mǎn)足在不同偏差下系統對PTD參數自整定的要求，控制器對運行工況的適應性差，從而影響其控制效果。模糊控制不依賴(lài)于被控制對象精確的數學(xué)模型，動(dòng)態(tài)性能好、受系統參數變化的影響小，但穩態(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、適應性強的優(yōu)點(diǎn)，又有PID控制精度高的特點(diǎn)，同時(shí)引入左右履帶的里程差方法，提高了攤鋪機的行走控制效果。

1 攤鋪機行走控制系統
瀝青混凝土攤鋪機普遍采用雙泵-雙馬達系統，液壓系統左右兩側為獨立的行駛驅動(dòng)液壓回路。通過(guò)對左右兩側獨立的泵和液壓馬達進(jìn)行控制，實(shí)現攤鋪機的前進(jìn)／后退、左右轉向及原地轉向等動(dòng)作控制，實(shí)現無(wú)級變速，達到恒速控制的目的。圖1所示為攤鋪機行走系統的控制框圖?？刂破鞯暮诵氖强刂谱兞勘帽壤姶砰yY1、Y2、Y3、Y4，通過(guò)脈寬調制(PWM)調節比例電磁閥的電流控制泵的排量實(shí)現控制左右履帶的行駛速度。通過(guò)比例電磁閥不同的組合方式，可以實(shí)現攤鋪機的前進(jìn)、后退及轉向動(dòng)作。通過(guò)馬達換向閥控制Y5、Y6進(jìn)行馬達高低速轉換，實(shí)現攤鋪機行走／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、驅動(dòng)手柄電位器和轉向電位器。Kt為原地轉向按鈕，Ks為緊急制動(dòng)按鈕，Kp為行走／攤鋪二位開(kāi)關(guān)，在“攤鋪”位時(shí)，為了實(shí)現恒速和直線(xiàn)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。
攤鋪機行駛系統傳遞函數方框圖如圖2。

2 控制器設計
從上面分析知道，攤鋪機行走系統的控制都歸結到對變量泵比例電磁閥控制。本文采用脈寬調制的方式，PWM頻率定為100Hz，為了在糾偏的同時(shí)提高恒速控制的性能，本文采用模糊PID控制。
2．1 常規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(gè)基本環(huán)節對系統進(jìn)行調節。為了在單片機上實(shí)現PID控制算法。PID控制規律的實(shí)現必須用數值逼近的方法，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠獭?/span>