智能型沥青洒布车洒布量控制算法探究

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1、智能型沥青洒布车洒布量控制算法探究　　摘要：智能型沥青洒布车的洒布质量直接关系到路面的施工质量。本文围绕智能型沥青洒布车行驶速度与洒布量的关系进行研究，确立了洒布车档位与洒布参数之间的关系，给出了自动洒布控制算法，并加入PID调节，从而实现对洒布量的精确控制。关键词：智能型沥青洒布车；洒布量；控制中图分类号：TP391文献标识码：A1概述智能型沥青洒布车的控制指标有洒布质量和作业效率，其中洒布质量是首要控制指标。洒布质量主要从以下两点衡量：洒布量横向均匀性和洒布量纵向均匀性。在实际施工中，沥青洒布车行驶速度和洒

2、布管动作控制的精确性都会对洒布量的均匀性带来影响。这就需要对智能型沥青洒布车的洒布量控制算法进行分析和研究。2智能型沥青洒布车行驶速度方案5沥青洒布车同摊铺机和压路机等一样属于路面养护施工机械，这类机械的作业特点是边行走边作业。为保证作业质量，一般要对这类机械在作业过程中进行恒速控制。但是，由于这类机械多采用机械式底盘，受行走地面条件和自身负重等因素影响，实现恒速控制比较困难。因此，智能型沥青洒布车需要根据车速不断调节沥青供应量，从而实现沥青洒布量的恒定。根据以上要求，特将洒布车的行驶速度方案设计如下。洒布前，

3、按照实际工况要求，通过人机界面输入洒布厚度和洒布宽度，智能型沥青洒布车会根据输入值运算产生车辆的行驶速度，即推荐档位。洒布过程中，洒布车对车辆行驶速度进行实时监控，并根据车速变化自动调节沥青供应量，从而保证洒布量恒定。下面，分别对沥青洒布车洒布前行驶速度与洒布量的控制算法及洒布过程中自动洒布控制算法进行研究。3智能型沥青洒布车行驶速度与洒布量的控制算法3.1行驶速度与洒布参数的关系沥青洒布车的行驶速度和洒布量的理论关系如下：（1）式中，v为洒布车行驶速度（m/s），B为洒布宽度（m），λ为洒布量（L/m2），q

4、B为沥青泵的排量（L/r），nB为沥青泵转速值（r/min），ηB为沥青泵的容积效率。5理想条件下，沥青泵在额定转速时，效率最高、流量最稳定。但实际工况中，沥青种类、沥青泵使用年限等因素，均会对洒布量计算带来影响。因此，引入沥青泵容积效率修正系数kB。此外，沥青洒布车多为轮胎式，而轮胎滚动半径是变化的，存在滑转现象。所以，还需引入速度修正系数kV，修正车速检测的偏差。将kB和kV带入公式1，并整理，可得：（2）式中，λ和B的乘积称为洒布参数。这样，便得到了沥青洒布车行驶速度和洒布参数之间的关系。3.2洒布档位的

5、确定目前，沥青洒布车多采用机械式底盘，有固定的档位，不能无级变速。由公式2可知，如果洒布车的行驶速度在一个范围内变化时（在某固定档位速度变化是有限的），其洒布参数也随之在一定范围内变化。因此，洒布车行驶档位、行驶速度和洒布参数之间存在着相对确定的对应关系，如图1所示。在实际操作中，操作人员只要通过人机界面输入要求的洒布量λ和洒布宽度Β的值，控制器就会自动按照图中对应关系给出匹配档位，并计算出沥青泵的转速，即进入自动洒布状态。4智能型沥青洒布车自动洒布控制算法分析沥青洒布车的自动洒布控制，采用PLC中的PWM指令

6、来实现。在PWM中，脉冲波的占空比和变量泵中比例电磁阀的控制电流存在函数关系，而控制电流和泵自身的排量有关。于是，可以推导出PWM波占空比y和变量泵排量Qb（单位：mL/r）的函数关系式：5（3）发动机带动变量泵转动，为液压马达提供动力，液压马达再将动力传递给沥青泵。由于变量泵与沥青泵之间是一个闭式液压系统，如不考虑效率损失，则可得：（4）nf为发动机转速（r/min），qm为液压马达排量（mL/r），nm为液压马达转速（r/min）。另根据多普勒效应可知，车辆行驶速度和测速雷达脉冲频率存在函数关系：（5）式中

7、，为测速雷达脉冲频率。将公式2、3、4、5联立得：（6）ηB、kB和kV均为固定值，λ和Β为输入值，发动机转速nf在施工过程中变化量不大，可将其作为固定值处理，式中只有和y为动态变量。因此，当洒布车行驶速度发生变化，测速雷达脉冲频率随之变化，变化信号传递到控制器，控制器自动进行判断，按照公式6对变量泵排量进行控制，调节沥青泵转速，实现恒定的洒布量。此式即为智能型沥青洒布车自动洒布控制算法的核心式。5洒布车洒布过程中，行驶速度较高，沥青泵调节过程不长，要求洒布车液压系统动态响应要迅速。因此，在液压系统中，加入PI

8、D调节，对变量泵排量进行控制，即在大的开环控制系统上外加一个控制精度较高、稳定性较好、具有良好的动态响应特性的小的闭环控制（如图2），从而达到对洒布量的精确控制。结论智能型沥青洒布车可以根据洒布作业要求的洒布量和洒布宽度，智能生成工作档位和沥青泵转速，进入自动洒布状态。并在洒布作业过程中，根据车速变化，由控制器按照自动洒布控制算法，结合PID动态控制，自行对沥青泵的转速进行调节，实现对