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国内外摊铺机控制系统研究与应用现状

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-01-14 摊铺机网
       早期摊铺机行驶控制控制采用的是手动操作,即利用手动可控阀控制变量泵和变量马达的排量,达到控制行驶速度的目的。由于手动操作不能保证速度的精确控制,无论在提高摊铺的作用质量上,还是在简化操作、降低驾驶员劳动强度上都无法得到满足。随着机电液一体化技术的发展,逐渐出现了摊铺机的行驶电控技术,即以电液(磁)伺服阀或比例阀代替原来的手动操作阀。从而利用电子技术和测试技术设计一套系统实现对伺服阀或比例阀的控制,最终控制摊铺机的行驶速度。
       在摊铺机行驶电控技术的发展中,出现了两种类型的系统:模拟式电控系统和数字式电控系统。模拟式电控系统出现于20世纪80年代,此类系统以模拟电路为主,结构简单、成本低廉,但其控制不够精确且系统工作不太稳定,多用于前期的产品及适宜修筑低等级路面的摊铺机中。进入20世纪90年代后,出现了数字电路为主的电子式电控系统,此类系统结构较为复杂,成本与前者相比也较高,但操作方便、控制精确且工作稳定可靠,不易受外界环境的影响,因此在大型高性能摊铺机中得到广泛应用,成为目前的主流方向。
       在摊铺机的功率匹配理论的研究中有两个假设,一是摊铺机摊铺速度不变;二是物料的供给量很定不变。在这二个假设的基础上,对浮动熨平板进行受力分析,建立力学模型,进行理论上的研究分析。这两个假设是摊铺机理想的工作状态,在此理想状态下,摊铺机施工可获得较高的路面平整度指标。这也是摊铺机设计者在设计中不断追求的目标。所以说摊铺机恒速度摊铺技术一直是摊铺机设计制造中的关键技术之一。
作为全液压驱动的车辆,控制系统的基本功能有车辆的直线行驶、转向、前进、后退、制动以及制动过程中动力传递配合等。但其基本控制参数为速度控制。它可以分为以下两种形式:
①开环控制泵—马达速度系统
       变量泵由阀控液压缸组成的位置回路控制。这种控制方式是通过比例伺服阀改变变量泵斜盘倾角来控制供给液压马达的流量,以此来调节液压马达的转速。为了改善控制精度,采用压力反馈补偿,用压力传感系统测试负载压力,作为第二个指令信号,加紧变量泵伺服机构中改变变量泵的行程,使流量随负载压力升高而增加,以此来补偿驱动马达和变量泵泄露所造成的流量减小。
②带位置环的闭环控制泵—马达速度系统
       在开环速度控制的基础上,增加速度传感器,将液压马达转速进行反馈,构成闭环控制系统。速度反馈信号与指令信号差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端,液压泵的流量向减小速度误差的方向变化,保持速度恒定,这类系统液压泵一般由轴向柱塞泵、变量伺服机构的液压缸、伺服阀和位置检测器组成一体装在液压泵上。系统的动态特性主要是由泵控液压马达所决定。
       摊铺机是在行使过程中进行作业的,为了保证足够的压实密度、压实均匀和提高整机的作业质量,要求系统的控制必须是速度闭环控制系统,在转移工地或在非作业工况下系统的控制是在开环状态。
       沥青摊铺机的作业过程是:当热料输入料斗后,操作者给出作为工作主命令的行使指令,于是刮板输送器开始工作,热料输入摊铺槽,再由螺旋输送器将其分送至两边,熨平板在振动振捣器运行的同时,在主机牵引作用下,将热料铺成摊铺层。在这个工作过程中,高度、坡度控制系统,根据预设的控制点,不断地调节摊铺层几何尺寸。这种模式工作的摊铺机,其各功能部分实质上是相互独立的,只不过通过开关信号来实现各部分的互锁、互动。例如,刮板输送器仅根据刮板料位器的信号来决定停转和转速,而与摊铺层宽度变化,与高度、坡度控制系统的调节作用没有直接的关系。熨平板加热系统,仅仅与预设温度值有关,而与热料的温度、未压实前的谈铺层密实度没有直接的关系。
       这种独立系统,各自预设参数之间协调和优化只能靠操作者人为感觉完成。过去由模拟电路组成的控制系统,这些参数之间的关联、加权和模糊处理,用模拟电路实现是十分困难的。当以微处理器为核心的数字化控制系统介入后,情况变的简单多了,通过摊铺宽度、厚度、热料温度和配比等基本参数的输入,数字化控制器依照内置的程序,纵横最基本的参数,产生最理想的输出,使摊铺机按照最优化的方式运行。
目前,国内在摊铺机上的应用大多采用Recroth公司的MC6,MC7控制器,其微处理由8位,逐渐向16位,32位微处理器过渡,这使得数字控制的工程日趋强大。“九五”国家“863”计划由徐工集团与清华大学联合研制的沥青混凝土摊铺机数字化平台已通过鉴定,三一研制的SYMC运动控制器已进入实用阶段,作为一种具有战略意义的系统平台,SYMC控制器如今已广泛应用于泵车、起重机、摊铺机、小挖、正面吊等三一主机产品。但国内在这方面的研究还不深入,不够广泛。
 
 
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