基於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行了研究，提出了在模糊PID控制攤鋪機恆速性能的基礎上引入左右履帶裡程關聯的方法來解決攤鋪機行走過程中跑偏的問題通過現場試驗，證明了模糊PID加左右履帶裡程關聯的控制方法是可行的。
關鍵詞：瀝青混凝土攤鋪機；PID控制；模糊PID控制；裡程關聯

隨著我國公路建設事業的高速發展，工程建設對施工設備的質量有了更高的要求。由於攤鋪機是邊走邊作業的施工機械，其行駛速度穩定性和行駛的直線性對攤鋪路面的平整度、初始密實度、離析程度有著很大的影響，因此行走控制系統的性能是影響攤鋪機作業性能的重要因素，在很大程度上決定著攤鋪質量的好壞。
目前攤鋪機行走系統控制方法主要採用PID控制。PID控制由於算法簡單，魯棒性好，可靠性高，在控制系統中得到了廣泛的應用。但PID控制依賴被控對象的精確數學模型，由於攤鋪機液壓伺服系統多為非線性、時變複雜系統，參數變化大，PID參數確定困難。若單純採用固參數的常規PID控制則不能滿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。模糊控制不依賴於被控制對象精確的數學模型，動態性能好、受系統參數變化的影響小，但穩態精度不高。採用模糊PID控制器並引入左右履帶裡程差關聯的方法，既有模糊控制靈活、適應性強的優點，又有PID控制精度高的特點，同時引入左右履帶的裡程差方法，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採用雙泵-雙馬達系統，液壓系統左右兩側為獨立的行駛驅動液壓迴路。通過對左右兩側獨立的泵和液壓馬達進行控制，實現攤鋪機的前進／後退、左右轉向及原地轉向等動作控制，實現無級變速，達到恆速控制的目的。圖1所示為攤鋪機行走系統的控制框圖。控制器的核心是控制變量泵比例電磁閥Y1、Y2、Y3、Y4，通過脈寬調製(PWM)調節比例電磁閥的電流控制泵的排量實現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，可以實現攤鋪機的前進、後退及轉向動作。通過馬達換向閥控制Y5、Y6進行馬達高低速轉換，實現攤鋪機行走／攤鋪兩種工作模式。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/160998.htm

圖1中Rs、Rh、Rt分別為最大行駛速度電位器、驅動手柄電位器和轉向電位器。Kt為原地轉向按鈕，Ks為緊急制動按鈕，Kp為行走／攤鋪二位開關，在「攤鋪」位時，為了實現恆速和直線控制，利用速度傳感器V1和V2將行駛速度反饋至輸入端，行駛控制採用閉環模式。
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。本文採用脈寬調製的方式，PWM頻率定為100Hz，為了在糾偏的同時提高恆速控制的性能，本文採用模糊PID控制。
2．1 常規PID控制
PID控制算法是利用偏差信號，採用比例、積分、微分三個基本環節對系統進行調節。為了在單片機上實現PID控制算法。PID控制規律的實現必須用數值逼近的方法，使模擬PID離散化變為差分方程。

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