沥青混凝土摊铺机行驶系统数字控制器研究
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摘要
本文对沥青混凝土摊铺机行驶系统数字控制器进行了研究。详细论述了沥青混凝土摊铺机液压行驶系统驱动方式和控制原理，提出了具体的控制方案，用单片机完成了摊铺机行驶系统数字控制器的硬件设计和软件设计，实现了摊铺机前进／后退、起步、停车的加速与减速控制，以及左右转向和原地转向的控制。重点研究了恒速控制技术，并将PID和模糊控制引入行驶系统数字控制器的设计中，以实现作业工况下的恒速控制。利用MATLAB语言建立了整个行驶系统的数学模型并对该模型进行了仿真分析。通过仿真分析，得到了马达输出转速的动态响应，证明了模糊自整定PID控制效果要优于传统PID控制、数字控制器选用算法合理。最后，通过实验检验了沥青混凝土摊铺机行驶系统数字控制器的功能与控制性能。
In this paper, the digital controller applied to the traveling system of the paving machine is researched. The transmission method and control theory of the hydraulic traveling system of the paving machine are described in detail in the paper. The paper puts out a specific control strategy to control the machine's running forwards and backwards, starting, braking, accelerating and decelerating, and or so, turning right and left and steering, at the same time, puts great emphasis on the study of constant-velocity technology and integrates the PID theory and fuzzy control theory into the design of the digital controller. The paper accomplishes the software and hardware design of the control system utilizing microcomputer , sets up the complete mathematical model of dynamic characteristics for whole drive system, and carries out the simulation and analysis of dynamic characteristics through the simulating model set up by MATLAB software. The simulation result is about the output-velocity characteristic of the m
otor proving that fuzzy-adjustable-PID control strategy is superior to traditional PID control strategy and the validity of the digital controller's calculation. The function and property of the controller is verified by experiment.
In this paper, the digital controller applied to the traveling system of the paving machine is researched. The transmission method and control theory of the hydraulic traveling system of the paving machine are described in detail in the paper. The paper puts out a specific control strategy to control the machine's running forwards and backwards, starting, braking, accelerating and decelerating, and or so, turning right and left and steering, at the same time, puts great emphasis on the study of constant-velocity technology and integrates the PID theory and fuzzy control theory into the design of the digital controller. The paper accomplishes the software and hardware design of the control system utilizing microcomputer , sets up the complete mathematical model of dynamic characteristics for whole drive system, and carries out the simulation and analysis of dynamic characteristics through the simulating model set up by MATLAB software. The simulation result is about the output-velocity characteristic of the m
otor proving that fuzzy-adjustable-PID control strategy is superior to traditional PID control strategy and the validity of the digital controller's calculation. The function and property of the controller is verified by experiment.
引文
1． 焦生杰．现代筑路机械电液控制技术[M]．北京：人民交通出版社，1998
2． 焦生杰．电控液压泵—马达车辆行驶控制系统研究报告[J]．交通部95通达计划项目，1998
3． 路甬祥等．电液比例控制技术[M]．北京：机械工业出版社，1988
4． 黎启柏．电液比例控制与数字控制系统[M]．北京：机械工业出版社，1997
5． 于海生．微型计算机控制技术[M]．北京：清华大学出版社，1999
6． 刘复华．8098单片机及其应用系统设计[M]．北京：清华大学出版社，2000
7． 楼顺天．基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
8． 楼顺天．基于MATLAB的系统分析与设计——模糊系统[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001
9． 傅信．过程计算机控制系统[M]．西安：西北工业大学出版社，1997
10．方育锋．新型比例放大器的研究[J]．矿山机械，1997．9
11．赵明生．电气工程师手册[M]．北京：机械工业出版社，2000．3
12．诸静．模糊控制原理与应用[M]．北京：机械工业出版社，1995．7
13．孙涵芳．Intel16位单片机[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999
14．李朝青．单片机原理及接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999
15．陶永华．新型PID控制及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1998．9
16．李友善．自动控制原理[M]．北京：国防工业出版社，1980
17．窦振中．模糊逻辑控制技术及其应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1995
18．张毅坤．单片微型计算机原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
19．陈爱弟．Protel99实用培训教程[M]．北京：人民邮电出版社，2000．2
20．施阳．MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK[M]．西安：西北工业大学出版社，1997
21．李保蕴．数字化控制技术在筑路机械中的应用．中国工程机械学会论文集，1999
22．武自芳．微机控制系统及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1998．8
23．窦振中．PIC系列单片机原理和程序设计．北京：北京航空航天大学出版社．2001．1
24．窦振中．PIC系列单片机应用设计与实例．北京：北京航空航天大学出版社，2001．6
25．刘和平．PICl6F87X数据手册[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2001．6
26．何立民．MCS-5l单片机应用系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1998．8
27．杨红红．一种高性能智能调节器的研制[J]．仪表技术与传感器，2000
28．曹恒．柴油机模糊自校正PID控制器[J]．大连理工大学学报，2000．7
29．左健民．泵控系统的模糊控制系统设计[J]．电气传动，1997．2
30．侯远龙．计算机模糊控制电液伺服系统[J]．电气传动自动化，1997．8
31．涂群章．挖掘机工作装置模糊参数自整定PID控制[J]．矿山机械，1999．11
32．VICKERS．液压与电子技术(CH—001—11／95)，1995
33．VICKERS．比例阀原理(GB—B—9042)，1995
34．李运华．电液伺服系统动态补偿的新方法[J]．机床与液压，1994．3
35．盛万兴．电液速度控制系统的智能模糊控制[J]．机床与液压，1994．4
36．王庆丰．电液比例高精度定位的变死区自学习补偿研究[J]．机床与液压，1994
37．王磊．模糊控制理论及应用[M]．北京：国防工业出版社，1997．3
38．韩启纲．计算机模糊控制技术与仪表装置[M]．北京：中国计量出版社，1999．8
39．张新荣．沥青混凝土摊铺机熨平装置动力学模型与自动找平数式字控制器的研究．西安公路交通大学博士学位论文，2000
40．余亮．沥青混凝土摊铺机行驶静压驱动系统研究．长安大学硕士学位论文，2001
41．夏方林．一种智能型单片机温湿度控制仪的研制．西安科技学院硕士学位论文，2000
42．于槐三．摊铺机行走系统计算．工程机械，1998
43．A．Mayr[德]．工程机械行走静压传动．国外工程机械，1987
44．吴麒．自动控制原理[M]．北京：清华大学出版社，1999
45．徐丽娜．数字控制[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994
46. http://www.p8s.com/
47. http://www.microchip.com/
48. http://www.websensor.com/
49. United States Patent,Control Arrangment For A Hydraulic System, No.5561979
50. United States Patent, Integrated Power Transmitting System, No.5575735
51. United States Patent, Stabilized Speed-Control System For A Hydrostatic Transmission, No.5355675
52．吴霞．利用89C51单片机实现的一种低转速测量方法[J]．机电工程，2000．7
53．张吉礼．基于作用模糊子集推理的单片机模糊控制实现原理及其应用[J]．控制理论及应用，2001．8
54．许杏文．电液比例阀的优化控制[J]．机床与液压，2001．3
55．吴盛林．自控理论在液压控制系统中的应用和研究现状[J]．哈尔滨工业大学学报，1998．6
2． 焦生杰．电控液压泵—马达车辆行驶控制系统研究报告[J]．交通部95通达计划项目，1998
3． 路甬祥等．电液比例控制技术[M]．北京：机械工业出版社，1988
4． 黎启柏．电液比例控制与数字控制系统[M]．北京：机械工业出版社，1997
5． 于海生．微型计算机控制技术[M]．北京：清华大学出版社，1999
6． 刘复华．8098单片机及其应用系统设计[M]．北京：清华大学出版社，2000
7． 楼顺天．基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
8． 楼顺天．基于MATLAB的系统分析与设计——模糊系统[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001
9． 傅信．过程计算机控制系统[M]．西安：西北工业大学出版社，1997
10．方育锋．新型比例放大器的研究[J]．矿山机械，1997．9
11．赵明生．电气工程师手册[M]．北京：机械工业出版社，2000．3
12．诸静．模糊控制原理与应用[M]．北京：机械工业出版社，1995．7
13．孙涵芳．Intel16位单片机[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999
14．李朝青．单片机原理及接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999
15．陶永华．新型PID控制及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1998．9
16．李友善．自动控制原理[M]．北京：国防工业出版社，1980
17．窦振中．模糊逻辑控制技术及其应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1995
18．张毅坤．单片微型计算机原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
19．陈爱弟．Protel99实用培训教程[M]．北京：人民邮电出版社，2000．2
20．施阳．MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK[M]．西安：西北工业大学出版社，1997
21．李保蕴．数字化控制技术在筑路机械中的应用．中国工程机械学会论文集，1999
22．武自芳．微机控制系统及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1998．8
23．窦振中．PIC系列单片机原理和程序设计．北京：北京航空航天大学出版社．2001．1
24．窦振中．PIC系列单片机应用设计与实例．北京：北京航空航天大学出版社，2001．6
25．刘和平．PICl6F87X数据手册[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2001．6
26．何立民．MCS-5l单片机应用系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1998．8
27．杨红红．一种高性能智能调节器的研制[J]．仪表技术与传感器，2000
28．曹恒．柴油机模糊自校正PID控制器[J]．大连理工大学学报，2000．7
29．左健民．泵控系统的模糊控制系统设计[J]．电气传动，1997．2
30．侯远龙．计算机模糊控制电液伺服系统[J]．电气传动自动化，1997．8
31．涂群章．挖掘机工作装置模糊参数自整定PID控制[J]．矿山机械，1999．11
32．VICKERS．液压与电子技术(CH—001—11／95)，1995
33．VICKERS．比例阀原理(GB—B—9042)，1995
34．李运华．电液伺服系统动态补偿的新方法[J]．机床与液压，1994．3
35．盛万兴．电液速度控制系统的智能模糊控制[J]．机床与液压，1994．4
36．王庆丰．电液比例高精度定位的变死区自学习补偿研究[J]．机床与液压，1994
37．王磊．模糊控制理论及应用[M]．北京：国防工业出版社，1997．3
38．韩启纲．计算机模糊控制技术与仪表装置[M]．北京：中国计量出版社，1999．8
39．张新荣．沥青混凝土摊铺机熨平装置动力学模型与自动找平数式字控制器的研究．西安公路交通大学博士学位论文，2000
40．余亮．沥青混凝土摊铺机行驶静压驱动系统研究．长安大学硕士学位论文，2001
41．夏方林．一种智能型单片机温湿度控制仪的研制．西安科技学院硕士学位论文，2000
42．于槐三．摊铺机行走系统计算．工程机械，1998
43．A．Mayr[德]．工程机械行走静压传动．国外工程机械，1987
44．吴麒．自动控制原理[M]．北京：清华大学出版社，1999
45．徐丽娜．数字控制[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994
46. http://www.p8s.com/
47. http://www.microchip.com/
48. http://www.websensor.com/
49. United States Patent,Control Arrangment For A Hydraulic System, No.5561979
50. United States Patent, Integrated Power Transmitting System, No.5575735
51. United States Patent, Stabilized Speed-Control System For A Hydrostatic Transmission, No.5355675
52．吴霞．利用89C51单片机实现的一种低转速测量方法[J]．机电工程，2000．7
53．张吉礼．基于作用模糊子集推理的单片机模糊控制实现原理及其应用[J]．控制理论及应用，2001．8
54．许杏文．电液比例阀的优化控制[J]．机床与液压，2001．3
55．吴盛林．自控理论在液压控制系统中的应用和研究现状[J]．哈尔滨工业大学学报，1998．6