摊铺机行走系统的智能控制技术研究

建筑机械化　２００８（０７） ３３〈〈〈　综合篇近年来，我国高等级公路的发展十分迅速，特别在沿海经济发达地区，新建了不少高速公路和一级汽车专用公路，而施工质量要求也在不断提高。

作为道路质量提升关键的沥青路面质量，在施工过程中对其质量的控制不仅要满足规范的质量要求，而且也应合理地采用比较先进的科研成果，以及依据工程的实际情况提出合理的解决方案与措施。

所以，正是瞄准了这一需求点，国外许多公司对摊铺机的技术性能、结构和控制技术一直在进行不断的改进和提高。

包括欧洲一些国家目前正在开发具有智能化技术的沥青砼摊铺机，具有ＣＡＮ总线的数字化摊铺机已有阶段性的产品出现，但还没有达到找平一体化控制，目前也正在向找平一体化控制方向发展。

徐工科技正是瞄准了国内外找平一体化控制技术的空白，集中研发力量，在对施工综合效益及稳定、优异的施工质量进行大量科学研究论证的基础上，应用先进的ＣＡＮ总线技术、无线通信技术、模糊控制理论，大胆进行技术创新，从２０００年开始对“一体化智能控制摊铺机”项目开始进行市场调研和技术准备。

于２００４年开始装机调试，并先后在河南焦作、山东阳谷和苏州等工地进行了为期半年多的工业性考核，取得了大量的现场资料。

1　智能摊铺机控制系统组成徐工智能一体化沥青砼摊铺机以ＣＡＮ总线技术应用为平台，开发具有多ＣＰＵ控制的全电子摊铺控制系统，将主机各系统之间及各系统与自动找平系统之间形成具有相互通信功能的局域网络，从而形成主机与自动找平系统一体化控制。

其硬件系统主要包括以下几部分：　主操纵面板、控制器、熨平板操纵面板、一体化系统的找平部分、输料控制器、系统联线和其他可选部件，如图１。

同时，在找平一体化控制的硬件平台上，运用模糊逻辑控制将影响找平的各种因素参与找平控制，达到进一步提高路面摊铺平整度。

运用振动理论开发对基础稳定材料和沥青砼都具有较好压实效果的高强压新型熨平板装置，运用ＧＳＭ无线通信技术和ＧＰＳ全球定位等先进技术，开发应徐工摊铺机智能控制系统Intelligent control system of XCMG paver杨履冰，陈 志，朱 涛YANG Lv-bing, CHEN Zhi, ZHU Tao（徐工科技股份有限公司研究院，江苏　徐州　２２１００４）通过对智能化摊铺机发展情况的阐述，介绍了智能控制系统在摊铺机上的应用，重点介绍其超声波数字式找平系统和人机交互界面。

1202020.06CMTM0 引 言在轮式摊铺机的行走系统设计中，通过速比的增大，改善了摊铺档的行走负载能力[1]。

然而，在具有高负载能力的同时，摊铺档的速度又要尽可能的提高，以满足摊铺性能和机器性能，从而提高机器的适用性和竞争力[2]。

因此，这就要求在整个电位计输入变量的调节区间内，不但要求泵的排量要从小到大变化，而且要求马达的排量在合适的时机从大往小变化，以满足摊铺档和行走档的最大速度要求。

动调速电位计、脚踏调速电位计、油门电位计、柴油机控制器等。

1.2 行走系统输入输出对应关系如图2所示，整个控制过程只有一个输入变量，对于摊铺档而言，是手动调速电位计（电阻性），对于行驶档而言，是脚踏调速电位计（霍尔性）；输出变量有三种，一是泵的电流，二是马达电流，三是行走速度；其中泵排量和马达排量由于无法电气检测，默认其与对应电流值线性相关。

轮式摊铺机行走系统的控制方法和装置A Control Method and Device of Walking System of Wheel Paver吴淑莹/WU Shuying 韩志远/HAN Zhiyuan 赵风成/ZHAO Fengcheng （徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司，江苏 徐州 221004）摘　要：本文通过对轮式摊铺机行走系统控制方法的研究，针对速度闭环控制中存在的驱动力不足隐患,克服以往简单的行走系统控制方法的缺点，阐述了一种轮式摊铺机行走系统的控制方法和装置，恒速和扭矩自适应控制方法,很好的实现了行走控制过程。

关键词：摊铺机；闭环系统；恒速；扭矩自适应中图分类号： U415.52-1 文献标识码：B图2行走系统输入输出对应关系图泵的全比例调节区间加上马达的全比例调节区间对应输入全区间，也正好对应速度全输出区间。

对于图中拐点t ，是泵和马达的控制交接区，根据每台车的个体差异，必然存在死区。

实时扭矩与电位计的输入关系有点特殊，在一般情况下，最大扭矩点的出现并不是在电位计的最大值端，1 轮式摊铺机行走系统装置1.1 行走系统系统装置如图1所示，该装置包括控制器、发动机、行走泵、比例电磁阀、行走马达、行走马达电磁阀、显示器、手1212020.06建设机械技术与管理而是在中间过渡点上。

公路路面3D数字化智能摊铺施工技术研究发布时间：2022-09-28T07:06:55.521Z 来源：《中国建设信息化》2022年5月10期作者：林文力[导读] 高淳至宣城高速公路水泥稳定碎石底基层、基层总工程量约为135万平方米林文力无锡交通建设工程集团有限公司 214142摘要：高淳至宣城高速公路水泥稳定碎石底基层、基层总工程量约为135万平方米，水泥稳定碎石施工采用3D数字化摊铺施工，系统主要由测量机器人、360°棱镜、倾角传感器、通讯电台、主控制器和摊铺辅助软件等组成。

使用3D数字化智能控制技术，通过三维空间定位、数据采集建模、自动施工控制等步骤来实现数字化、自动化、智能化路面摊铺施工，取得了明显的经济效益和质量效益。

关键词：高速公路、3D摊铺、数字化1、工程概况高淳至宣城高速公路项目采用双向四车道高速公路设计，设计速度为120千米/小时。

其中主线道路路面结构采用：4cmSMA-13上面层和6cmSup-20中面层以及8cmSup-25下面层+36cm水泥稳定碎石基层+18cm低剂量水泥稳定碎石底基层，总厚度72cm。

为了提高施工效率、在保障施工质量的前提下本项目采用了3D数字化智能控制技术，通过三维空间定位、数据采集建模、自动施工控制等步骤来实现数字化、自动化、智能化路面摊铺施工。

本文结合目前行业内的一些类似工程与本工程案例进行对比，从多方面进行分析2、研究背景2.1传统水稳底基层、基层摊铺施工工艺简介高速公路路面施工采用摊铺机进行道路摊铺，传统工艺施工时候摊铺使用的高程、厚度、坡度、控制主要按照测量人员架设的钢丝基准线或铝梁进行现场控制，施工时事先进行钢丝基准线的架设以及道面的前期、后期测量工作，这些工序都需要大量的技术人员参加、物力和财力且施工过程中无法实时进行监测。

施工前一天进行测量放样工作，包括中线偏位、高程、宽度等。

根据设计图纸宽度，放出两条边线，按摊铺机宽度与传感器间距做出标记，打好导向控制线支架，根据松铺厚度确定导向控制线高度，挂好导向控制线（钢丝绳），钢丝绳的拉力不小于800N。

一种摊铺机智能控制系统，采用CAN总线的EPEC微电脑控制器及GRAF图文显示器对摊铺机进行监测和控制的系统。

本系统可平滑稳定地实现摊铺机双履带的行驶、转向、前进、倒退等功能控制；可实现恒速摊铺行驶及超低速恒速控制；采用汉字显示直观明了；可设定、修改摊铺行驶速度和转弯半径并监测实际行驶速度和转弯半径；可以取代部分常规仪表监测发动机、整机运行参数；根据工作小时可以作出定期保养提示；可以对部分故障进行监测报警，包括水温超限、机油压力过低、部分线路断线等；可以现场标定、修改部分控制参数。

同时系统还配备应急行驶系统，保证在自动系统故障时可改为手动行驶控制，从而不因自动系统故障而影响摊铺机的正常使用。

技术要求1、一种摊铺机智能控制系统，其特征在于，采用基于CAN总线的EPEC微电脑控制器及GRAF图文显示器对摊铺机进行监测和控制的系统，该系统包括：硬件有：采用CAN总线的EPEC微电脑控制器；采用CAN总线的GRAF图文显示器；在EPEC微电脑控制器上连接有参数设定元件包括：速度电位器、手柄电位器、转向电位器；还连接有控制模式转换元件包括：高速、低速开关，中位开关；还连接有测速反馈元件包括：左、右履带测速传感器；还连接有状态参数监测元件包括：水温传感器、机油压力传感器、系统电压传感器；还连接有控制执行元件包括：右行驶泵前进、倒退电动阀；软件有：含摊铺机行驶控制、整机参数监测、故障诊断、工作计时、参数标定、CAN 总线通讯的EPEC微电脑控制器软件；含摊铺机设定、监测参数显示、故障报警、保养提示、参数标定、采用图片式汉字显示CAN总线通讯的GRAF图文显示器软件；系统软件主控制流程如下：第一步：在控制器通电后，输入、输出端口及CAN总线进行初始化；第二步：接着采样三个电位器的输入，并将三个电位器的输入进行数据处理；第三步：判断是否进行参数标定，如果不需要标定参数，那么第二步中经过处理的数据就直接进入控制模式，如果需要标定参数，就按照相应的标定条件进行相应参数的标定；第四步：将处理和标定后的输入进行组合，作为控制输入和控制模式的选择标准；第五步：如果控制模式为低速，也就是摊铺行走，就进入闭环控制，对马达测速传感器的反馈输入和控制输入进行PID运算，PID运算输出的结果经过处理转换，得到所要的控制参量，经过D/A转换为PWM电流信号作为最终输出控制摊铺机的行走，如果控制模式为高速，也就是高速行走，就进入开环控制，控制输入经过处理转换，得到所要的控制参量，经过D/A转换为PWM电流信号作为最终输出控制摊铺机的行走；第六步：利用三个电位器的输入和左右马达测速传感器的反馈输入计算出设定速度、实际速度、设定转弯半径和实际转弯半径，利用各个监测参量的输入计算出各个监测参量的实际值和实际状态，利用程序固定循环周期累计工作小时；第七步：存储经过标定的参数和工作时间数据；第八步：通过CAN总线接收显示器发来的标定条件和标定好的参数，发送监测参量给显示器进行实时显示和监测；第九步：程序将返回并进行循环；本控制程序采用顺序执行方式；系统主控制模式由高、低速，前进、倒退，直线、转向组合确定；高、低速转换开关决定高速行驶或低速摊铺；手柄电位器的前后位置决定前进和倒退模式；转向电位器在中位为直线行驶，转向电位器左旋为左转向，右旋为右转向；系统控制和显示流程如下：第一步：在控制器通电后，系统初始化及CAN总线进行初始化；第二步：通过CAN总线接收控制器的数据；第三步：对接收的数据进行处理；第四步：显示微电脑控制器检测到的状态参数，设定参数：设定速度、设定转向；反馈参数：实际速度、实际转向；常规状态参数：机油压力、发动机水温和发动机转速；第五步：判断是否有报警量，如有则报警，主要包括常规报警：机油压力低、发动机水温高；故障报警：传感器故障、电器线路故障；第六步：判断摊铺机工作时数是否到保养期，如果已经到保养期，则系统提示用户进行保养：液压油冷却器的清洗、发动机水滤器的更换、空气滤清器的更换；第七步：判断是否进行参数标定，如果需要标定参数，首先输入密码，然后就按照相应的标定条件进行相应参数的标定；本系统采用软键盘的方式进行密码录入和随机循环密码保护方法；电位器的标定，首先由控制器的I/O把电位器值读入，然后通过CAN总线把数据传送给显示器，显示器接到数据后，进行一定的处理和显示，最终把标定好的数据通过CAN总线回传给控制器；PID参数的标定，首先使用数字电位器输入合适的数值后，然后通过CAN总线传给控制器；第八步：最后，将处理后的数据发送到CAN总线上。

摊铺机行走控制系统分析与研究摘要：分析了摊铺机行驶系统的功能要求，针对摊铺机恒速摊铺的问题，提出采用变论域模糊控制算法，并应用到恒速行驶控制系统中，提高控制精度。

仿真实验表明，该控制系统具有良好的稳定性和可靠性，为道路摊铺质量的提高提供了重要的技术支持。

关键词：摊铺机：行驶系统；恒速控制；模糊控制0 引言沥青混凝土摊铺机是进行沥青摊铺作业的主要机械设备，其摊铺速度的恒定性及摊铺的直线性对摊铺路面的平整度、初始密实度、离析程度有着很大的影响[1]。

沥青混凝土摊铺机的性能要求越来越严格，如最高摊铺速度（无级调速）、各挡摊铺速度（有级调速）允许误差±2%，摊铺速度的变化应小于0.1m/min，速度变化恢复时间在1～2s内，履带式沥青混凝土摊铺机直线行走的跑偏量不得大于直线测量距离的2%，沥青混凝土摊铺机应能双向（前进、后退）通过坡度不小于15%的坡道等[2，3]，随着公路建设等级的提升，沥青混凝土摊铺机性能的提高已经成为必然[4]。

行走电控系统是摊铺机的重要组成部分，其性能直接影响摊铺机作业效率、铺层质量及工作可靠性，是衡量摊铺机技术水平的重要标志之一。

1 行走电控系统设计1.1 摊铺机行走电气控制行走电气控制主要实现下面功能：1）两种行走模式切换功能，能够根据实际工作需要，选择摊铺模式或行驶模式；2）平滑转向控制功能，能够根据方向电位计或原地转向开关状态和设定速度实现摊铺机的行驶方向控制。

3）恒速控制功能。

摊铺模式下，能够根据速度电位计设定值，控制摊铺机恒速行驶。

4）数据通讯功能，能够同电控系统中其他控制器或显示器进行数据通讯，实现数据共享。

不同的摊铺机行走电气系统的设计要求有所不同，但行走电气系统设计所确定的电控方案必须准确无误地实现上述要求[5]。

目前摊铺机行驶驱动方式普遍采用双泵-双马达系统，主要由发动机、分动箱、液压泵、液压马达、履带等部分组成，通过对左右两侧独立的泵和液压马达进行控制，实现摊铺机的前进/后退、左右转向及原地转向等动作控制。

公路沥青路面摊铺高程智能控制技术指南《公路沥青路面摊铺高程智能控制技术指南》嘿，朋友们，今天来给大家讲讲公路沥青路面摊铺高程智能控制这事儿。

我刚接触的时候啊，也是一头雾水，完全不知道从哪儿下手。

一、基本注意事项首先呢，设备得检查好。

就像出门前要检查钥匙带没带一样重要。

你可别小看这一点，我当时就是没仔细检查，结果到了现场发现有个传感器有点小毛病，耽误了不少时间。

摊铺机上那些传感器啊之类的，要确保它们都能正常工作，而且都校正好。

如果传感器不准，那就好比你闭着眼睛走路，能走对才怪呢。

还有就是数据的采集。

你得在摊铺之前先去测量路面的基础高程情况，这个数据是后面智能控制的基础。

采集的时候一定要仔细，多测几个点，就像相亲的时候要多角度了解一个人一样。

要是数据采集错了，后面所有的控制都白搭。

二、实用建议在摊铺机开始工作的时候啊，智能控制系统启动后，要时刻关注它的显示数据。

这就像开车的时候要看仪表盘一样重要。

比如说显示的摊铺厚度跟你预设的有偏差，哪怕一点点，也得赶紧调整。

我之前有一个工程，就是因为有点小偏差没及时调整，最后一段路面厚度就不均匀了，那个地方经常容易出现坑洼。

对了，这调整也是有诀窍的，别大动作调整，要慢慢来，一点点接近目标数值，就像给自行车打气，不能一下子气太足了一样。

另外，在不同路段的时候要根据实际情况调整。

比如说有弯道或者坡度变化的地方，智能控制系统的参数也要跟着改。

像在弯道上，摊铺机的一侧速度可能需要比另一侧慢一点，就跟人走路转弯的时候内外侧脚步的速度不太一样，这时候就需要根据智能系统的反馈进行准确调整。

而且在天气变化的时候也要注意，天气热和天气冷的时候，沥青的密度啥的会有变化，会影响到摊铺的高程，要随时应变。

三、容易忽视的点你们可能会忽视的一个点就是摊铺机行走过程中的振动。

这个振动可能会影响传感器的监测结果。

我那次差点因为这个吃了大亏，后来才发现加上一个减震装置，情况就好很多了。

还有就是周围施工设备的干扰，像旁边有其他大型机械在工作的时候，可能会产生磁场干扰之类的，影响智能控制系统的信号传输。

摊铺机行走控制系统模拟实验装置及实验方法摊铺机行走控制系统是一个重要的组成部分，它对于摊铺机的运行和施工质量有着重要的影响。

为了提高摊铺机行走控制系统的性能，设计和研发人员经常需要进行一系列实验来验证新算法和控制策略的有效性。

为了方便研究人员进行这些实验，摊铺机行走控制系统模拟实验装置应运而生。

1. 实验装置的基本原理摊铺机行走控制系统模拟实验装置主要包含三个部分：硬件平台、模拟器和控制软件。

硬件平台是实验装置的基础，它通常由摊铺机模型、传感器、执行器和数据采集设备组成。

模拟器是用于模拟摊铺机行走控制系统的工作环境，它可以根据实际情况生成各种工作场景和环境参数。

控制软件则是用于设计和验证控制算法和策略的软件系统。

2. 实验装置的组成和功能硬件平台是整个实验装置的核心，它需要模拟真实的摊铺机行走控制系统。

为了实现这个目标，硬件平台通常包括以下几个组成部分：2.1 摊铺机模型：摊铺机模型是硬件平台的主体，它需要尽可能地模拟真实的摊铺机的结构和工作方式。

摊铺机模型通常由电机、减速器、行走轮、振动系统等部件组成，通过这些部件的协调工作来模拟摊铺机行走的过程。

2.2 传感器：传感器用于采集摊铺机模型的各种参数和状态。

通过传感器的数据，我们可以对摊铺机模型的运行状态进行监测和分析，从而得出有效的控制策略。

常用的传感器有位移传感器、加速度传感器、力传感器等。

2.3 执行器：执行器用于控制摊铺机模型的各个部件的运行。

通过控制执行器的工作状态，我们可以实现对摊铺机模型的行走和振动等功能。

常用的执行器包括电机、液压缸、电磁阀等。

2.4 数据采集设备：数据采集设备用于采集传感器和执行器的数据，并将其传输到控制软件系统进行分析和处理。

数据采集设备通常包括模数转换器、数据采集卡等。

模拟器是实验装置的另一个重要组成部分，它的功能是生成各种工作场景和环境参数，以模拟真实的工作环境。

模拟器可以根据预设的参数来生成不同的工作场景，例如不同的路面状况、坡度和工作速度等。