桥梁检测车自适应定位控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制技术，尤其涉及一种桥梁检测车自适应定位控制系统。
【背景技术】
[0002]桥梁检测车在桥梁检测、道路维修方面发挥着越来越重要的角色，其广阔的应用需求使得桥梁检测车的控制也显得越来越重要。理论上，桥梁在设计时各构件和配合公差是相当精准的，但在实际上，这些构件在工厂制作过程中和现场安装时均会产生一定误差，另外在安装固定锁紧楔时也会产生误差。假定这些误差之和是个常数，是可以纠正的，但随气候的变化、桥梁受载后的形变误差、检测车在运动过程中机械间隙的积累误差以及控制系统自身的检测误差等则是不可预知的。这对于要求主支撑在锁紧楔处定位精度不超过±2_的条件来说，实在是太苛刻了 ！因此，我们需要一种有效的桥梁检测车自适应定位控制系统。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种桥梁检测车自适应定位控制系统。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种桥梁检测车自适应定位控制系统。
[0005]所述桥梁检测车包括行走靴和行走小车；
[0006]所述行走靴为用于检测车和桥梁之间紧密接触和固定的装置，包括小车轨道、可伸缩的导向轮和可伸缩的锁紧钩；
[0007]所述行走小车为检测车的驱动装置，用于驱动行走靴和检测车在大桥梁上弦行走，包括可伸缩的主支撑和行走轮；
[0008]该系统包括:
[0009]行走靴换段控制模块，用于控制行走靴换段；主要包括:
[0010]计算行走靴在换段时需要走的长度L ；
[0011 ] L = LT+ (Lr_Ll) / 2
[0012]其中，LTS目标段长度，(Lr_LJ/2在当前段对中产生的偏差量，k为左锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度，lrS右锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度；
[0013]根据行走靴在换段时需要走的长度，获得行走靴在任意位置的3个支撑点(扎、Hr和hm)的控制值；
[0014]行走小车定位控制模块，用于当行走靴行走结束用水平锁紧钩定位后，控制行走小车在目标段区间行走；
[0015]主要包括:
[0016]检测和更新在目标段的长度Lt，Lt=Lc-U_Lr;式中:LT为本段检测的长度，即在本段小车要行走的总长度；LC是常数，为两锁紧钩执行机构中心点之间的长度为为左锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度；LR为右锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度；
[0017]在行走靴两端离固定端点Ljg离的位置各设置了一个触发开关，当检测车行走至触发开关时产生一个触发信号；
[0018]接收到触发信号后，将检测车切换至低速挡；
[0019]使检测车以低速方式走完剩下的行程Xp X1= (L T_X)+Lx;
[0020]其中，Lx为小车走行定位偏差值，L τ为在本段小车要行走的总长度，X为在本段小车已行走的总长度；
[0021]其中，Lx=(L T-X) - (L「LR (或 Ll))；
[0022]1^为触发开关距定位端锁紧机构中心点的长度，L R (或LJ为定位端锁紧钩伸出的长度(前进方向用LR，后退方向用LJ，(LT-X)为理论剩余长度，(L1-U)为设计的实际剩余长度。
[0023]按上述方案，所述行走靴在任意位置的3个支撑点参数为H、H#P行走靴的左导向轮支撑伸缩长度；HR为行走靴的右导向轮支撑伸缩长度；HM为行走小车的主支撑伸缩长度。
[0024]按上述方案，所述行走靴在任意位置的3个支撑点参数为预先通过大量采样对理论计算值进行修正获得。
[0025]本发明产生的有益效果是:通过使用本发明的控制系统，能保证需要的精度控制。这对于类似的工程机械和桥梁机械，有非常重要和普遍的借鉴和推广价值。
【附图说明】
[0026]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0027]图1是本发明实施例的郑焦黄河大桥局部外形图；
[0028]图2是本发明实施例的郑焦黄河大桥检测车装置图；
[0029]图3是本发明实施例的行走靴运动模型结构(正坡)。
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031]一种桥梁检测车自适应定位控制系统，桥梁检测车包括行走靴和行走小车；所述行走靴为用于检测车和桥梁之间紧密接触和固定的装置，包括小车轨道、可伸缩的导向轮和可伸缩的锁紧钩；
[0032]所述行走小车为检测车的驱动装置，用于驱动行走靴和检测车在大桥梁上弦行走，包括可伸缩的主支撑和行走轮；
[0033]该系统包括:
[0034]行走靴换段控制模块；
[0035]设:
[0036]XT为行走靴到目标段要行走的投影长度；
[0037]&为过中点所需行走的投影长度；
[0038]a i为行走靴当前所在段梁面与水平面夹角；
[0039]α 2为行走靴目标所在段梁面与水平面夹角；
[0040]Y。、Y1、Y2是桥梁支撑柱高度；
[0041]扎为左导向轮支撑伸缩长度；
[0042]HR为右导向轮支撑伸缩长度；
[0043]HM为主支撑伸缩长度；
[0044]θ X为行走靴与水平面夹角；
[0045]Xn为行走靴当前段的投影长度(两立柱锁紧楔间的中心长度的水平投影)
[0046]Xn+1为行走靴当前目标段的投影长度(两立柱锁紧楔间的中心长度的投影)
[0047]为了消除检测车在多段间行走造成的积累误差，行走靴采用了中心点(行走靴和目标段在水平投影上的中心点)对齐的算法，即:
[0048]XT = Xn+1+(Xn+1-Xn)/2 ；
[0049]Xc = XT/2 ；
[0050]以上是理论模型，原则上，只要有源段长度、目标段长度、行走靴长度(定长)和行走靴轨道角度，就可以计算出行走靴在任意位置的3个支撑点0t、HR和Hm)的合适参数，该模型通过计算机仿真，效果良好。
[0051]在行走靴运动过程中，3个支撑点0t、HR和Hm)的参数配合至关重要，如果控制不当，行走靴可能因受力原因而无法动作。理想的情况下，左右导向轮如果都能与梁上弦的弦面接触，可以使行走靴受力最轻，行走方向最正，但在实际情况下，我们首先希望主支撑顶升的高度略大(防止行走靴悬空)，与运动方向相同的导向轮(例如向左运动时左导向轮，向右运动时右导向轮)支撑力略大，而与运动方向相反的导向轮支撑力略小，另外在行走靴起步阶段和接近目的地阶段，左右导向轮还有一个特别升降动作(让锁紧钩越过锁紧楔)，在特殊情况下，行走靴的两个导向轮的动作却恰恰相反，情况非常复杂，加之角度检测仪的精度达不到万分之一且波动太大(因为震动和空气的流动等因素造成)因此在实际控制过程中采用理论模型来计算H、h#phm的控制值显然是不合适的。
[0052]取而代之，使用离线理论计算，将抽样计算结果在控制系统中建立了一个数据库，数据库结构
[0053]Hl(x) = [hLl，hL2，hL3，hL4，hL5，hL6，hL7，hL8]
[0054]Hm(x) = [hMl，hM2，hM3，hM4，hM5，hM6，hM7，hM8]
[0055]Hr(x) = [hRl，hR2，hR3，hR4，hR5，hR6，hR7，hR8]
[0056]这是一个与行走靴行走长度相关的函数，实质上是理论或设计模型中的部分“抽样”数据。它将整个行走的目标段长度分成八份(起步段、<Xc前3段、>Xc后3段和结束段)，每份长度单位都有一套三点支撑的对应数据Ov h#PhR)，每段的数据是经过理论计算并修正后存入控制系统的。虽然“段”分得越多控制精度也会越高，但如果分得太多，控制系统的调节将会更频繁。实践证明，分成八个段，不仅使得控制简单，还避免了控制系统频繁调节所带来的“不稳定”因素。
[0057]换段操作中，行走靴轨面和目标段面之间中心对齐的原则是不能变的，实际采用了更为简单直接的模型:
[0058]L = LT+ (Lr-Ll) /2
[0059]即:换段时行走靴要走的全长为目标段长度(LT)加上在当前段对中产生的偏差量((Lr-Ll)/2)0
[0060]主行走小车定位精度自适应控制模块；
[0061]当行走靴到达目的地且锁紧钩锁紧后所检测的长度便成为该段的最新长度。在该长度范围内，检测车可以往复运动。
[0062]这里所说“精确定位”是指检测车主支撑中心线行走到行走靴某端与锁紧楔垂直的中心点位置，如图2所示。
[0063]1)主行走小车行走长度
[0064]当行走靴水平锁紧钩定位后，就可以“测量”出在当前段主行走小车可以行走的长度。
[0065]设主行走小车当前主支撑定位位置为“0”点(这是因为在精确定位的前提下，主支撑和大桥主支撑梁上的锁紧楔及锁紧钩三点中心线与地面呈垂直直线)，则本段新的长度为:
[0066]LT= L c_Ll_Lr
[0067]式中:
[0068]LT 一本段检测的长度
[0069]Le—常数，为两锁紧钩执行机构中心点之间的长度
[0070]U—为左锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度(用力矩判断)
[0071]LR—为右锁紧钩执行锁紧动作时向行走靴中心所伸出的长度(用力矩判断)
[0072]“作为小车可行走的长度，平均约13米左右，相对于从0点到终点误差±2_(约万分之一点五)的要求来说，很显然难于实现，何况1^的测量值仍然还是一个“模糊”精度(与力矩的检测时间、门槛值的设定和机械误差有关)。只有将误差“放大”到控制系统可以实现的范围内，那样才可能实现高精度要求的控制。
[0073]2)误差评估计算
[0074]为了“放大”误差，我们在行走靴两端在保证不影响行走小车走行且离固定端点尽可能近的位置(约2米的地方)各设置了一个“触发”开关，将误差控制放大到千分之一，当行走小车触发到该开关的时候，表明离理论终点最多还有一个已知长度。但实际情况中，检测车的侧梁并不能保证与地面垂直运行，这就会产生一个因提前或滞后触发带来的误差，该误差就是控制系统最后要进行修正的偏差量。其评估公式如下:
[0075]Lx= (Lt-X)-(L1_Lr(SLl))
[0076]式中:
[0077]Lx—小车走行定位偏差值
[0078]LT—在本段小车要行走的总长度(见3.2.1)
[0079]X—在本段小车已行走的总长度
[0080]L