专利名称：一种摊铺机及其料位控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种摊铺机及其料位控制方法和系统。
背景技术：
目前，在摊铺机作业过程中，通过刮板装置将浙青混合料从料斗输送至螺旋装置处，然后通过螺旋装置将浙青混合料输送至摊铺作业面。通过对刮板速度、螺旋速度的控制，实现将浙青混合料均匀的分布在摊铺作业面。目前刮板输料、螺旋分料控制方法一般采用比例控制方式。反馈装置检测实时料位，控制系统将设定料位高度与实时料位高度进行比较，得出偏差值。根据偏差值，按一定的比例系数或线性关系计算调节刮板装置工作速度、螺旋装置工作速度的控制系统。现有摊铺机多采用负反馈的料位控制方法。其组成结构分为四部分检测反馈环节①，控制环节②，执行环节泵和马达③，机械传动装置④组成。其典型控制结构如附图1和图2所示；现有控制方法多采用比例调节高度差AhSO时，无输出。当Ah > O时，按偏差大小线性正比例调节输出，比例区间固定(0，Pb)。如图3调节曲线。存在的技术问题采用上述的摊铺机料位控制方法，存在以下缺点调节方式单调，系统响应固定偏差与输出只存在一种正比例函数关系。并且其比例区参数Pb为常数。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种摊铺机及其料位控制方法和系统，以解决现有摊铺机料位控制方法调节方式单调，系统响应固定的问题。一方面，本发明提供了一种摊铺机料位控制系统，包括检测反馈装置、灵敏度调节装置和控制装置；其中，检测反馈装置，与所述控制装置信号连接，用于检测摊铺机的实时料位高度；灵敏度调节装置，与所述控制装置信号连接，用于根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；控制装置，用于计算预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度通过调节执行机构工作速度来调节所述摊铺机的实时料位高度。进一步地，所述灵敏度调节装置还包括检测单元，用于检测所述摊铺机的摊铺速度；灵敏度选择单元，与所述检测单元信号连接，用于根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；其中，每个灵敏度下设定至少两个灵敏度参数。进一步地，所述控制装置包括
计算单元，用于计算所述预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；划分单元，用于根据所述灵敏度参数划分不同调节区域；控制单元，与所述计算单元和所述划分单元信号连接，用于根据所述偏差值进入的所述调节区域，控制执行机构的工作速度。进一步地，所述灵敏度选择单元中，每个所述灵敏度下设定有第一灵敏度参数和第二灵敏度参数；所述第一灵敏度参数小于所述第二灵敏度参数；所述调节区域包括不灵敏区，其为所述偏差值大于零并小于所述第一灵敏度参数的区域；比例区，其为所述偏差值不小于所述第一灵敏度参数并不大于所述第二灵敏度参数的区域；恒速区，其为所述偏差值大于所述第二灵敏度参数的区域；溢料区，其为所述偏差值不大于零的区域。进一步地,所述控制单元还包括第一处理模块，用于所述偏差值在所述不灵敏区时，所述控制单元不响应；第二处理模块，用于所述偏差值在所述比例区时，所述控制单元按照预定的比例控制所述执行机构的工作速度；第三处理模块，用于所述偏差值在所述恒速区时，所述控制单元控制所述执行机构以最大的工作速度工作；第四处理模块，用于所述偏差值在所述溢料区时，所述控制单元不响应。进一步地，所述执行机构包括执行环节泵和机械传动装置；所述控制装置与所述执行环节泵连接，并控制执行环节泵工作；所述执行环节泵与所述机械传动装置连接，并为所述机械传动装置工作提供动力。根据本发明的另一方面，本发明还提供一种摊铺机，所述摊铺机设置有上述任一项所述的摊铺机料位控制系统。根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种摊铺机料位控制方法，包括检测摊铺机的实时料位高度；根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；计算预先设定的料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度调节所述摊铺机的实时料位高度。进一步地，所述根据所述摊铺机的工作速度选择灵敏度包括检测所述摊铺机的摊铺速度；根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；其中，每个灵敏度下设定至少两个灵敏度参数。进一步地，所述根据所述偏差值与所述灵敏度调节所述摊铺机的实时料位高度；包括根据所述灵敏度参数划分不同调节区域；根据所述偏差值进入的调节区域，控制执行机构的工作速度。进一步地，每个所述灵敏度下设定有第一灵敏度参数和第二灵敏度参数，所述第一灵敏度参数小于所述第二灵敏度参数；所述调节区域包括不灵敏区，所述偏差值大于零并小于所述第一灵敏度参数；比例区，所述偏差值不小于所述第一灵敏度参数并不大于所述第二灵敏度参数；恒速区，所述偏差值大于所述第二灵敏度参数；溢料区，所述偏差值不大于零。进一步地，所述根据所述偏差值进入的调节区域，控制执行机构的工作速度包括在所述偏差值在所述不灵敏区时,不响应控制；在所述偏差值在所述比例区时，按照预定的比例控制所述执行机构的工作速度；在所述偏差值在所述恒速区时，控制所述执行机构以最大的工作速度工作；在所述偏差值在所述溢料区时，不响应控制。与现有技术相比较，本发明的有益效果在于本发明提供一种摊铺机料位控制系统，包括检测反馈装置、灵敏度调节装置和控制装置；其中，检测反馈装置，与所述控制装置信号连接，用于检测摊铺机的实时料位高度；灵敏度调节装置，与所述控制装置信号连接，用于根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；控制装置，用于计算预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度通过调节执行机构工作速度来调节所述摊铺机的实时料位高度。通过设置灵敏度调节装置，调节控制装置响应，其可以自动匹配摊铺速度的变化，增加料位控制装置的自适应性。当然其也可以根据实际需要进行手动调整灵敏度，以使摊铺机的料位控制适应性更强，使料位系统的响应效果更好。
图1为现有料位控制系统构成的框图；图2为现有料位控制流程图；图3为现有料位闻差与执行机构调节关系函数曲线；图4为本发明料位控制系统的具体结构框图；图5为本发明料位控制系统构成的框图；图6为本发明料位控制系统中料位控制流程图；图7为本发明料位控制系统中料位高度差区间划分图；图8为本发明料位控制系统中速度与灵敏度对应关系。图9为本发明料位控制系统中的灵敏度表；图10为本发明料位控制方法的处理流程图。
具体实施例方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。请参考图4，其中，一种摊铺机料位控制系统，包括检测反馈装置、灵敏度调节装置和控制装置；其中，检测反馈装置，与所述控制装置信号连接，用于检测摊铺机的实时料位高度；灵敏度调节装置，与所述控制装置信号连接，用于根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；控制装置，用于计算预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度通过调节执行机构工作速度来调节所述摊铺机的实时料位高度。在本发明控制系统中增加灵敏度调节装置，其内预先设定两个或两个以上的灵敏度，灵敏度调节装置根据摊铺速度按照预定的函数匹配不同的灵敏度，不同灵敏度对应不同的灵敏度参数，以使控制装置根据不同的灵敏度参数设定不同灵敏度的调节区域，增加摊铺机料位控制系统的响应与自适应性。如图5和图6所示，该系统构成可根据摊铺机的摊铺速度自动调整灵敏度的负反馈系统。优选地,如图4所示,灵敏度调节装置还包括检测单元和灵敏度选择单元；其中，检测单元用于检测所述摊铺机的摊铺速度；灵敏度选择单元与检测单元信号连接，用于根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；每个灵敏度下设定两个灵敏度参数，第一灵敏度参数db和第二灵敏度参数Pb。优选地,如图4所示,控制装置包括计算单元、划分单元和控制单元；其中，计算单元用于计算预先设定的料位高度与实时料位高度的偏差值Ah ;划分单元用于根据灵敏度参数划分不同调节区域；控制单元与计算单元和划分单元信号连接，用于根据所述偏差值Ah进入的调节区域控制执行机构的工作速度。其中，如图7所示，第一灵敏度参数db小于所述第二灵敏度参数Pb ;根据两个灵敏度参数设定的调节区域包括不灵敏区、比例区、恒速区和溢料区；其中，不灵敏区的范围是偏差值Ah大于零并小于第一灵敏度参数db ;比例区的范围是偏差值Ah不小于第一灵敏度参数db并不大于第二灵敏度参数Pb ;恒速区的范围是偏差值Ah大于第二灵敏度参数Pb;溢料区的范围是偏差值Ah不大于零。摊铺机料位控制系统如图6和图7所示，控制装置根据Ah(偏差值)及灵敏度参数db (第一灵敏度参数)、Pb (第二灵敏度参数)，将控制系统分为四个调节处理模块，如图4所以，分为第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块和第四处理模块，其分别对应的调节区域为不灵敏区、比例区、恒速区、溢料区。当高度差Ah在不灵敏区内时(0< Ah
<db)，第一处理模块工作，控制系统不进行响应，可以解决料位微小变化时，造成执行机构的频繁起动和停止的问题。高度差Ah在比例区时(db< AhS Pb)，第二处理模块工作，控制系统根据高度差Ah及当前灵敏度参数db、Pb参数，控制系统按函数f (Ah)自动计算控制执行机构的控制参数D(其中f(Ah)可以根据摊铺机施工需要人为设定)。当高度差Ah在恒速区时(Pb< Ah)，第三处理模块工作，控制执行机构以最大速度工作，快速响应。其当高度差Ah < O时(实际料位高于设定料位)，第四处理模块工作，控制系统无响应。其中，灵敏度调节装置可以预先设定针对不同摊铺速度的多个灵敏度，如图8和图9所示,在某一摊铺速度下选择对应的灵敏度,每个灵敏度可以包括两个灵敏度参数,也可以包括三个或者四个、五个灵敏度参数，使料位控制更灵敏，其多个灵敏度参数的情况与上述两个灵敏度参数调节控制方法相似，在此不再赘述。其中，如图5所示，执行机构包括执行环节泵和机械传动装置，控制装置与执行环节泵连接，并控制执行环节泵工作；执行环节泵与机械传动装置连接，并为机械传动装置工作提供动力。
具体为如图5和图6所示，本发明的料位控制系统由反馈环节①、控制环节②、执行环节泵和马达③、机械传动装置(环节)④、灵敏度调节装置⑤组成。其特征点为通过环节⑤，可以根据摊铺速度，按一定的函数关系自动匹配最佳灵敏度。如图8和图9所示，摊铺机的不同摊铺速度对应不同的灵敏度，每个灵敏度调节环节⑤包含两个及两个以上的灵敏度参数，系统可以根据实际需要进行设定。每个灵敏度包括两个灵敏度参数db (第一灵敏度参数)、Pb (第二灵敏度参数)时。控制系统根据Ah(偏差值)及灵敏度参数db、Pb，将控制系统分为四个调节区间，如图7所示，不灵敏区、比例区、恒速区、溢料区，不同的区间采用不同的控制策略。如图7所示，高度差Ah在不灵敏区内时(O < Ah < db)，控制系统不进行响应，可以解决料位微小变化时，造成执行机构的频繁起动和停止。高度差Ah在比例区时(db彡Pb)，控制系统根据高度差Λ h及当前灵敏度参数db、Pb参数，控制系统按函 数f(Ah)进行响应,控制执行机构的转速。当高度差Ah在恒速区时(Pb < Ah),控制执行机构以最大速度工作，快速响应。其当高度差Ah < O时(实际料位高于设定料位)，控制系统无响应。如图8所示，本发明将摊铺速度与灵敏度根据函数y = f(u)设定匹配关系；下面为灵敏度y与摊铺速度u之间的一种函数关系图，但本发明不局限于此函数关系。摊铺机通过速度传感器检测摊铺机摊铺的速度，反馈到灵敏度调节装置，并按灵敏度与速度的函数关系y = f O ),自动匹配最佳灵敏度。不同的灵敏度按图9所示,包括第一灵敏度参数和第二灵敏度参数，将料位高度差分成不灵敏区、比例区和恒速区、溢料四个区间。当然，灵敏度也可以根据施工工况手动设定。根据本发明的另一方面，本发明还提供一种摊铺机料位控制方法，如图10所示，其具体流程包括步骤一，检测摊铺机的实时料位高度；步骤二，根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；步骤三，计算预先设定的料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度调节所述摊铺机的实时料位高度。其中，步骤二包括检测所述摊铺机的摊铺速度；根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；其中，每个灵敏度下设定至少两个灵敏度参数。步骤三包括根据所述灵敏度参数划分不同调节区域；根据所述偏差值进入的调节区域，控制执行机构的工作速度。其中，每个所述灵敏度下设定有第一灵敏度参数和第二灵敏度参数，第一灵敏度参数小于第二灵敏度参数；调节区域包括不灵敏区，所述偏差值大于零并小于所述第一灵敏度参数；比例区，所述偏差值不小于所述第一灵敏度参数并不大于所述第二灵敏度参数；
恒速区，所述偏差值大于所述第二灵敏度参数；溢料区，所述偏差值不大于零。其中，步骤三还包括，在所述偏差值在所述不灵敏区时，不响应控制；在所述偏差值在所述比例区时，按照预定的比例控制所述执行机构的工作速度；在所述偏差值在所述恒速区时，控制所述执行机构以最大的工作速度工作；在所述偏差值在所述溢料区时,不响应控制。由于上述的摊铺机料位控制系统具有上述技术效果，因此，与该摊铺机料位控制系统对应的摊铺机料位控制方法也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。根据本发明的再一方面，本发明还提供一种摊铺机，所述摊铺机设置有上述任一项所述的摊铺机料位控制系统。由于上述的摊铺机料位控制系统具有上述技术效果，因此，设有该摊铺机料位控制系统的摊铺机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种摊铺机料位控制系统，其特征在于，包括检测反馈装置、灵敏度调节装置和控制装置；其中，检测反馈装置，与所述控制装置信号连接，用于检测摊铺机的实时料位高度；灵敏度调节装置，与所述控制装置信号连接，用于根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；控制装置，用于计算预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度通过调节执行机构工作速度来调节所述摊铺机的实时料位高度。
2.如权利要求1所述的摊铺机料位控制系统，其特征在于所述灵敏度调节装置还包括检测单元，用于检测所述摊铺机的摊铺速度；灵敏度选择单元，与所述检测单元信号连接，用于根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；其中，每个灵敏度下设定至少两个灵敏度参数。
3.如权利要求2所述的摊铺机料位控制系统，其特征在于所述控制装置包括计算单元，用于计算所述预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；划分单元，用于根据所述灵敏度参数划分不同调节区域；控制单元，与所述计算单元和所述划分单元信号连接，用于根据所述偏差值进入的所述调节区域，控制执行机构的工作速度。
4.如权利要求3所述的摊铺机料位控制系统，其特征在于，所述灵敏度选择单元中，每个所述灵敏度下设定有第一灵敏度参数和第二灵敏度参数；所述第一灵敏度参数小于所述第二灵敏度参数；所述调节区域包括不灵敏区，其为所述偏差值大于零并小于所述第一灵敏度参数的区域；比例区，其为所述偏差值不小于所述第一灵敏度参数并不大于所述第二灵敏度参数的区域；恒速区，其为所述偏差值大于所述第二灵敏度参数的区域；溢料区，其为所述偏差值不大于零的区域。
5.如权利要求4所述的摊铺机料位控制系统，其特征在于，所述控制单元还包括 第一处理模块，用于所述偏差值在所述不灵敏区时，所述控制单元不响应；第二处理模块，用于所述偏差值在所述比例区时，所述控制单元按照预定的比例控制所述执行机构的工作速度；第三处理模块，用于所述偏差值在所述恒速区时，所述控制单元控制所述执行机构以最大的工作速度工作；第四处理模块，用于所述偏差值在所述溢料区时，所述控制单元不响应。
6.如权利要求1-5任一项所述的摊铺机料位控制系统，其特征在于，所述执行机构包括执行环节泵和机械传动装置；所述控制装置与所述执行环节泵连接，并控制执行环节泵工作；所述执行环节泵与所述机械传动装置连接，并为所述机械传动装置工作提供动力。
7.一种摊铺机，其特征在于，所述摊铺机设置有上述1-6任一项所述的摊铺机料位控制系统。
8.一种摊铺机料位控制方法，其特征在于包括检测摊铺机的实时料位高度；根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；计算预先设定的料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与所述灵敏度调节所述摊铺机的实时料位高度。
9.如权利要求8所述的摊铺机料位控制方法，其特征在于，所述根据所述摊铺机的工作速度选择灵敏度包括检测所述摊铺机的摊铺速度；根据检测的所述摊铺机的摊铺速度选择相应的灵敏度；其中，每个灵敏度下设定至少两个灵敏度参数。
10.如权利要求9所述的摊铺机料位控制方法，其特征在于，所述根据所述偏差值与所述灵敏度调节所述摊铺机的实时料位高度；包括根据所述灵敏度参数划分不同调节区域；根据所述偏差值进入的调节区域，控制执行机构的工作速度。
11.如权利要求10所述的摊铺机料位控制方法，其特征在于，每个所述灵敏度下设定有第一灵敏度参数和第二灵敏度参数，所述第一灵敏度参数小于所述第二灵敏度参数；所述调节区域包括不灵敏区，所述偏差值大于零并小于所述第一灵敏度参数；比例区，所述偏差值不小于所述第一灵敏度参数并不大于所述第二灵敏度参数； 恒速区，所述偏差值大于所述第二灵敏度参数；溢料区，所述偏差值不大于零。
12.如权利要求11所述的摊铺机料位控制方法，其特征在于，所述根据所述偏差值进入的调节区域，控制执行机构的工作速度包括在所述偏差值在所述不灵敏区时，不响应控制；在所述偏差值在所述比例区时，按照预定的比例控制所述执行机构的工作速度；在所述偏差值在所述恒速区时，控制所述执行机构以最大的工作速度工作；在所述偏差值在所述溢料区时，不响应控制。
全文摘要
本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种摊铺机及其料位控制系统和方法，该系统包括检测反馈装置、灵敏度调节装置和控制装置；其中，检测反馈装置，与控制装置信号连接，用于检测摊铺机的实时料位高度；灵敏度调节装置，与控制装置信号连接，用于根据所述摊铺机的摊铺速度选择灵敏度；控制装置，用于计算预先设定料位高度与所述实时料位高度的偏差值；并根据所述偏差值与灵敏度通过调节执行机构工作速度来调节所述摊铺机的实时料位高度。通过设置灵敏度调节装置，调节控制装置响应。其可以自动匹配摊铺速度的变化，增加料位控制装置的自适应性，以使摊铺机的料位控制适应性更强，使料位系统的响应效果更好。
文档编号E01C19/18GK102999057SQ20121050761
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者张超, 刘秋宝, 王剑波 申请人:三一重工股份有限公司