专利名称：一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统及方法和摊铺机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摊铺机行走控制系统，特别涉及一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统。另外，本发明还涉及安装有该控制系统的摊铺机，和一种脉冲计数型摊铺机行走控制方法。
背景技术：
现有摊铺机行驶系统普遍采用发动机提供动力源，经分动箱进行动力传动驱动左右行驶液压油泵，左右行驶液压油泵分别驱动左右行驶马达(双泵双马达)、履带行走的液压系统。该系统由一个控制器为核心的电子恒速系统控制；该系统采集左右行驶马达转速脉冲信号，行驶速度采集多采用计马达频率信号，即采集行驶马达的频率信号，行驶距离采用频率信号再进行积分。现有采集行驶马达频率信号再进行积分，因频率信号是控制器采集PI信号通过控制器底程序进行运算得出，因控制器进行数字运算，对变化的信号进行滤波处理会存在一定量的失真。同时，频率的精度还取决于程序扫描周期。因此左右距离的累积会存在一定误差，如果这个误差较大时，当控制摊铺机直线行驶时会跑偏。国家标准GB/ T16277《浙青混凝土摊铺机》对履带式摊铺机和直线行走性能作出了规定，履带式摊铺机直线行驶的跑偏量不大于直线测量距离的1 %。随着技术的发展，用户对设备的操控性能要求越来越高，行走的直线性能是摊铺机操控性能的重要指标。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明提供一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统。同时，本发明还提供一种安装有该控制系统的摊铺机。以及一种脉冲计数型摊铺机行走控制方法。本发明提供的一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统，包括控制器、行走速度设定电位器以及左马达测速传感器和右马达测速传感器，所述行走速度设定电位器与所述控制器的输入端相连用以输入左马达设定速度值、和右马达设定速度值，所述控制器包括第一脉冲式计算模块，用于根据所述左马达测速传感器输入的信息，将所述左马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度和左侧行驶距离；所述控制器还包括第一速度PID调节模块，用于对所述左马达行驶速度与所述左马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述左马达的转速，形成第一控制速度环；所述控制器还包括第二脉冲式计算模块，用于根据所述右马达测速传感器输入的信息，将所述右马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到右马达行驶速度和右侧行驶距离；所述控制器还包括第二速度PID调节模块，用于对所述右马达行驶速度与右马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述右马达的转速，形成第二控制速度环；所述控制器还包括位移PID调节模块， 用于根据计算得到的所述左侧行驶距离、及右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标形成控制量对左侧马达、及右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。
优选的，所述第一速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第一速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述左马达的转速。优选的，所述第二速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第二速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述右马达的转速。优选的，所述第一脉冲式计算模块和第二脉冲式计算模块均包括脉冲计数器、微分器和积分器，所述微分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左马达行驶速度和右马达行驶速度，所述积分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左侧行驶距离和右侧行驶距罔。本发明提供的一种摊铺机，安装有上述方案所述的脉冲计数型摊铺机行走控制系统。优选的，还包括左行驶液压油泵、左行驶马达，右行驶液压油泵和右行驶马达，所述第一速度PID调节模块根据比较的结果控制左行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达转速，所述第二速度PID调节模块根据比较的结果控制右行驶液压油泵的排量，以此控制右行驶马达转速，所述位移PID调节模块根据控制量控制左行驶液压油泵和右行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达和右行驶马达的转速。本发明提供的一种脉冲计数型摊铺机行走控制方法，将左马达和右马达的程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度及左侧行驶距离、和右马达行驶速度及右侧行驶距离；将计算得到的左马达行驶速度作为反馈值与左马达的设定速度值进行比较，通过第一速度PID调节模块控制左马达的转速，形成第一控制速度环；同时将右马达行驶速度作为反馈值与右马达的设定速度值进行比较，通过第二速度PID调节模块控制右马达的转速，形成第二控制速度环；将计算得到的左侧行驶距离和右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标通过位移PID调节模块形成控制量对左侧马达和右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。优选的，将所述第一速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制左马达的转速。优选的，将所述第二速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制右马达的转速。采用本发明提供的一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统带来的有益效果为(1) 将左马达的脉冲信号进行微分和积分得到左马达的行驶速度及摊铺机的左侧行驶距离，得到的行驶速度及行驶距离更为精确，摊铺机跑偏量可以控制得更低。可以减轻摊铺机操作人员劳动强度，减少摊铺材料的浪费，提升摊铺路面质量，使摊铺路面更为美观。(2)速度 PID调节模块、位移PID调节模块形成控制速度环和位移偏差跟踪位移环，二闭环控制系统对摊铺机行驶系统进行控制，相比现有的三闭环控制系统而言，系统结构简单，易于实现。 (3)在控制左马达转速、右马达转速时，控制速度环和位移偏差跟踪位移环的信号进行叠加，叠加后的信号对马达转速进行控制，可使左马达和右马达的转速控制更为准确，摊铺机左右两侧的马达转速不同造成的偏移、以及左右侧行驶距离之差造成的偏移都会在叠加的信号上进行体现，并以此控制摊铺机左右两侧的马达转速。
采用本发明提供的一种摊铺机，因安装有上述的脉冲计数型摊铺机行走控制系统，使摊铺机的行走控制更为精确，摊铺机跑偏量可以控制得更低。满足国家标准的规定要求。采用本发明提供的一种脉冲计数型摊铺机行走控制方法，使摊铺机的行走控制更为精确，摊铺机跑偏量可以控制得更低。满足国家标准的规定要求。
图1所示为第一脉冲式计算模块计算得出左马达行驶速度和左侧行驶距离的框图；图2所示为第二脉冲式计算模块计算得出右马达行驶速度和右侧行驶距离的框图；图3所示为本发明控制系统的框架结构示意图；图4所示为本发明控制系统的结构框图；图5所示为本发明控制方法的流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1至图4所示，为本发明提供的一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统，包括控制器、行走速度设定电位器以及左马达测速传感器Vl和右马达测速传感器V2，所述行走速度设定电位器与所述控制器的输入端相连用以输入左马达设定速度值、和右马达设定速度值，所述控制器包括第一脉冲式计算模块，用于根据所述左马达测速传感器输入的信息，将所述左马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度和左侧行驶距罔；如图3所示，所述控制器还包括第一速度PID调节模块，用于对所述左马达行驶速度与所述左马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述左马达的转速，形成第一控制速度环；所述控制器还包括第二脉冲式计算模块，用于根据所述右马达测速传感器输入的信息，将所述右马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到右马达行驶速度和右侧行驶距离；所述控制器还包括第二速度PID调节模块，用于对所述右马达行驶速度与右马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述右马达的转速，形成第二控制速度环；所述控制器还包括位移PID调节模块，用于根据计算得到的所述左侧行驶距离、 及右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标形成控制量对左侧马达、及右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。如图3所示，所述第一速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第一速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述左马达的转速。在具体控制左马达转速时， 叠加的信号首先输入到摊铺机的左行驶液压油泵的电比例控制阀，叠加的信号的电流大小输入至电比例控制阀后，会改变左行驶液压油泵的排量，当泵的转速一定时，不考虑泵的容积效率时，经过泵马达的液体流速与阀电流成线性比例关系，因此调节泵的电流可调节行驶马达转速，实现调节摊铺机的左履带的行驶速度。所述第二速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第二速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述右马达的转速。右侧转速的调节与左侧转速调节原理相同，这里不再赘述。在本实施例中，如图3所示，还包括转向电位器，所述转向电位器与所述控制器的输入端连接用以输入转向信号。如图1、图2所示，所述第一脉冲式计算模块和第二脉冲式计算模块均包括脉冲计数器、微分器和积分器，所述微分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左马达行驶速度和右马达行驶速度，所述积分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左侧行驶距离和右侧行驶距离。如图4所示，摊铺机行走控制系统包括发动机(动力系统)、分动箱、双泵双马达液压系统、控制器、显示器、左马达测速传感器和右马达测速传感器、行走速度设定电位器和转向电位器(用于DI输入信号、AI输入信号)。发动机提供动力源，经分动箱进行动力传动驱动左右行驶液压油泵，控制器根据输入的信号(DI输入信号、AI输入信号)进行逻辑及数字运算输出相应的电流控制左右行驶液压油泵的电比例电磁阀(左侧行驶泵前进电磁阀Yla、右侧行驶泵前进电磁阀Y2a、左侧行驶泵后退电磁阀Ylb、右侧行驶泵后退电磁阀 Y2b)，当左右泵控制电流改变则改变泵的其排量大小，当泵的转速一定时，不考虑泵的容积效率时，经过泵马达的液体流速与阀电流成线性比例关系统，因此调节左右泵的电流可调节行驶马达转速，实现调节摊铺机的左右履带的行驶速度。本发明处理提供上述控制系统外，还提供一种摊铺机，其改进之处在于安装有上述实施例中所述的脉冲计数型摊铺机行走控制系统。摊铺机还包括左行驶液压油泵、左行驶马达，右行驶液压油泵和右行驶马达，所述第一速度PID调节模块根据比较的结果控制左行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达转速，所述第二速度PID调节模块根据比较的结果控制右行驶液压油泵的排量，以此控制右行驶马达转速，所述位移PID调节模块根据控制量控制左行驶液压油泵和右行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达和右行驶马达的转速。本发明还提供一种脉冲计数型摊铺机行走控制方法，如图5所示，将左马达和右马达的程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度及左侧行驶距离、和右马达行驶速度及右侧行驶距离；将计算得到的左马达行驶速度作为反馈值与左马达的设定速度值进行比较，通过第一速度PID调节模块控制左马达的转速，形成第一控制速度环；同时将右马达行驶速度作为反馈值与右马达的设定速度值进行比较，通过第二速度PID调节模块控制右马达的转速，形成第二控制速度环；将计算得到的左侧行驶距离和右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标通过位移PID调节模块形成控制量对左侧马达和右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。在本方案中，将所述第一速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制左马达的转速。同理，将所述第二速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制右马达的转速。本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序在执行时，包括如上述方法实施例的步骤，所述的存储介质，如磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。 在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。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
1.一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统，包括控制器、行走速度设定电位器以及左马达测速传感器和右马达测速传感器，所述行走速度设定电位器与所述控制器的输入端相连用以输入左马达设定速度值、和右马达设定速度值，其特征在于所述控制器包括第一脉冲式计算模块，用于根据所述左马达测速传感器输入的信息， 将所述左马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度和左侧行驶距离；所述控制器还包括第一速度PID调节模块，用于对所述左马达行驶速度与所述左马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述左马达的转速，形成第一控制速度环；所述控制器还包括第二脉冲式计算模块，用于根据所述右马达测速传感器输入的信息，将所述右马达程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到右马达行驶速度和右侧行驶距离；所述控制器还包括第二速度PID调节模块，用于对所述右马达行驶速度与右马达设定速度值进行比较，并根据比较结果控制所述右马达的转速，形成第二控制速度环；所述控制器还包括位移PID调节模块，用于根据计算得到的所述左侧行驶距离、及右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标形成控制量对左侧马达、及右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第一速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第一速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述左马达的转速。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于所述第二速度PID调节模块的信号输出端与所述位移PID调节模块的信号输出端连接，用于将所述第二速度PID调节模块的信号值与位移PID调节模块的信号值进行叠加，所述叠加后的信号用于控制所述右马达的转速。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于还包括转向电位器，所述转向电位器与所述控制器的输入端连接用以输入转向信号。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第一脉冲式计算模块和第二脉冲式计算模块均包括脉冲计数器、微分器和积分器，所述微分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左马达行驶速度和右马达行驶速度，所述积分器根据脉冲计数器的信息计算得出所述左侧行驶距离和右侧行驶距离。
6.一种摊铺机，其特征在于安装有上述权利要求1至5任一项所述的脉冲计数型摊铺机行走控制系统。
7.根据权利要求6所述的摊铺机，其特征在于还包括左行驶液压油泵、左行驶马达， 右行驶液压油泵和右行驶马达，所述第一速度PID调节模块根据比较的结果控制左行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达转速，所述第二速度PID调节模块根据比较的结果控制右行驶液压油泵的排量，以此控制右行驶马达转速，所述位移PID调节模块根据控制量控制左行驶液压油泵和右行驶液压油泵的排量，以此控制左行驶马达和右行驶马达的转速。
8.—种脉冲计数型摊铺机行走控制方法，其特征在于将左马达和右马达的程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度及左侧行驶距离、和右马达行驶速度及右侧行驶距离；将计算得到的左马达行驶速度作为反馈值与左马达的设定速度值进行比较，通过第一速度PID调节模块控制左马达的转速，形成第一控制速度环；同时将右马达行驶速度作为反馈值与右马达的设定速度值进行比较，通过第二速度PID调节模块控制右马达的转速， 形成第二控制速度环；将计算得到的左侧行驶距离和右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标通过位移PID 调节模块形成控制量对左侧马达和右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于将所述第一速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制左马达的转速。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于将所述第二速度PID调节模块输出的信号与所述位移PID调节模块输出的信号进行叠加，以叠加后的信号来控制右马达的转速。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲计数型摊铺机行走控制系统及方法和摊铺机，其中控制系统将左马达的程序扫描周期内脉冲个数进行微分和积分得到左马达行驶速度及左侧行驶距离，通过对左马达行驶速度与左马达设定速度值进行比较；同理，通过对右马达行驶速度与右马达设定速度值进行比较，并通过第一和第二速度PID调节模块分别控制左、右马达转速，形成控制速度环；将左、右侧行驶距离作为反馈量以追踪0为目标通过位移PID调节装置形成控制量对左右侧马达作进一步调节，形成位移偏差跟踪位移环；速度环、位移环构成二闭环控制系统对摊铺机行驶系统进行控制。得到的行驶速度及行驶距离更为精确，可减轻操作员劳动强度，减少摊铺材料浪费，提升摊铺路面质量。
文档编号B62D11/00GK102381354SQ20111013238
公开日2012年3月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者任志国, 王剑波, 袁禹 申请人:三一重工股份有限公司