目录
第一章绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 课题研究意义 (2)
1.3 课题研究现状 (3)
1.4 课题研究的方法及内容 (4)
第二章摊铺机行走系统组成及载荷特征分析 (5)
2.1 摊铺机行走系统负载分析 (5)
2.1.1 摊铺机工作过程中行走阻力的理论分析 (5)
2.1.2 摊铺机行走系统载荷变化曲线 (7)
2.2 摊铺机行走系统的组成 (10)
2.2.1 履带行走机构 (11)
2.2.2 行走液压系统及轮边减速器 (12)
2.2.3 发动机 (13)
2.3 本章小结 (14)
第三章摊铺机行走系统速度刚度的理论分析 (15)
3.1 行走系统速度刚度的理论表达式 (15)
3.1.1 履带行走机构的力学分析 (16)
3.1.2 行走液压系统及轮边减速器的力学分析 (17)
3.1.3 发动机特性分析 (19)
3.2 行走系统速度刚度的影响因素分析 (20)
3.2.1 摊铺机行走系统牵引力分析 (20)
3.2.2 发动机的动力性及调速特性 (24)
3.2.3 行走液压系统和轮边减速器的传动比及工作效率 (25)
3.2.4 履带行走机构的动力半径及滑转率 (26)
3.3 摊铺机闭环工作档的基本原理 (28)
3.4 本章小结 (29)
第四章摊铺机行走系统模型分析 (31)
4.1 摊铺机行走系统的简化 (31)
4.2 行走系统数学模型的建立 (34)
4.2.1 发动机数学模型 (34)
4.2.2 轮边减速器及履带行走机构模型 (34)
4.2.3 行走泵变量机构模型 (35)
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4.2.4 简化后行走液压系统模型 (36)
4.2.5 开环工作档行走系统模型 (38)
4.2.6 闭环工作档行走系统模型 (40)
4.3 本章小结 (44)
第五章摊铺机行走系统模糊PID控制器 (45)
5.1 经典PID控制理论 (45)
5.2 模糊控制理论 (46)
5.3 模糊PID控制 (48)
5.3.1 PID参数的预整定 (49)
5.3.2 模糊控制变量的确定 (49)
5.3.3 语言值隶属度函数的确定 (51)
5.3.4 PID增量参数调整规则 (52)
5.3.5 解模糊判决 (53)
5.4 本章小结 (54)
第六章摊铺机行走系统试验及仿真分析 (55)
6.1 摊铺机行走系统的试验分析 (55)
6.1.1 摊铺机行走速度试验 (55)
6.1.2 摊铺机行走系统速度刚度试验 (56)
6.2 开环工作档行走系统模型分析 (60)
6.2.1 开环工作档系统模型定性分析 (61)
6.2.2 开环工作档系统仿真模型 (64)
6.3 闭环工作档行走系统仿真模型 (65)
6.3.1 经典PID控制下行走系统建模 (65)
6.3.2 模糊PID控制下行走系统建模 (66)
6.4 摊铺机行走系统稳定性分析 (69)
6.4.1 摊铺机行走系统的阶跃响应 (69)
6.4.2 载荷作用下摊铺机行走系统的速度响应分析 (72)
6.5 本章小结 (75)
结论与展望 (77)
参考文献 (81)
攻读硕士学位期间取得的研究成果 (85)
致谢 (87)
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第一章绪论
第一章绪论
1.1课题背景
在经济全球化的影响下，近几年来我国国民经济持续发展，公路建设得到了快速发展，这为国内工程机械行业提供了一个良好的市场环境。沥青混凝土摊铺机是公路施工中必不可少的路面机械，作为一种路面专用设备，它已成为决定施工质量的关键环节，引起了各施工单位的极大重视[1]。
作为一种常见的牵引式工程机械，作业质量一直是沥青混凝土摊铺机的重要评价指标[2]。为了达到较好的作业质量，国内外厂商提出了众多有益的尝试，其中恒速摊铺技术[3]作为目前主流的质量控制方法，一直倍受行业关注。恒速摊铺技术的本质在于希望保证作业过程中物料的供给量保持不变，同时摊铺机的摊铺速度保持不变[4]。
摊铺机作业过程中工况复杂。常见的平稳作业过程（不考虑起停工况，下同）如下：摊铺机料斗中装满沥青混合料后驶入工作路面，随着摊铺作业开始，料斗中的沥青混合料在刮板输料器的作用下被输送到摊铺机的料槽中，随后在螺旋分料器作用下布满整个摊铺宽度[5]。在此过程中，由找平系统控制刮板输料器及螺旋分料器的运转速度，以达到控制物料供给量的目的。之后在熨平板及振动器、振捣器的作用下，沥青混合料被压实、整平，从而获得具有一定密实度和平整度的路面[6]。随着料斗中料量逐渐减少，需要料车向摊铺机料斗内加料，此时摊铺机需要顶推料车进行摊铺作业。加料完毕后料车退出，摊铺机继续进行常规的摊铺作业。
由上述分析可知，在实际摊铺作业过程中，由于料斗中沥青混合料的减少，摊铺机（含混合料）作业过程中的质心和质量是不断变化的。加之工作路面上各处摩擦阻力的不同，沥青混合料对熨平板阻力的变化，以及顶推料车工况下额外阻力的影响，在整个作业过程中摊铺机所受的工作阻力是复杂多变的。在该负载的作用下，如果摊铺机行走系统不能保证一定的速度稳定性，则会严重影响铺面的平整度、密实度[7]。物料供给量可由找平系统进行控制，而如何对摊铺机行走系统进行控制实现变负载下较好的速度稳定性，成为了保证摊铺质量的关键。
为了研究摊铺机平稳作业过程中行走速度的稳定性，引入行走系统速度刚度的概念。速度刚度最早被用来描述某种调速回路的速度特性[8]，其定义为回路执行元件（一
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