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摊铺机调研报告摊铺机调研报告摊铺机是一种用来铺设道路或其他铺装物料的机械设备。
它能够将热拌沥青混凝土材料均匀地铺在地面上，使道路表面平整并提高路面的质量和耐久性。
本次调研旨在了解当前市场上摊铺机的种类、特点、价格和使用情况，为用户选择适合的摊铺机提供参考。
一、摊铺机的种类和特点目前市场上常见的摊铺机主要分为履带式摊铺机和轮式摊铺机两种。
1. 履带式摊铺机：这种摊铺机具有较好的可调性和稳定性。
它通过履带驱动，能够在各种复杂地形上灵活运行，并能够实现转向和转弯。
履带式摊铺机的工作效率较高，适合大型道路或铺装工程。
2. 轮式摊铺机：这种摊铺机具有较小的体积和较高的机动性。
它通过轮子驱动，能够在狭窄的工地或城市道路上进行施工，并且容易转向和移动。
轮式摊铺机的工作效率相对较低，适合小型道路或铺装工程。
无论是履带式摊铺机还是轮式摊铺机，它们都具有以下特点：高效率、平整度高、施工质量可靠、独立控制系统、操作简便、维护方便等。
这些特点使得摊铺机能够在道路建设中发挥重要的作用。
二、摊铺机的价格摊铺机的价格受到多种因素的影响，包括品牌、型号、配置、市场供求等。
从调研结果来看，市场上的摊铺机价格在数万元至数百万元之间。
一般来说，大型履带式摊铺机的价格较高，小型轮式摊铺机的价格相对较低。
用户在购买摊铺机时需要根据自身需求和预算来选择适合的产品。
三、摊铺机的使用情况我们通过调研了解到，摊铺机广泛应用于道路建设、机场铺装、广场建设等领域。
它们被许多施工公司、道路管理部门和工程项目使用。
在实际使用中，摊铺机能够提高施工效率、改善道路质量、降低施工成本，并且广受用户好评。
然而，我们也发现一些用户在使用摊铺机时存在一些问题。
例如，操作人员技术不熟练、维护保养不到位、设备安全隐患等。
因此，我们建议用户在购买摊铺机后应该提供相应的培训和指导，并定期检查和维护设备，确保其正常运行和延长使用寿命。
总结：摊铺机是一种非常重要的机械设备，它能够改善道路质量、提高施工效率，并且有着广泛的应用前景。
第五讲摊铺机行走系统设计摊铺机是边行走边作业的路面施工机械。
摊铺机在牵引工况时，需要克服由拖挂熨平装置及顶推运料车而产生的工作阻力；在运输工况下，仅需要克服包括熨平置在内的整机重力产生的行驶阻力。
摊铺机在作业工况下摊铺速度较低，一般设计的最高摊铺速度不超过16m/min，通常使用的摊铺速度为3m～9m/min（摊铺沥青混合料）、1m～4m/min（摊铺稳定土）。
摊铺机在运输状态下的最高行驶速度不超过20km/h（轮胎式）、4km/h （履带式）。
为确保摊铺路面的平整度要求，摊铺机应具有恒定的摊铺速度，其变化率应控制在8%以内。
摊铺机在工作时，发动机输出的供行驶所用的功率不太大，一般占发动机总输出功率的15%～30%。
1摊铺机的运动学1.1 轮胎式摊铺机的运动学大多数轮胎式摊铺机的驱动方式采用后桥驱动。
前轮转向采用实心轮胎，后轮驱动采用充气轮胎。
摊铺机作业时的路况，规范要求是具有不小于0.95压实度的土基、稳定土层或沥青基层，因而，驱动轮的状态相当于弹性车轮在刚性地k k1.010）r，大型摊铺机取小值小型摊铺机取大值。
摊铺机的理论行驶速度V t用下式表示：V t=2πn k r k （m/min）（1）实际行驶速度v用下式表示：V=（1－δ）V t （m/min）（2）或V=2πn k r k（1－δ）（m/min）（3）式中，n k——驱动轮转速，r/min；r k——驱动轮动力半径，m；δ——驱动轮滑转率，计算时取额定滑转率。
1.2 履带式摊铺机的运动学驱动轮几何中心相对于地面的直线运动，可以看成是驱动轮几何中心相对于接地链轨的相对运动和接地履带相对地面的滑转运动的合成。
摊铺机的理论行驶速度V t用下式表示：V t=n k Z k t （m/min）（4）或V t=2πn k r k（5）实际行驶速度V用下式表示：V=（1－δ）V t（6）或V= n k Z k t（1－δ）（m/min）（7）上述各式中，n k——驱动轮转速，r/min；Z k——驱动轮每转卷绕的履带板块数，即啮合齿数；t——链轨节距，m；δ——履带滑转率，计算时取额定滑转率。
摘要本文总结了摊铺机行驶控制技术的发展，应用了PLC及PID控制算法的优势，通过结合沥青混泥土摊铺机行驶控制系统的功能特点和控制要求，实现了对控制系统的恒速控制，并完成了形式液压驱动回路的设计，计算了行驶阻力、泵和马达功率；完成了控制系统的硬件设计和软件设计，证实了控制系统的可行性和合理性。
随着我国的公路事业的不断发展,对其作为施工建设的基础设施的要求也越来越高,尤其是在路面的平整度,初始密实度,和摊铺机的离析度的要求更高。
然作为沥青混凝土摊铺机行驶方面的性能，直接影响到以上要求。
其恒速摊铺机技术也被作为一个单独的项目来开发完善。
关键词：沥青混泥土摊铺机，形式液压系统，控制系统，硬件设计，软件设计。
AbstractThis paper summarizes the paver running control technology, the application of PLC and the advantages of PID control algorithm, through a combination of asphalt concrete paver drive control system features and control requirements, the control system to achieve a constant speed control, and completed a form of hydraulic drivecircuit design, calculation of the driving resistance, power pumps and motors; of the control system hardware and software design, control system confirmed the feasibility and rationality.With the cause of the continuous development of the road, its construction as the construction of infrastructure requirements are also increasing, especially in the road surface roughness, the initial compaction, and paving machines require higher degree of segregation . However, traveling as asphalt paver's performance directly affects the above requirements. The technology is also constant paver as a separate project to develop improvedKey words: asphalt concrete paver, in the form of hydraulic systems, controlsystems, hardware design, software design.目录1绪论…………………………………………………………………………（）1.1国内外摊铺机技术现状与发展方向……………………………………（）1.1.1 摊铺机行驶控制系统的发展概况…………………………………（）1.1.2 摊铺机行驶控制系统研究的意义…………………………………（）2 沥青混凝土摊铺机行驶控制系统…………………………………………（） 2.1摊铺机行驶液压系统……………………………………………………（） 2.2摊铺机行驶控制系统的控制方案………………………………………（） 2.3系统控制方式的选择……………………………………………………（）3摊铺机行驶控制系统的硬件设计……………………………………………（） 3.1行驶主控制器的选择………………………………………（） 3.2数字控制器模块……………………………………………………（） 3.3模拟量输入与输出通道设计………………………………（） 3.4开关量输入与输出通道设计………………………………………（） 3.5驱动电路设计………………………………………………………………（） 3.6反馈通道设计…………………………………………………………（） 3.7电源模块设计………………………………………………………………（）3.8控制面板与显示器设计…………………………………………………（）4摊铺机行走控制器控制算法的设计及系统的软件设计………………（） 4.1摊铺机行走控制器控制算法的设计………………………………（）4.2控制系统的软件设计………………………………………………（）5总结………………………………………………………………………（）参考文献……………………………………………………………………（）附录…………………………………………………………………………（）致谢…………………………………………………………………………（）1绪论1.1国内外摊铺机技术现状与发展方向当今世界有八大摊铺机制造商：ABG 、VOGELE、BLAW-KNOX、DYNAPAC、DEMAG、MARINI、CATERPILLAR公司。
沥青混凝土摊铺机行走液压系统的智能控制应用与分析我国现代交通行业发展较为迅速，使得国内的交通网络越来越发达。
而公路的质量和使用寿命则与建筑过程中混凝土和沥青的铺设有着重要的关联，而这也成为了现代公路交通施工行业主要的竞争手段之一。
本文即是对沥青混凝土摊铺机行走液压系统的智能控制系统进行研究，探讨了摊铺机行走液压系统的基本结构，并以模糊控制理论为基础设置液压智能控制系统，以期能为相关工作提供参考。
标签：沥青混凝土摊铺机；行走液压系统；基本结构；智能控制系统；模糊控制理论0 引言现代沥青混凝土摊铺机本身是一种机、电、液系統一体化的施工机械，目前我国国内应用的摊铺机均为全液压驱动。
而随着21世纪电子科技的不断进步，使得电子智能控制系统的应用范围越来越广，对于各种系统之间的转换控制也越来越灵活，而这也使得电-液智能控制系统在摊铺机领域当中被广泛地应用。
目前国外已经实现了摊铺机行走液压系统的智能化发展，但这一技术在我国国内仍处于起步阶段，需要不断进行学习和革新。
1 沥青混凝土摊铺机行走液压系统的基本结构沥青混凝土摊铺机主要是将沥青或混凝土材料摊铺在公路施工面上，采用的是恒速摊铺作业。
在实际应用过程中，由于负载改变、送料速度变化、油温上升等因素都会导致摊铺机的运行速度改变，使得摊铺平面发生变化，影响路面的整体质量，因此，摊铺机的各结构之间的配合和系统的控制就显得非常重要。
1.1 行走液压泵行走液压泵是摊铺机的主要动力来源，其主要是利用发动机燃烧过程中所产生的热能和动能，将这些能量转化为压力能，向液压系统内提供压力油，进而推动机械进行运转。
1.2 行走液压马达该马达属于两档交变马达，是将压力油所提供的压力能转化为机械动能的重要结构，通过传动轴的带动，使得机械产生了行驶的动力，并将动力附加在驱动链轮上，实现了机械的整体运动。
1.3 电液伺服阀电液伺服阀是整个液压动力控制系统当中的关键元件。
当液压系统的负载压差达到一定程度时，电液伺服阀输出压力油流量和电流量呈正相关，如果输入的电流是反向的，那么压力油的输出也必然是反向的。
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。
发动机通过分动箱驱动两个独立的液压泵，左右行走履带由液压马达驱动使其前进[6]。
摊铺机一般由一台电比例控制变量柱塞双联泵和两台电气两点变量柱塞马达组成的相互独立的两套闭式系统，每个马达分别与行驶减速机相连，减速机带有湿式、多片、盘式制动器，用于机器的停车制动。
通过摊铺机的这些行驶组件，摊铺机可实现自由前进、后退、转向及停车制动。
履带行走的液压系统，它采用比例电磁铁控制液压泵和马达斜盘角度，控制器通过控制系统流量，实现行驶速度的控制，原理框图如图1所示。
摊铺机前进、倒退、停车制动功能的实现由操作手柄完成，操作手柄在前进位或倒退位时，整机实现前进或倒退；在中位时实现停车制动；摊铺机行驶速度由速度电位器来调节，转向则是通过操作台上转向电位器来实现。
1.2 行走控制系统恒速行驶控制设计摊铺机行走分高、低速2档，选择摊铺（工作状态，速度较慢）和转场2种工况。
（1）行驶档——开环控制变量泵为电动排量控制轴向柱塞泵，通过比例伺服阀改变变量泵斜盘倾角来控制供给液压马达的排量，以此来调节液压马达的转速。
这种控制方式为开环控制，如图2所示。
开环控制是针对摊铺机转场时使用的，对速度恒定要求不高，普通的开环控制即可满足要求（2）摊铺档—闭环控制常规闭环控制如图3所示，在开环速度控制的基础上，在马达输出轴上增加速度传感器，将液压马达转速进行反馈，构成闭环控制系统。
速度反馈信号与指令信号差值经控制器运算后加到变量伺服机构的输入端，液压泵的排量向减小速度误差的方向变化，保持速度恒定。
这种控制方式能大大提高速度调节的精确性，保证行驶速度恒定。
为保证路面摊铺质量，摊铺作业过程中摊铺机应以恒速平稳行驶。
因摊铺机行驶推进系统的负载变化，送料的不均匀性以及发动机降速等原因都会造成摊铺行驶过程中速度的波动。
在摊铺行驶状态下如何保持摊铺直线行走、速度恒定变的尤其重要。
目前摊铺机行走系统控制方法主要采用PID控制。
PID控制由于算法简单，在控制系统中得到了广泛的应用。
采用PID时，Kp用于提高系统响应速度，调节系统控制精度，过大则导致系统不稳定，过小则导致系统响应速度缓慢；Ki 用于消除系统稳态误差，过大则会导致积分饱和，超调量较大，过小则无法起到相应作用；Kd有助于于提高系统的动态性能。
但PID控制依赖被控对象的精确数学模型，由于摊铺机液压伺服系统多为非线性、时变复杂系统，参数变化大，PID参数确定困难。
若单纯采用固定参数的常规PID控制则不能满足在不同偏差下系统对PID参数自整定的要求，控制器对运行工况的适应性差，从而影响其控制效果。
模糊控制不依赖于被控制对象精确的数学模型，动态性能好、受系统参数变化的影响小，但稳态精度不高[7-8]。
本文将变论域的思想引入到模糊控制器中，该模糊控制器在摊铺机行走电液比例控制中，能够克服系统固有的非线性、参数不确定性及外界干扰的影响，具有响应快、精度高、自适应鲁棒性强的特点，提高了摊铺机的直线、恒速行走控制效果。
2 变论域模糊PID控制1995年李洪兴等对模糊控制器的数学本质进行了分析，并于1997年提出“可变论域”的思想[11]。
在规则不变的前提下，论域随着误差变小而收缩（亦可随着误差增大而膨胀）。
以单输入单输出为例，设系统误差e的论域为[-E，E]，输出论域为U=[-U，U]，模糊划分形式为和（1≤i≤n），分别是输入论域E和输出论域U的模糊划分，模糊控制规则可以表示成为：If e is ，then u is ，（1≤i≤n）变论域是指输入论域E和输出论域U可以随着系统误差e和控制输出u的变化而自动变化，即：E（e）=[-α（e）E，α（e）E] ，U（u）= [-β（e）U，β（e）U] ；α（e）和β（e）分别为论域E和U的伸缩因子，相对于变论域，原来的论域E和U称为初始论域，论域伸缩了，其上的模糊语言值的隶属函数也随之伸缩。
见图4，输入论域E通过“伸缩”因子α（e）变换为[-α（e）E，α（e）E]，其中α（e）为误差变量e的连续函数，α。
伸缩因子为：通过伸缩因子α（e）的调节，模糊控制器能够根据输入系统误差e的不同，动态地确定输入、输出论域上的模糊语言值，以达到精确高效控制的目的。
这种可变论域的模糊控制器的控制效果大大改善，实时性好，精度高。
基于变论域的思想，可以设计变论域模糊PID控制器，如下图所示：设误差E、误差变化率EC的模糊子集为E=EC={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，子集中元素分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。
误差E的论域为E（e）=[-α1（e）E，α1（e）E]，误差变化率EC的论域为EC （e）=[-α2（e）E，α2（e）E]，其中α1（e），α2（e）分别为误差及误差变化率论域的伸缩因子。
基于变论域模糊推理的PID参数自整定，首先找出PID三个参数KP，KI，KD与偏差E和偏差变化率EC之间的模糊关系，在控制过程中不断检测E和EC，再根据模糊控制原理来对三个参数进行在线修改，以满足不同E和EC对控制器参数的不同要求，从而满足被控对象自适应要求。
KP，KI，KD可进行如下自适应校正：3 系统仿真设计建立摊铺机行驶驱动系统的数学模型，摊铺机行驶系统传递函数方框图如图所示：SRP95摊铺机采用的是24V（4-10bar），控制电流为225mA-410mA。
采用如图5所示的变论域模糊PID控制方案，其中：Kp，Ki，Kd采用式（3）（4）（5）的形，此处速度偏差e的基本域为[-0.6，0.6]，利用扩充响应曲线法求出的PID 整定参数可以确定Kp、Ki、Kd的大致变化范围，Kp变化范围为[0.2，0.8]，Ki 变化范围为[0.01，0.07]，Kd变化范围为[0.2，0.6]。
对于伸缩因子：确定模型的参数后，在MATLAB环境中对本文控制方案进行仿真，设摊铺状态行驶速度要求控制在18米/分即0.3米/秒，对比分析传统PID控制策略和本文的复合控制方案。
通过对比分析可以发现本文采用的控制方法在响应时间和超调方面明显优于传统PID控制方法。
综上所述，本文提出了摊铺机摊铺档下恒速摊铺中的变论域模糊控制方案，在设计过程中，根据变论域模糊控制的优点结合PID控制的优点构造了变论域模糊PID控制器，仿真实验表明利用这类变论域模糊PID控制器控制摊铺机摊铺状态下的恒速行驶效果较好，能够较快的达到稳定效果，对于该控制器的实际应用仍需要进一步的研究。
4 结语恒速控制是摊铺机行驶系统控制最为关键的技术之一，常规的PID闭环控制在普通的摊铺机中应用较广，然而随着经济发展，高等级的高速路对摊铺机提出了更高的要求，本文提出的方案可以有效的提高摊铺机直线恒速的性能，为道路摊铺质量的提高提供了重要的技术支持。
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