吴国祥[1]2004年在《基于嵌入式微控制器的摊铺机控制系统研究与开发》文中指出论文介绍了摊铺机的一般概念与功能、应用情况。分析了摊铺机实际功能和对于控制系统功能的要求。通过对国内外摊铺机的技术现状的综合比较与分析,进行了摊铺机控制系统的总体设计、程序编制、试验调试、性能试验及实际摊铺作业。论文阐述了智能化控制系统的总体方案,实现了摊铺机恒速与直线行驶,平滑转向、挡位切换等性能要求,设计了系统参数监控、故障报警、中文显示及保养提示等功能,可以现场标定控制参数。同时系统兼有冗余的手动行驶控制,从而不因自动控制系统故障而影响摊铺机的正常使用。对于具体的行驶控制、数据监测报警、参数标定、CAN-BUS通讯以及显示等程序,进行了较详细论述,给出了相应的原理框图和流程图。该摊铺机控制系统的性能试验表明,系统实现了摊铺机行驶速度精确的闭环控制,各种控制功能实用、可靠,达到了预定目标,具有了工业化应用的条件。目前,该摊铺机控制系统已应用天津鼎盛工程机械产品WT系列型多功能摊铺机和YT系列型沥青混凝土摊铺机批量生产。基于本项目在控制功能的组合实现、超低速恒速控制以及中文显示等方面的独创性,已申请国家发明专利,申请号是:03130563.6,申请日是2003年11月7日,目前该发明专利已进入实审期。
李文[2]2007年在《摊铺机行驶系统嵌入式控制器的研究》文中提出沥青混凝土摊铺机是用来铺筑沥青混凝土路面的工程机械,是路面机械的主要机种之一,它将拌和好的沥青混合材料均匀地摊铺在路基或路面基层上,经初步振捣和整平,形成具有一定宽度、厚度、平整度及密实度的有效摊铺层。摊铺机是铺筑高等级公路及高速公路的必备设备。沥青混凝土摊铺机行驶系统控制器作为摊铺机的核心控制部件,其主要任务包括摊铺机的加速、减速、前进、后退以及转弯等车体的方向与速度自动控制,不仅能实现摊铺机行驶控制,而且对提高其行驶性能、提高施工自动化程度、改善路面施工质量非常关键。因此,对沥青混凝土摊铺机行驶控制系统的研究具有十分重要理论意义,且具有非常实在的工程应用价值和广泛的市场前景。本文通过全面了解摊铺机行驶控制系统的现状、功能目标与控制需求,深入研究分析其重要环节和系统的特性以及各环节与系统之间的相互关系,对摊铺机液压行驶驱动系统及其控制方式进行了详细分析,提出了具体的控制方案,实现摊铺机的加速、减速、前进、后退以及转弯等车体的方向与速度自动控制。通过对速度曲线特点进行了分析,重点研究恒速控制技术,因为速度的偏差直接影响着道路路面的平整度,而路面平整度是摊铺工程质量最重要的技术指标。针对摊铺机液压伺服系统具有非线性、时变性的特点,用模糊控制算法抑制各种非线性因素对被控对象的影响,同时用传统的PID控制算法进一步改善系统的稳态性能。结合两者的优点,将PID和FuzzyControl引入摊铺机行驶系统控制器中;同时为了解决摊铺机行驶系统控制器PID参数整定困难、控制结果出现较大的振荡和超调以及在不同工况下参数整定烦琐等问题,提出一种基于混沌变量的摊铺机控制器PID参数优化方案。综合应用模糊控制、混沌优化控制等智能控制技术,研究摊铺机行驶控制系统的智能控制策略和高效实时性强的智能控制算法,分别采用PID控制算法和模糊自适应PID算法以及混沌优化算法相结合的方法进行控制,通过软件算法及其补偿作用改善控制系统的性能,达到作业工况下的恒速控制的目的。结合摊铺机行驶系统的功能要求及LPC2138的特点,基于高性能、低功耗的32位微控制器LPC2138完成了控制器的硬件设计,该数字控制器是一个以嵌入式芯片ARM为核心的控制系统,硬件设计主要包括:总体结构、LPC2138微控制器、模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、PWM输出模块、通信及电源模块。以μc/os-Ⅱ操作系统为系统应用软件载体,采用模块化软件设计结构,基于ADS1.2平台完成了控制器的各功能模块的软件设计,增强控制系统的实时性、稳定性和可靠性。利用MatLab软件对行驶驱动电液控制系统数学模型进行了程序及模块化仿真分析,并进行了模拟实验,结果表明:Fuzzy-PID控制明显提高了系统的动态性能和稳态精度,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性,效果要优于传统的PID控制;混沌优化算法实现简单,优化效率高,鲁棒性强,快速有效地实现了PID参数的全局优化整定,控制结果具有稳定、超调小、响应快、调节时间短的优点。通过仿真研究和模拟实验,证明了研究分析的正确性和设计的合理性,满足工程需要。
阮炜[3]2005年在《基于嵌入式Linux的移动工程机械通信终端的设计与实现》文中研究说明本文的工作是由徐州工程机械集团、东南大学、清华大学、重庆交通学院等单位共同承担的国家863基金项目“机群智能化工程机械”研究的一个重要部分,这是因为智能化工程机械实现机群化的前提是移动的工程机械与监控中心实现信息共享。本文首先介绍了机群智能化工程机械概念及研究现状,详细分析了施工现场环境及各种工程机械的信息需求,针对这些信息需求和工程机械的不同特点,设计了通信网络总体架构,选定了各种工程机械车载终端与控制中心的通信方式。根据工程机械施工的特点,文章选定了基于嵌入式系统的硬件方案,进行了方案的论证、设备选型、设计与实现,完成了搭载嵌入式GSM模块、嵌入式GPS模块和电源供电模块的电路板设计。最终实现了基于Linux嵌入式系统的车载CAN/GPS/WLAN/GSM无线通信的通信终端。接着,文章给出了施工现场的无线局域网的网络架构,并且给出了无线局域网络通信编程的实现过程。然后,通过对CAN信息和GPS定位信息格式进行深入研究,完成了CAN总线的状态信息和GPS定位信息的获取,并将获取到的数据封装成TCP数据包,最后通过无线局域网发送,由控制中心接收并且存储至数据库。由于无线局域网覆盖范围小、需要架设网络,通信终端又采用了现有的无线广域网络的两种通信方式:基于短消息和基于GPRS。对于短消息方式,根据短消息数据包的格式要求,将获取到的CAN信息和GPS定位信息,封装至PDU,使用AT指令集,通过GSM Modem发送。对于GPRS方式,给出了组网方式,利用PPP协议,在Linux系统上实现了GPRS通信。然后,通过实验比较了GPRS和短消息之间的通信量以及费率上的差异。最后,文章设计了在GPRS网络下穿越防火墙以及反向控制通信终端的通信方法。
李青松[4]2010年在《基于工程机械监控显示器的QT4移植及开发研究》文中指出随着国家城市化进程的加快,以及国家新一轮的基础设施的兴建,工程机械的市场也日益增大。为了提高工程机械产品的安全性和稳定性,研究以电子信息技术、计算机技术等高新技术为核心的工程机械产品,成了工程机械厂商和科研单位的重要议题。本文研究的采用Qt开发工程机械监控显示器的应用程序来对工程机械实现监控和诊断,就是上述议题的一个重要内容。本文通过对常见嵌入式软硬件系统的对比分析,选用了具有CAN总线、RS232/485接口的硬件平台UP-EM4000-PXA270,移植性好的图形用户界面应用软件Qt4,作为监控显示器的开发基础。为了实现Qt4/E库文件在硬件平台上的移植,建立了Linux系统下的交叉编译器,完成了Qt4/E的编译。同时,采用集成了Cygwin和Qt4的HMI_developer软件作为Qt4应用程序上位机开发环境,解释了Qt4基于信号和槽的开发机制。根据对依靠CAN总线或RS232/485通讯的工程机械智能监控系统的分析,给出了工程机械监控显示器监控和诊断系统的图形用户界面应用程序的详尽设计方案。由于设计应用程序的需要,运用Qt4开发了适合工程机械用的插件,并使用了Qt4数据库模块。文中以用来指示工程机械水平情况的水平插件(position)说明了Qt4插件的开发过程,以设计密码系统说明了Qt4的数据库技术。最后,通过对摊铺机监控和诊断系统的分析,采用Qt4完成了摊铺机监控显示器的GUI图形用户界面应用程序的设计和实现。
李文, 罗恩韬, 林华[5]2009年在《μC/OS-Ⅱ在摊铺机行驶测控器上的移植应用》文中指出根据基于嵌入式处理器LPC2138摊铺机行驶系统数字控制器测控模块的硬件,论文研究了源代码公开的实时操作系统μC/OS-Ⅱ在此嵌入式微处理器上的移植,并通过模拟行驶测控现场多任务工作环境进行运行测试,结果表明系统稳定可靠,实时性能指标达到控制要求,增强了测控模块的实时处理能力。
王思明[6]2006年在《基于分层递阶控制的智能机群技术研究》文中研究说明未来几年我国将处在基础设施大规模建设阶段，工程机械智能化有着非常重要的意义，工程机械智能化机群应用了最前沿的先进技术，代表了当今工程机械技术和施工技术发展的最高水平。目前国内外已开始了工程机械作业的机群智能化研究，并有了相应的初级产品。分层递阶控制遵循精度随智能的降低而提高的原则，而多智能主体技术是人工智能领域的研究热点，本论文是在现在最新研究成果的基础上，结合分层递阶控制和多智能体技术，将基于智能体的分层递阶控制应用于机群智能化上，不同层次上的工程机械智能体完成特定的任务，并设计了适用于智能机群施工的人机协作决策智能体和人机协作执行智能体。本论文的主要工作如下：(1)分别论述了分层递阶控制与智能体理论，在智能控制系统分层递阶结构的基础上，将分层递阶控制和智能体结合，并将智能体作为各级的智能控制的实现。从而构成多智能体的分层、分布式主从协调机制，并构建了其智能体；(2)在机群的分层体系结构基础上，将基于智能体分层递阶控制应用于机群智能化上，分层递阶控制的层次对应于机群相应的功能层，有利于不同的层次上发挥自己的特长；(3)在人机协作的基础上，确立了人机结合的智能体，并构建了人机决策智能体与人机执行智能体，人与机器协同工作，以获得机群系统的最高效益和最佳效果。并论述了机群智能化的一般实现方案；(4)针对道岔铺换机群中存在的自动化、智能化水平低，人员工作强度大等缺点，提出了基于智能体的分层递阶智能控制在道岔铺换机群上的实施方案，包括整体控制方案的制定，以及单机智能体化方案、中央决策智能体的实施方案和无线通讯系统实施方案的实现。
马鹏宇[7]2005年在《ARM嵌入式微处理器在铣刨机数控系统中的应用研究》文中研究指明本文通过对铣刨机的功能、使用性能、行走系统功率的影响因素与铣刨作业的功率影响因素以及二者之间的关系进行分析,提出了具体的控制方案及控制目标,并对ARM嵌入式微处理器用于铣刨机数控系统的可行性进行了探讨。根据数字调速系统、自功率系统、铣刨机工作状态参数采集显示以及ARM嵌入式系统的具体要求,应用嵌入式系统的硬件/软件协同设计技术完成了控制系统的硬件与软件设计工作。最后将该控制系统进行了室内和室外实验,实验证明该控制系统技术可行合理、使用可靠。
宋奎超[8]2006年在《工程机械智能通信终端的研制》文中研究表明本文主要论述了工程机械的定位监控系统的重要组成部分-工程机械智能通信终端的设计。工程机械的定位监控系统是集成了当今先进GPS定位技术、无线局域网、GSM/GPRS无线通信、计算机网络通信,GIS、及MIS等于一身的高技术产品。其工作原理是利用车载移动定位通信终端,采集移动工程机械的定位信息(GPS信息)和状态信息,通过覆盖范围极广、技术成熟可靠的GSM/GPRS无线通信网络发送到监控中心,处理后插入服务器数据库,然后由定位监控软件在地图上实时标定目标的位置或跟踪目标的移动轨迹;同时其状态信息(与历史数据)和厂方的技术资料等信息一起构成每台工程机械的完整档案,由监控系统的MIS子系统集中管理。本文首先介绍了工程机械的定位监控系统的国内外研究现状,分析了本系统应用的必要性,然后详细分析了工程机械智能通信终端的功能需求和需要达到的性能指标,根据这些需求信息进行了系统的总体设计。接着本文给出了终端的硬件设计及实现,从硬件电路的需求分析到器件的选择以及各部分具体电路设计及实现。硬件电路以AT89C55WD微控制器为核心,根据功能需求设计了外围电路,包括存储器、实时时钟、接口电路、CAN总线接口、RS-232接口、GPS模块接口、GSM模块接口、开关量模拟量采集等。同时,也提出了一些硬件电路的抗干扰措施。另外,在本节中较详细介绍了终端自断电源的原理和控制方式,在车载终端应用方面有其独创性。接下来给出了终端的软件设计及实现。首先介绍了各种数据格式以及短消息PDU格式,接着详细介绍各个软件功能子模块的实现,包括GPS数据接收和处理、短消息的接收和发送、CAN数据的接收和发送,以及做了一些通过GPRS方式的初步通信试验,最后对软件设计可靠性和调试中的问题做了一些分析。最后对下一步的工作提出了一些见解,以及该终端今后往智能化方向发展提出了一些设想。
王文博[9]2014年在《沥青路面冷再生机控制系统设计》文中指出随着国家节能降耗，走可持续发展之路政策的出台，道路施工中的沥青路面冷再生技术得到了广泛应用，冷再生机作为再生技术的核心施工设备，因其结构复杂、功能多、自动控制要求高，一直以来都被视为再生技术应用中的瓶颈，尤其是智能化控制方面还有待提高。这样就有必要对沥青路面冷再生机控制系统进行整体开发设计。本论文主要研究的是路面冷再生机自动控制系统。通过收集、比较、分析了国内外冷再生机的性能参数、技术特点等，阐述了国内外冷再生机的发展状况，并给出了冷再生机的一般定义、组成结构和控制功能。通过分析冷再生机施工工艺过程，提出了控制系统功能需求和控制系统原理，根据功能要求及原理进行了冷再生机控制系统的总体方案设计、硬件配置、程序设计和应用实例分析。在冷再生机系统设计方面，完成了发动机控制系统方案、行走控制系统方案、转向控制系统方案、再生剂喷洒控制系统方案、冷却风扇控制系统方案和辅助装置控制系统方案。在硬件设计方面，给出了基于CAN总线通信技术的冷再生机全数字网络控制系统方案，完成了智能控制器、人机界面和坡度控制器的硬件设计，并对控制器进行了针脚分配。在软件设计方面，给出了冷再生机控制系统的主程序结构，设计完成了行走控制程序流程、喷洒控制程序流程、转向控制程序流程和通讯显示系统程序流程，并给出了相关流程图。在应用实例分析方面，介绍了ZBL2500型冷再生机的各项控制功能，通过城市道路改造和乡村道路改造的再生施工工业性考核试验过程分析，验证了控制系统的可行性。冷再生机控制系统的性能试验表明，冷再生机的各控制单元功能完备、控制简便、故障率低，达到了设计要求，可以进行批量生产。目前，该冷再生机控制系统已经应用在鼎盛天工工程机械有限公司的ZBL2500型冷再生机上，并已经量产。
马鹏宇[10]2008年在《冷铣刨机功率自适应控制系统研究》文中研究指明本文结合陕西省自然科学基金资助项目“连续行走作业机械功率自适应控制系统模型研究”(2007E221),针对目前一些冷铣刨机行走作业功率控制主要凭司机经验人工控制造成了铣刨机的发动机功率利用率低、生产率不高及能耗比较大的使用情况,提出了“冷铣刨机功率自适应控制系统研究”的课题。本文所研究的功率自适应控制系统主要由叁个子系统组成,一是最大功率或者最大生产率自适应控制子系统,该功能主要满足发动机油门固定在最大位置,当外负荷的干扰超过控制器的设定值时对机器的作业速度进行控制,从而使发动机转速平稳并保持额定功率输出或者使机器能在最大生产率下工作;二是行走机构滑转功率自适应控制系统,当机器在大负荷的工况下作业时其行走机构的阻力非常大,此时一味的追求高生产率可能会使机器的滑转率迅速增加,虽然此时能够使发动机在额定工况下工作,但是这时机器的轮胎磨损严重,滑转功率损失增加,并且其作业速度并没有明显的增加,在此种工况下通过滑转功率自适应控制系统将铣刨机行走机构的滑转率控制在最佳滑转率上,以提高机器的生产率,降低机器的功率损失;叁是发动机变功率自适应控制子系统,当冷铣刨机在小负荷下工作时,面临着即使把行走变量泵的排量加到最大,其发动机的功率仍然得不到充分利用的工况。此时还把发动机油门固定在最大位置势必会增加燃油的消耗,此种工况下由发动机变功率控制子系统完成发动机的油门开度控制,使发动机输出功率与机器实际消耗的功率相匹配,以减小油耗。由上述内容可以看出,“冷铣刨机功率自适应控制系统研究”课题旨在采用自适应控制的理论、方法和技术对铣刨机消耗的功率进行自动控制,充分发挥机器的装机功率,提高功率利用率,降低功率消耗和功率损失,充分发挥机器能力和提高生产率以及作业效率,提高机器的可靠性和寿命,降低机器的燃油消耗。本文以冷铣刨机功率自适应控制系统为研究对象,对系统进行了数学建模、硬件设计、软件设计、系统仿真和样机试验等研究工作,主要研究工作如下:1.通过查阅大量的国内外文献,总结了冷铣刨机的技术发展和机电一体化过程,分析了机器功率自适应的发展历程,介绍了目前国内外冷铣刨机的控制方式和相关产品,分析了国产小型冷铣刨机的功率控制技术研究与应用现状。进而提出了在冷铣刨机功率自适应控制的过程中,不仅要考虑发动机输出功率的控制,同时也要考虑机器作业过程中行走机构滑转率和发动机油门开度控制的研究方案。2.对冷铣刨机功率自适应控制理论及原理进行了系统地分析。详细阐述了本文所研究功率自适应的控制原理及理论依据,分析了冷铣刨机发动机、作业装置及行走机构所消耗功率的影响因素,提出了以铣刨机作业速度作为主控参数的结论;并分析了功率自适应控制对已有冷铣刨机功率使用的影响。在回顾传统性能参数匹配的基础上,对功率自适应控制系统对冷铣刨机传统性能参数匹配的影响进行阐述和理论证明。3.冷铣刨机功率自适应控制系统的设计和系统实时运行必须以一定的系统模型为基础,论文利用理论分析和参考相关试验数据相结合的方法,推导、建立了冷铣刨机整机系统的数学模型,主要包括发动机的模型、行走机构的模型、作业装置的模型、油门执行器模型等。根据对模型的仿真表明该模型有着良好的动静态性能,能够对铣刨机的作业过程进行相关仿真研究。4.系统研究了冷铣刨机功率自适应控制系统的各个功能模块,文中根据铣刨机的作业特性,分别阐述了各个功能模块的工作原理,重点阐述了功率控制、油门开度控制及行走机构滑转率控制的电路工作原理。并对相应功能模块的控制电路进行了设计,对各电路中的电器元件选择进行了介绍。室内调试的结果表明该设计能够满足功率自适应的功能要求。5.结合所建立的冷铣刨机整机数学模型,对传统的PID控制及其控制效果进行简单介绍,并对近年来流行的几种人工智能控制算法进行了比较,重点对模型参考模糊自适应控制与单神经元自适应控制进行了研究,并给出了这几种控制算法应用于本系统的仿真结果。根据对各种控制算法优缺点的比较及冷铣刨机控制的需要,选择了模型参考单神经元自适应控制算法。在研究控制算法的基础上,对冷铣刨机功率自适应控制主要模块的控制策略进行了研究,并给出了软件设计的流程图,提出了冷铣刨机作业过程中发动机油门开度、滑转率及功率自适应叁者的联合控制策略。6.基于冷铣刨机的系统结构及参数配置,利用本文研究的控制策略及控制算法,设计开发了具有实际应用价值的功率自适应控制系统。7.对功率自适应控制系统进行了现场试验,试验结果表明:全功率自适应控制系统能够满足作业的需要,并对机器的生产率产生显着影响,试验结果与铣刨机功率自适应控制的原理相吻合。使用功率自适应控制前发动机要么出现轻载要么会出现过载的情况,这使发动机的功率很难充分发挥;使用功率自适应控制系统后,铣刨机完成起步后发动机大部分时间能够工作在额定工况附近;使用功率自适应控制系统后,铣刨机的作业速度亦即生产率得到提升。在铣深4cm时提升了4.1%,在铣深为8cm时提升13.3%,而在铣刨深度为12cm时提升了43.9%之多。这说明所研究的功率自适应控制系统能够用于提升机器的作业效率,与仿真中的负荷越大生产率提升越显着的结论一致。
参考文献：
[1]. 基于嵌入式微控制器的摊铺机控制系统研究与开发[D]. 吴国祥. 天津大学. 2004
[2]. 摊铺机行驶系统嵌入式控制器的研究[D]. 李文. 湖南科技大学. 2007
[3]. 基于嵌入式Linux的移动工程机械通信终端的设计与实现[D]. 阮炜. 东南大学. 2005
[4]. 基于工程机械监控显示器的QT4移植及开发研究[D]. 李青松. 北京邮电大学. 2010
[5]. μC/OS-Ⅱ在摊铺机行驶测控器上的移植应用[J]. 李文, 罗恩韬, 林华. 计算机与信息技术. 2009
[6]. 基于分层递阶控制的智能机群技术研究[D]. 王思明. 西南交通大学. 2006
[7]. ARM嵌入式微处理器在铣刨机数控系统中的应用研究[D]. 马鹏宇. 长安大学. 2005
[8]. 工程机械智能通信终端的研制[D]. 宋奎超. 东南大学. 2006
[9]. 沥青路面冷再生机控制系统设计[D]. 王文博. 吉林大学. 2014
[10]. 冷铣刨机功率自适应控制系统研究[D]. 马鹏宇. 长安大学. 2008
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