[发明专利]基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法、系统及工程车辆有效
申请号: | 201911189629.4 | 申请日: | 2019-11-28 |
公开(公告)号: | CN110847270B | 公开(公告)日: | 2021-08-06 |
发明(设计)人: | 王兵;王选卓;王刚;卢相安 | 申请(专利权)人: | 徐州徐工基础工程机械有限公司 |
主分类号: | E02F5/02 | 分类号: | E02F5/02;E02F5/14 |
代理公司: | 徐州市三联专利事务所 32220 | 代理人: | 董开龙 |
地址: | 221004 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 mimo 算法 双轮 自动 进给 控制 方法 系统 工程 车辆 | ||
1.基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于:
通过速度控制模块主导控制双轮铣自动进给的下放速度,直接作用于执行器的流量阀信号,模块入口采用自动进给目标速度和实际速度的误差值;
通过速度解耦模块解决进给力对进给速度的扰动,模块入口采用自动进给目标速度和实际速度的误差值;
通过进给力控制模块控制双轮铣自动进给的对地力,模块入口接收进给力目标进给力和实际进给力误差值,通过闭环调控溢流阀,施工中实时调节;
通过进给力解耦模块解决自动进给速度变化对进给力的扰动,模块入口接收进给目标速度和实际速度误差值,数据计算后发送到溢流阀控制;
通过系统模块执行MIMO控制输出的流量阀控制信号和溢流阀控制信号,并通过模块内控制量到端口值的线性标定输出电流。
2.根据权利要求1所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,所述速度控制模块具体控制方法如下:
来自控制旋钮的目标设定值和系统模块前馈回来的速度差值通过误差过滤器后输入到比例环节和积分环节,最终输出值经过流量阀控制信号标定输出给出;
在上述过程中,误差过滤器的作用一是为特定速度下设定死区,防止在速度误差满足需求情况下的频繁调节,二是为等待对地力进入稳定状态区间后对误差值进行放行;比例环节使得输出值和输入误差成正比;积分环节用以消除静态误差。
3.根据权利要求1所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,所述进给力控制模块具体控制方法如下:
进给力误差数据来自于旋钮设定目标对地力和后端系统模块给出的实际对地力计算值,比例环节和进给误差成正比例,在P调节过程中会出现稳态系统误差,此时积分环节作用于误差值在时间上的积分,随着时间的增长,积分项越来越大,这样即使误差很小也能随时间增长而逐渐消除,最终使得系统进入无稳态误差;微分环节与进给力误差值的微分成正比关系,因为系统惯性大有滞后环节已经铣轮转动有一定跳动和扫边情况,微分环节的存在在误差抑制上有一定的超前作用,在实际调节中有很好动态特性。
4.根据权利要求1所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,所述系统模块具体控制方法如下:
系统模块接收的流量阀控制信号来自速度控制模块和速度解耦模块输出信号叠加值,系统模块接收的溢流阀信号来自进给力控制模块和进给力解耦模块输出信号叠加值,流量阀控制信号和溢流阀控制信号通过模块的线性标定后输出到电控电流端口,系统模块内采集卷扬编码器数值换算出来进给速度进行数据回传,系统模块内采集销轴传感器数值换算出对地力进行数据回传。
5.根据权利要求4所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,系统模块内的实际数据采集和回传工作方法如下:
通过双轮铣上安装的销轴传感器采集信号换算出钢丝绳拉力,通过和刀架固定重量和浮力等因素的计算得到精准的实时对地压力数值,为MIMO算法提供控制数据,进给速度的数据收集实现来自于双轮铣前后卷扬安装的编码器,通过前后超高精度编码器数值的实时运算得出进给的精准速度。
6.根据权利要求4所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,系统模块中的流量阀信号和溢流阀信号控制工作方法如下:
接收自前段模块的溢流阀和流量阀控制信号,通过DA转换闭环输出到控制器管脚驱动溢流阀和流量比例阀,根据电流实际反馈值来调整输出到管脚的数值。
7.根据权利要求4所述的基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法,其特征在于,系统模块中的进给力和速度控制工作方法如下:
进给力调控优先级高于进给速度调节优先级,在进给力和进给速度同时设置要求下采用多路输入多输出控制算法解决多控制量之间的扰动问题。
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