[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

说明书

本发明公开了基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法、系统及工程车辆，控制系统包括用于双轮铣自动进给速度主导控制的速度控制模块，用于解决速度被扰动的速度解耦模块，该模块接收进给力误差值信号判断实际工况，并给出速度调节的次因子，还包括用于双轮铣自动进给力控制模块和进给解耦模块，用于作用双轮铣机器实体的系统模块。本发明以进给力和进给速度双闭环为主逻辑并创新性的采用MIMO特有的解耦模块思路解决进给速度和进给力两者调节的相互扰动和震荡问题，现场施工测试效果良好，满足双轮铣自动进给的实际需求。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种双轮铣槽机自动进给控制方法。

背景技术

双轮铣槽机是一种适合基础工程中成槽作业的大型基础工程施工机械设备，双轮铣为液压式操作机械，主要工作装置为一个高12米、重30吨带有液压和电气控制系统的钢制框架，下部装有两个液压马达带动铣轮低速转动，切削下面的泥土和岩石，利用中间的泥浆泵不断把土，碎石和泥浆泵送到泥浆筛分系统，铣轮刀架四面均装有纠偏用液压纠偏推板，铣刀架通过卷扬钢丝绳自动进给下放，自动进给工况在双轮铣的整个施工周期中占比最大，自动进给拉力和速度直接决定施工效率和施工质量，故自动进给控制技术尤为关键。

目前双轮铣槽机自动进给控制，为直接开环控制，对地力难以控制，然而复杂地层下对地力的选择决定了铣轮效率，原有系统无法满足需求。另一方面，原自动进给控制状态无法做到抓斗机械施工后续的双轮铣慢速小对地力修边铣削施工。

发明内容

本发明提供一种基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法，以实现双轮铣自动进给的对地力稳定控制和进给速度精准控制。

本发明按以下技术方案实现：

基于MIMO算法的双轮铣自动进给控制方法，该控制方法如下：

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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，所述系统模块具体控制方法如下：