[发明专利]一种基于UWB测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统

摘要

本发明公开了一种基于UWB测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统，通过UWB技术实时测量加热机、铣刨机、复拌机行进速度，并以铣刨机工作路面温度为参考，计算当前机组最优行进速度，从而对整套机组进行协同优化速度调控。本系统基于UWB技术得到机组行进速度值，测量精度高，同时采用模块化设计思想，加热机/复拌机数据采集装置、铣刨机数据采集装置体积小，可直接安放在各机组原有车载PLC控制箱中，极大地降低了便于操作实施，对就地热重铺机组进行速度测量和调控具有重要意义。

主权项

1.一种基于UWB测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统，其特征在于，包括安装于加热机的加热机数据采集装置和加热机MCU主控器、安装于复拌机的复拌机数据采集装置和复拌机MCU主控器、安装于铣刨机的铣刨机数据采集装置和铣刨机MCU主控器，以及置于机组最前端的带有速度测量功能的移动机器人数据采集装置和移动机器人MCU主控器；所述移动机器人数据采集装置用于测量所述加热机、所述复拌机以及所述铣刨机的实时行驶速度，包括：第三电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述移动机器人数据采集装置内其他模块和所述移动机器人MCU主控器供电；第三RS485模块，用于在线调试移动机器人MCU主控器；第三无线模块，负责将测得的速度信息发送给所述加热机MCU主控器、所述复拌机MCU主控器和所述铣刨机MCU主控器；第三UWB模块，直接测得所述加热机、所述复拌机和所述铣刨机与所述移动机器人之间的距离；所述移动机器人MCU主控器用于每间隔一端时间获得所述加热机、所述复拌机和所述铣刨机与所述移动机器人的前进距离，并计算实时行进速度；所述加热机数据采集装置和所述复拌机数据采集装置各自包括：第一电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述加热机数据采集装置内其他模块、所述加热机MCU主控器和所述复拌机数据采集装置内其他模块、所述复拌机MCU主控器供电；第一显示模块，负责显示当前所述加热机和复拌机的实时行进速度以及所述铣刨机MCU主控器发送的最优行进速度；第一无线模块，用于与所述铣刨机MCU主控器通信；第一RS485模块，用于在线调试加热机MCU主控器和复拌机MCU主控器；第一UWB模块，用于与所述移动机器人通信，配合所述移动机器人第三UWB模块完成加热机行进速度测量；所述加热机MCU主控器和所述复拌机MCU主控器负责所述第一显示模块、所述第一无线模块、所述第一RS485模块和所述第一UWB模块的任务调度；所述铣刨机主数据采集装置包括：第二电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述铣刨机数据采集装置内其他模块和所述铣刨机MCU主控器供电；第二RS485模块，用于在线调试铣刨机MCU主控器；温度采集模块，负责采集当前路面温度；信号调理模块，对采集到的温度信号进行平滑滤波处理；第二UWB模块，用于与所述移动机器人通信，配合所述移动机器人第三UWB模块完成加热机行进速度测量；将最优行进速度发送至所述加热机MCU主控器和所述复拌机MCU主控器；协同优化调控模块，获取各个加热机、复拌机以及铣刨机的实时行驶速度，以及当前路面温度、设定施工温度后，通过模糊自适应速度协同优化控制算法实时计算加热机、复拌机以及铣刨机各机组的最优行进速度；第二无线模块，完成与所述加热机和铣刨机MCU主控器之间的通信；第二显示模块，负责所述铣刨机的实时行进速度、所述最优行进速度、所述当前路面温度、设定施工温度；所述铣刨机MCU主控器，负责所述第二显示模块、所述第二无线模块、所述第二RS485模块、所述第二UWB模块和所述协同优化调控模块的任务调度；其中，所述模糊自适应速度协同优化控制算法：以铣刨机设定温度值T_s和当前路面温度T_m的差值△T作为模糊自适应控制器的一个输入参数，以铣刨机当前的行进速度V_x作为另外一个输入参数，模糊自适应控制器的输出是下一时刻行进速度的调整值△V；当路面温度T_m低于设定温度T_s时，输出速度调整值△V为负值，应降低机组行进速度；当路面温度T_m高于设定温度T_s时，输出速度调整值△V为正值，应提高机组行进速度；具体如下：式(1)中为了避免累加之后速度出现过大或者过小的情况，利用V_x的论域为[4m/min，6m/min]作为对调整后的速度进行限制；当模糊自适应速度协同优化控制算法计算出最优行进速度之后，将V_n通过无线通讯方式发送给其余各加热机、复拌机进行调控，通过比较当前行进速度与最优速度V_n之间的差值对下一时刻的速度进行调节，如增大速度、减小速度、保持不变；调控周期设定为40秒～3分钟。