Модель процесса управления скоростью движения катка Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскце чтения

А -

—

у — -0.004х2 + 0.127х + 0.10 5

RJ = 0,936

♦ - -

О 5 10 15 20 25

Длима перемещения асфальтоукладчика L, м

Рис. 2. Зависимость высоты неровности дорожного основания от длины перемещения асфальтоукладчика

A. P. Prokopiev, R. T. Emelyanov, T. N. Polyakov, S. V. Shilkin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk REGULATION OF AN ANGLE OF ATTACK OF AN ASPHALT SPREADER

Technology of the device of the road basis cause: a look, and type of a shchebenochno-sand mix, methods of laying of a mix in the road cloth, applied means of mechanization. The asphalt spreaders having advantage regarding ensuring ofpreliminary consolidation with the subsequent final consolidation by a skating rink are applied to distribution of a shchebenochno-sand mix

© Прокопьев А. П., Емельянов Р. Т., Поляков Т. Н., Шилкин С. В., 2012

УДК 625.084/085:625.855.3

А. П. Прокопьев, В. И. Иванчура, Р. Т. Емельянов, Т. Н. Поляков Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ КАТКА

Рассмотрена математическая модель, в терминах переменных состояния описывающая процесс управления скоростью движения асфальтового вибрационного катка с учетом динамики гидрообъемной трансмиссии.

Разработка регулятора для управления режимами дорожного катка связана с особенностями уплотняемой среды. Асфальтобетонная смесь является упруго-вязкопластической средой с изменяющимися во времени параметрами при уплотняющем воздействии на нее, т. е. характеризуется как стохастическая динамическая система.

Точное математическое описание уплотняемой среды представляет собой задачу повышенной сложности. При разработке нечеткого регулятора учитываются следующие параметры: температура смеси, плотность смеси, скорость движения катка, статическая нагрузка на валец, частота и амплитуда вибраций вальца, масса вальца и катка в целом.

При движении катка возможны разные частотные диапазоны работы, при которых достигается оптимум по уплотнению. Оператор катка не всегда может вы-

брать оптимальное решение, не исключены и ошибки, поэтому предлагаемая структура управления предназначена повысить качество управления, предупредив неправильные команды оператора и согласуясь с заложенной целевой функцией управления и правилами.

Для построения модели системы управления режимами асфальтового вибрационного катка требуется разработка математических моделей элементов системы. В данной работе рассматривается математическая модель в пространстве состояний процесса управления скоростью движения асфальтового вибрационного катка.

Каток представляет собой самоходную машину, в состав которой входят силовая установка, передняя и задняя рамы, кабина, механизм обработки кромки асфальтобетона. Рабочими органами катка являются

Механика специальных систем

гладкий металлический валец со встроенным вибровозбудителем и пневмоколесный валец.

Гидроконтур привода хода вибрационного двух-вальцового катка включает в себя регулируемый насос привода хода и два гидромотора.

Гидропривод вальцов катка как управляемую систему можно представить в виде двух подсистем: гидравлической и гидромеханической.

Переменной состояния, характеризующей гидравлическую подсистему, является величина гидравлического давления P(t) потока жидкости, создаваемого насосом относительно давления в сливном баке. Переменной состояния, характеризующей гидромеханическую подсистему, является величина шгм (V) скорости вращения вала гидромотора под воздействием давления потока жидкости. Состояние гидравлической подсистемы без учета ограничения на управляющее воздействие и(Г), изменяющего величину гидравлического давления P(t), определяется формулой

ромотора, эквивалентного двум параллельно работающим:

dP(t) dt

-K— P(t) - f-Щм (t)+K— u (t)

упр упр упр

^Чм (t) dt

g„ - bP

J

P(t) - ^Щм (t) - 4" Mн (t),

J

J

где P(t) - гидравлическое давление потока жидкости, Па; и^) - управляющее воздействие, рад/с; шгм(V) -частота вращения вала гидромотора, рад/с; Kупр -коэффициент упругости трубопровода с жидкостью передающей гидравлической линии, м5/Н; ар - коэффициент, учитывающий потери давления в гидравли-

4 ,

ческой линии при передаче, с• м /кг; qн - максимальный рабочий объем насоса, м3; qгм - максимальный рабочий объем гидравлического двигателя привода вальца, м3.

Переменной состояния, характеризующей гидромеханическую подсистему, является величина скорости вращения (V) вала гидромотора, изменяющейся под воздействием давления на входе, создаваемого относительно давления в сливной магистрали. Уравнение состояния записывается для одного гид-

где Jъ - приведенный к валу двигателя момент инерции, кг • м2; Ъщ - коэффициент гидромеханических потерь, зависящих от угловой скорости, Н • м • с; ЪР -коэффициент гидромеханических потерь, зависящих от давления на входе гидромотора, м3.

Эквивалентность обеспечивается равенством мгновенных значений угловых скоростей вальцов при допущении об абсолютной жесткости рамы катка и достигается соответствующим изменением параметров гидромотора и его нагрузки.

Возмущающее воздействие, момент нагрузки Мн (V), определяется влиянием указанного момента на угловое ускорение вальцов уплотняемой асфальтобетонной смеси при движении.

В результате преобразований получена математическая модель в терминах пространства переменных состояния, описывающая рабочий процесс системы автоматического регулирования скоростью движения вибрационного катка. Уравнения состояния, характеризующие насос и гидромотор, получены с использованием работ [1-3].

Разработанная математическая модель процесса управления скоростью движения асфальтового вибрационного катка с учетом динамики гидрообъемной трансмиссии и учета сопротивлений движению необходима для дальнейшего синтеза системы автоматического управления рабочими режимами катка.

Библиографические ссылки

1. Бажин И. И., Беренгард Ю. Г., Гайцгори М. М. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода. М. : Машиностроение, 1988.

2. Казмиренко В. Ф. Электрогидравлические меха-тронные модули движения. М. : Радио и связь, 2001.

3. Каверзин С. В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин. Красноярск : Офсет, 1997.

A. P. Prokopiev, V. I. Ivanchura, R. T. Emelyanov, T. N. Polyakov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

MODEL OF THE SPEED CONTROL OF ROLLERS

A mathematical model in terms of the state variables of the process speed control asphalt vibratory roller to the dynamics of hydrostatic transmission.

© Прокопьев А. П., Иванчура В. И., Емельянов Р. Т., Поляков Т. Н., 2012