[發明專利]一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統

有效

• 申請號: 201810958438.9
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109976397B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 趙亮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;G01S17/08;G08C17/02
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

本發明公開了一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統，屬于優化控制領域。該系統包括移動機器人速度測量主機，加熱機/復拌機終端，銑刨機終端幾部分組成。移動機器人速度測量主機安裝有激光測距模塊，負責測量距離銑刨機的距離，進而計算獲得銑刨機的行進速度，通過無線通信方式將行進速度反饋給銑刨機，銑刨機終端以路面溫度和反饋的速度為參考，通過模糊自適應算法計算最優行進速度，并對銑刨機行進速度進行優化調節。

技術領域

本發明屬于優化控制領域，更具體地說，涉及一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統。

背景技術

隨著國家高速公路網的建設，高速公路總里程的加長，公路養護的需求與日俱增，公路養護行業發展前景廣闊。就地熱再生重鋪機組是目前國際上先進的瀝青路面就地熱再生施工設備，由3臺加熱機(一般有3-5臺加熱機)、1臺銑刨機、1臺加熱復拌機組成，用于高等級公路的大面積連續翻修作業，可一次成型新路面，舊路瀝青混合料100％就地再生利用，具有節約資源、減少環境污染、作業時不封閉交通等優點。

加熱機負責對瀝青路面進行大面積的連續加熱，使表層瀝青路面溫度快速達到再生重鋪施工的要求，銑刨機對加熱過的路面進行銑刨及拌和，復拌機完成新、舊瀝青料的混合、攪拌與攤鋪作業。機組的行進速度測量是整套機組運行控制難點之一，傳統的測量方法，如超聲波、離心式轉速表、編碼器測量法、霍爾元件測量法等因鋪路機組現場工況條件影響(溫度高、粉塵大)，無法長期穩定運行，通過搭建GPS基站，采用差分GPS技術的測量精度可以滿足工作要求，但涉及到GPS基站搭建，成本較高，而且鋪路機組工作地點不定，GPS基站的拆建都需要專人處理，可行性差；多臺機組之間速度的協同控制是就地熱重鋪機組作業過程中的另一個難點，如果行進速度不一致，將導致機組作業效率低下、浪費材料、影響施工工期。

因此，發明一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統，對就地熱重鋪機組進行速度測量和調控具有重要意義。

發明內容

本發明設計一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統。需要解決的技術問題是通過高精度激光測距技術測量得到銑刨機的行進速度，進一步以銑刨機工作路面溫度為參考，計算當前機組最優行進速度，從而對整套機組進行協同優化速度調控。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于激光測距的就地熱重鋪機組行進速度優化控制系統。包括安裝于加熱機的加熱機數據采集裝置和加熱機MCU主控器、安裝于復拌機的復拌機數據采集裝置和復拌機MCU主控器、安裝于銑刨機的銑刨機數據采集裝置和銑刨機MCU主控器，以及置于機組最前端的帶有速度測量功能的移動機器人數據采集裝置和移動機器人MCU主控器；

其中，所述移動機器人數據采集裝置用于測量所述銑刨機的實時行駛速度V_x，包括：

第三電源模塊，完成電壓轉化和電源管理，為所述移動機器人數據采集裝置內其他模塊和所述移動機器人MCU主控器供電；

第三RS485模塊，用于在線調試所述移動機器人MCU主控器；

第三無線模塊，用于將測得的速度信息發送給所述加熱機MCU主控器、所述復拌機MCU主控器和所述銑刨機MCU主控器；

激光測距模塊，直接測得所述銑刨機與所述移動機器人之間的距離；

第三信號調理模塊，用于對實時行駛速度數據進行平滑濾波處理；

所述移動機器人MCU主控器負責所述第三RS485模塊、所述第三無線模塊、所述激光測距模塊、所述第三信號調理模塊的任務調度，計算銑刨機的實時行駛速度，將激光測距模塊測得的距離轉化為速度值，并通過無線模塊將測得的速度發送給銑刨機；

所述加熱機數據采集裝置和所述復拌機數據采集裝置分別安裝在加熱機和復拌機車載PLC控制柜中，各自包括：