沥青路面就地热再生养护车摊铺压实系统研究

摘要

本课题来源于长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室开放基金资助项目(2013G1502053)、2012年江苏省“双创人才计划”和扬州“绿扬金风计划”。本文所研究的沥青路面就地热再生养护车作为沥青路面养护机械中最重要的机种类型之一，在养护作业中，它是集加热、翻松、回收、拌合、摊铺及压实等多项养护工序为一体的一次性连续、高效、高质量施工作业的养护机械，其摊铺压实系统作为沥青路面就地热再生养护车的核心组成机构，其性能的好坏直接影响着沥青路面最终的摊铺压实养护质量，因此，对沥青路面就地热再生养护车摊铺压实系统的研究不仅在科学层面具有重大的学术意义，而且在路面养护工程机械应用层面也具有重大的经济价值。
　　本文展开的研究工作主要有以下几点:
　　1.为了研究该沥青路面就地热再生养护车的摊铺压实一体系统的可行性和稳定性，在理论分析该系统的连续振动耦合机理的基础上，采用振动学和动力学等交叉学科理论知识，对其建立了“沥青路面-熨平-压实”多自由连续振捣摊铺压实系统动力学模型和状态空间模型，利用MATLAB仿真软件分析了该模型系统中关键参数对熨平板和压实钢轮工作响应的影响，并对所建模型系统的固有振动频率进行横向和纵向的对比研究，仿真分析结果验证了该系统模型的正确性。
　　2.为了研究沥青路面就地热再生养护车的摊铺压实一体系统中最关键的工作机构——连续振捣机构的工作性能，在理论分析该系统的连续振捣机构液压系统工作原理的基础上，采用液压传动和传统PID控制等交叉学科理论知识，对其建立了双泵-双马达的连续振捣摊铺压实液压变频系统的仿真模型，利用AMESim仿真软件对其进行了仿真与分析，结果验证了在不同振捣频率下所建的双泵-双马达的连续振捣摊铺压实液压变频系统的可行性和稳定性，同时仿真结果表明，增加的传统PID控制和蓄能器虽然能有效地改善现有系统的性能，实现连续振捣频率的无极调节，但是整个系统的响应性能还有待提高。
　　3.为了能更好的控制连续振捣机构的响应性能，以得到更好的路面摊铺压实质量，进一步研究了对其直接影响的连续振捣频率的实时跟踪与控制，在理论分析了连续振捣频率实时跟踪与控制的原理和意义的基础上，采用自适应控制和动态滑模控制等交叉学科理论知识，设计了一个自适应动态滑模控制器，从理论上验证了该控制器的稳定器，并利用仿真软件对传统PID控制和所设计的自适应动态滑模控制均做了仿真与分析，对比结果表明，所设计的自适应动态滑模控制器对系统的整体性能控制有较大的改善，有效的控制了系统的超调量和稳态响应时间，较好地抑制了参数变化的不确定性和干扰性，具有较好的转速/频率自适应动态控制响应性能，实现了对摊铺压实连续振捣马达转速/频率的实时跟踪和控制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 沥青路面就地热再生养护车摊铺压实系统的研究背景及意义

1．2 国内外沥青路面养护车及其摊铺压实技术的研究现状与发展趋势

1．2．1 沥青路面养护车的发展现状及趋势

1．2．2 摊铺压实技术发展现状及趋势

1．3 本文沥青路面就地热再生养护车结构总成简介

1．4 本文研究的主要内容及方法

第二章 沥青混合料力学特性分析及其路面热再生技术研究

2．1 沥青混合料

2．1．1 沥青混合料的的分类

2．1．2 沥青混合料组成结构的类型

2．1．3 沥青混合料的强度特性

2．2 沥青混凝土路面的摊铺压实流变特性

2．2．1 沥青混凝土路面的摊铺压实机理

2．2．2 沥青混合料的流变特性分析

2．2．3 沥青路面损坏类型及原因分析

2．3 沥青路面现场热再生技术

2．3．1 沥青路面就地加热再生机理及养护工艺

2．3．2 沥青路面就地加热再生的现实意义

2．4 本章小结

第三章 摊铺压实系统耦合动力学特性分析与仿真研究

3．1 摊铺压实系统的基本构成及原理

3．1．1 摊铺压实系统的基本构成

3．1．2 摊铺压实系统的工作原理

3．2 摊铺压实系统激振器的工作原理

3．3 摊铺压实系统耦合动力学模型

3．3．1 连续振动压实机理

3．3．2 复合振动系统动力学耦合模型的建立

3．3．3 摊铺压实振动系统运动方程的分析

3．3．4 连续振捣耦合系统固有频率的分析

3．4 基于Matlab的仿真与分析

3．4．1 连续振动耦合系统状态空间模型

3．4．2 连续振动耦合系统仿真模型的建立

3．4．3 仿真模型的主要参数的确定

3．4．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第四章 连续振捣摊铺压实液压系统特性分析与仿真研究

4．1 连续振捣摊铺压实液压变频系统

4．1．1 变频系统的工作原理

4．1．2 双泵-双马达调速回路特性分析

4．2 连续振捣摊铺压实液压变频系统仿真模型的建立

4．2．1 AMESim软件介绍

4．2．2 变频系统仿真模型的建立

4．2．3 液压变频系统的主要参数的确定

4．3 连续振捣摊铺压实液压变频系统仿真模型的仿真与分析

4．4 本章小结

第五章 摊铺压实系统连续振动频率实时跟踪控制与仿真研究

5．1 连续振动频率实时跟踪与控制的原理及意义

5．2 连续振动频率实时跟踪控制系统模型的建立

5．2．1 双泵双马达控制系统原理

5．2．2 双泵双马达控制系统数学模型的建立

5．3 自适应动态滑模控制器的设计

5．3．1 自适应动态滑模控制理论原理

5．3．2 自适应动态滑模控制器设计

5．3．3 自适应动态滑模控制器稳定性验证

5．4 连续振动频率实时跟踪控制的仿真与分析

5．4．1 传统PID控制的双泵-双马达系统响应仿真

5．4．2 自适应动态滑模控制的双泵-双马达系统响应仿真

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果