摊铺机调平系统设计及TITO调平控制系统的研究

摘要

沥青混凝土摊铺机是道路建造中对路面平整度影响最大的筑路设备。本课题提出将摊铺机纵坡和横坡两个单输入单输出（SISO）调平系统通过两者之间的耦合作用结合成一个双输入双输出（TITO）调平控制系统的创新点，完善调平系统数学模型，提高控制精度，并研究TITO调平系统的控制方法，实现调平装置的高性能控制。
　　本文研究内容主要包括实验室摊铺机模型调平系统设计，SISO和TITO调平控制系统的建模，控制器的设计仿真以及实验研究。
　　设计完善实验室摊铺机模型，先确立调平装置总体性能指标，设计摊铺机调平装置液压系统和电气系统，选型并更新部分元器件，进行组装调试。用C++编程语言进行控制软件的设计，按照控制实验内容设计控制软件的UI界面和编写控制算法源代码。
　　在摊铺机调平系统数学建模过程中，对于SISO纵坡和横坡调平系统和TITO调平系统分别进行建模，计算各环节传递函数，并计算得到开环伯德图和闭环阶跃响应曲线。并对SISO调平系统和TITO调平系统的连续传递函数进行离散化，计算被控对象脉冲传递函数和差分方程。
　　基于SISO调平系统和TITO调平系统被控对象的脉冲传递函数，设计SISO调平系统和TITO调平系统PID控制器、SISO调平系统BP神经网络PID控制器和TITO调平系统DRNN神经网络PID控制器。在MATLAB软件中编写控制器的控制算法程序，完成控制器的参数整定及仿真，得到调平系统在4个控制器作用下，对应仿真曲线和参数变化曲线。
　　基于前述设计的四种控制器的算法编写实验控制程序，在实验室摊铺机模型上进行调平系统控制实验，并将实验结果分析比较。分析实验结果可知，TITO系统和SISO系统普通PID控制器的控制效果相似，证明了TITO调平控制系统的可行性；TITO系统DRNN神经网络PID控制器的控制效果相比普通PID控制器的控制效果有很大的提升，相比SISO系统BP神经网络PID控制器的控制效果有一定优势，证明了TITO调平系统DRNN神经网络PID控制方法的控制效果优异，适用于TITO调平系统控制。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 摊铺机调平系统国内外研究现状及分析

1.3 课题主要研究内容

第2章 摊铺机实验模型调平系统设计

2.1 摊铺机调平系统总体设计

2.2 摊铺机实验模型调平系统硬件设计

2.3 摊铺机实验模型调平系统软件设计

2.4 本章小结

第3章 摊铺机调平系统数学建模及性能分析

3.1 调平系统各元件数学建模

3.2 调平系统数学模型及性能分析

3.3 调平系统传递函数离散化

3.4 本章小结

第4章 摊铺机自动调平系统控制器设计与仿真

4.1 摊铺机自动调平系统数字PID控制

4.2 摊铺机SISO自动调平系统BP神经网络PID控制

4.3 摊铺机TITO自动调平系统DRNN神经网络PID控制

4.4 本章小结

第5章 摊铺机自动调平系统控制实验研究

5.1 摊铺机调平系统控制实验设计

5.2 摊铺机调平系统控制实验

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢