双滚筒沥青再生拌合设备骨料精确计量控制研究

摘要

双滚筒沥青再生拌合设备是一种生产拌合各种沥青混合料的工程机械装置，它将不同规格的粉料、骨料、沥青和再生料按配比拌合成均匀的沥青混凝土，进而用于公路路面的铺筑材料。由于此设备的低成本，低能耗，高生产效率等特点，因此越来越受到人们的关注。它将会成为未来沥青拌合设备发展的主流，同时对其研究成为了现在重要的课题。双滚筒沥青再生拌合设备骨料的计量是一个动态连续的过程，骨料计量的精准性直接影响沥青混凝土的质量，本文对骨料计量精确控制进行了较为深入的研究。
　　首先，论述了双滚筒沥青拌合设备的工作特点，并对双滚筒沥青拌合设备骨料计量系统的工作原理进行了分析，通过对比几种计量方案，优选出配料方式为拖料式皮带称。
　　然后，对骨料计量皮带秤所常用的三种秤架结构进行了灵敏度特性曲线分析，得出悬浮式秤架在提高骨料计量静态精度方面具有较强的优越性，并通过对双滚筒沥青再生拌合设备骨料皮带秤使用特点的考虑，确定采用四托辊悬浮式电子皮带秤。接着以双滚筒沥青再生拌合设备为例，用有限元分析代替挠度公式计算对四托辊悬浮式秤体结构进行优化，确定称重传感器的最佳安放位置，减少了因在不同的负载状态下秤体的变形引起的称重误差，提高了悬浮式电子皮带秤的计量精度。同时对速度传感器和称重传感器的选型进行了分析，确定了系统的调速控制方案及皮带秤的标定方案。
　　接着，以骨料皮带秤骨料累积量为被控对象，分析了PID控制的优缺点，然后详细阐述了模糊PID控制系统具体的实现，将模糊控制技术结合传统的PID调节技术应用在骨料计量控制系统中。即通过对骨料计量系统的分析，建立现场工艺过程的经验，根据模糊控制原理，提出骨料计量系统的模糊控制结构和算法，配合原有的PID控制算法，形成模糊PID控制器，实现了骨料计量控制参数的在线自调整。
　　最后，根据本文设计的模糊PID控制器，在MATLAB/Simulink环境中建立仿真模型，对骨料计量控制算法进行仿真研究，并与传统的PID控制进行了对比，结果显示本文所设计的模糊PID控制器可以明显的提高骨料计量系统的动态特征和稳态性能，调节速度更快，超调量更小，控制效果更好，计量精度更高。同时把本文提出的模糊PID算法应用在GXZG200G设备上进行了现场实验，结果表明此种控制策略能很好的提高骨料计量的精度，具有较强工程实际应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源及意义

1．2 动态计量与电子称量技术

1．3 骨料计量控制现状及存在的问题

1．3．1 骨料计量的国内外发展现状

1．3．2 现有骨料计量存在的问题

1．4 本课题主要研究的内容

第二章 双滚筒沥青再生设备的骨料计量原理

2．1 双滚筒沥青再生拌合设备工作特点

2．2 骨料计量工作原理

2．2．1 计量调节过程

2．2．2 皮带秤称重原理

2．3 物料皮带秤工作方式

2．3．1 拖料方式

2．3．2 恒速方式

2．3．3 双调速方式

2．4 本章小结

第三章 骨料计量关键结构分析

3．1 秤架的分析

3．1．1 皮带秤秤架灵敏度特性曲线

3．1．2 秤架结构优越性对比

3．1．3 秤架的优化

3．2 测速传感器的选择

3．2．1 光-电测速传感器

3．2．2 磁-电测速传感器

3．3 称重传感器的选择

3．3．1 量程的选择

3．3．2 灵敏度的选择

3．3．3 称重传感器

3．4 骨料计量系统的调速控制方案

3．4．1 交流变频调速

3．4．2 变频器控制回路抗干扰措施

3．5 标定

3．6 本章小结

第四章 骨料计量系统模糊PID控制

4．1 常规PID控制

4．2 模糊控制技术

4．2．1 模糊控制概述

4．2．2 模糊控制的基本原理

4．2．3 模糊控制的组成

4．2．4 模糊控制器的设计要求

4．3 模糊PID控制器设计

4．3．1 模糊PID控制原理

4．3．2 模糊PID控制算法

4．3．3 模糊PID控制器的基本形式

4．4 模糊PID控制器的具体实现

4．5 本章小结

第五章 仿真研究

5．2．1 PID参数整定

5．2．2 PID控制系统仿真

5．3 MATLAB中模糊PID控制器的构建

5．4 Simulink中模糊PID控制系统仿真模型的构建

5．5 仿真结果及分析

5．6 本章小结

第六章 实验分析

6．1 实验方案

6．2 生产计量数据统计分析

6．3 过磅数据分析

6．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录