GS-TP1700型輪胎式運(yùn)梁車四車行走同步算法研究

張宇 王大江 王金祥 馮扶民

摘? 要：通過分析GS-TP1700型運(yùn)梁車的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了四車同步行走的傳感器布局。通過分析傳感器數(shù)據(jù)所反應(yīng)的四車位置變化情況，引入PID控制理念，設(shè)計(jì)了四車行走同步控制流程。測(cè)試結(jié)果證明該種控制方法可使四車速度保持基本一致，從而保證了四車相對(duì)位置的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：運(yùn)梁車;四車;行走;同步;PID

中圖分類號(hào)：U469.5+41? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）03-0000-00

0引言

GS-TP1700型輪胎式運(yùn)梁車是天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司專門針對(duì)科威特海灣大橋建設(shè)項(xiàng)目的工程應(yīng)用而研制的，為適應(yīng)多種箱梁跨度、大噸位、長(zhǎng)距離、不平路面、復(fù)雜路徑等工況需要，采用了4臺(tái)450T輪胎運(yùn)梁車共同構(gòu)成一輛整體同步運(yùn)行的運(yùn)梁車，研究表明為保證設(shè)備整體平穩(wěn)滿載運(yùn)行，需實(shí)現(xiàn)四車的同步行走轉(zhuǎn)向控制。

1系統(tǒng)組成

給四車編號(hào)A、B、C、D，前兩車和前承重梁組成為前運(yùn)輸車，后兩車和后承重梁組成為后運(yùn)輸車，如圖1所示。承重梁與車輛之間采用球鉸連接方式，可保證在一定范圍內(nèi)，車輛的縱向調(diào)整、橫向調(diào)整和平面轉(zhuǎn)向。承重梁與A車、C車連接為固定端，與B車、D車連接為自由端，自由端與車架之間設(shè)有滑動(dòng)面，可保證在一定水平方向上，不會(huì)對(duì)承重梁產(chǎn)生附加載荷。

為保證四車在行駛過程中，相對(duì)位置始終保持在可允許范圍內(nèi)，四車之間設(shè)置了各種傳感器。角度傳感器A angle 1和激光測(cè)距B laser 1用于指示AB車在縱向方向的相對(duì)位移，激光測(cè)距A laser 1、激光測(cè)距A laser 3和拉繩傳感器A rope 1用于指示AB車在橫向方向的相對(duì)位移。C車同樣。激光測(cè)距A laser 2和拉繩傳感器A rope 2用于指示AC車在縱向方向的相對(duì)位移。BD車同樣。

2控制方法

四車聯(lián)動(dòng)行駛時(shí)，行走由A車控制，行走系統(tǒng)都是由同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)帶驅(qū)動(dòng)泵、減速機(jī)、馬達(dá)而組成的液壓閉式系統(tǒng)[3]?？刂葡到y(tǒng)將A車行走踏板量線性轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)泵開口量賦值給A車，B、C、D三車則根據(jù)各傳感器反饋?zhàn)陨砦恢?，在A車給定的基準(zhǔn)上，再疊加上自身的調(diào)整量，以保持和A車的相對(duì)位置不變。

2.1 AB車（CD車）行走同步

AB車之間的行走同步主要依靠角度傳感器A angle 1，如圖2所示。CD車之間的行走同步與AB車同理。

（1）前向行駛時(shí)，A angle 1>0時(shí)，說明B車超前A車，此時(shí)B車應(yīng)減慢速度;A angle 1<0時(shí)，說明B車落后A車，此時(shí)B車應(yīng)加快速度。

（2）后向行駛時(shí)，A angle 1>0時(shí)，說明B車落后A車，此時(shí)B車應(yīng)加快速度;A angle 1<0時(shí)，說明B車超前A車，此時(shí)B車應(yīng)減慢速度。

在控制過程中，引入PID控制算法，通過設(shè)置P、I、D參數(shù)，可得到合適的系統(tǒng)響應(yīng)速度，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增強(qiáng)[1][2]?？刂七^程如圖3所示。

2.2 AC車（BD車）行走同步

AC車之間的行走同步主要依靠長(zhǎng)度傳感器A laser 2，如圖4所示。BD車之間的行走同步與AC車同理。

（1）向前行駛時(shí)，A laser 2>設(shè)定距離時(shí)，說明C車落后A車，此時(shí)C車應(yīng)加快速度;A laser 2<設(shè)定距離時(shí)，說明C車超前A車，此時(shí)C車應(yīng)減慢速度。

（2）向后行駛時(shí)，A laser 2>設(shè)定距離時(shí)，說明C車超前A車，此時(shí)C車應(yīng)減慢速度;A laser 2<設(shè)定距離時(shí)，說明C車落后A車，此時(shí)C車應(yīng)加快速度。

程序流程如圖5所示。

3測(cè)試結(jié)果

對(duì)四車聯(lián)動(dòng)行走速度進(jìn)行測(cè)試，AB車A angle 1的變化和據(jù)此得到的B車PID調(diào)整量，以及A、B車行走驅(qū)動(dòng)泵輸出，和CD車的如圖6所示。AC車A laser 2的變化和據(jù)此得到的C車PID調(diào)整量，和BD車的如圖7所示。四車同步行走速度如圖8所示。

由圖6可見，當(dāng)橫向兩車的角度有變化時(shí)，角度PID輸出可逐漸調(diào)整，始終使兩車保持齊頭并進(jìn);由圖7可見，當(dāng)縱向兩車的距離有變化時(shí)，長(zhǎng)度PID輸出也可逐步扭轉(zhuǎn)偏差，始終使兩車距離保持在允許范圍;由圖8可見，經(jīng)過同步調(diào)整后的四車速度基本可保持一致。

4結(jié)論

目前該設(shè)備應(yīng)用于科威特海灣大橋項(xiàng)目，共架設(shè)175孔350片超大型箱梁，于2018年3月完成了最后一孔箱梁的運(yùn)輸工作，標(biāo)志著世界第四跨海大橋勝利合龍，實(shí)踐證明其可靠性、安全性、高效性都經(jīng)受住了現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，因此該項(xiàng)技術(shù)具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]張宇，王大江，王金祥.1700噸運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向同時(shí)性控制方法的優(yōu)化[C].2017年第七屆全國(guó)地方機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸機(jī)械科技學(xué)術(shù)論壇論文集，2017.

[2]張宇，王大江，馮扶民，等.運(yùn)架一體機(jī)過隧道自動(dòng)駕駛控制算法的研究[C].2017年第七屆全國(guó)地方機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸機(jī)械科技學(xué)術(shù)論壇論文集，2017.

[3]王大江，張宇，王智勇.運(yùn)板車驅(qū)動(dòng)行走系統(tǒng)的優(yōu)化[J].工程機(jī)械，2010（11）：20-22.

收稿日期：2020-02-03

作者簡(jiǎn)介：張宇（1982—），女，吉林德惠人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：工程機(jī)械電氣控制。