基于土壤壓實特性的振動壓路機控制技術研究.pdf

1、振動壓路機是公路、鐵路和機場等工程建設中施工的重要裝備，主要用于壓實各種土壤、碎石料和瀝青混凝土等。但目前振動壓路機工作參數(shù)單一、壓實效果檢測遲緩，不僅降低了施工效率，而且給施工質(zhì)量帶來了嚴重的隱患。隨著我國高等級公路、鐵路和機場建設的快速發(fā)展，施工的環(huán)境更為復雜，施工速度不斷提高，對基礎壓實質(zhì)量的要求越來越高。因此，對振動壓路機的壓實效率和壓實質(zhì)量進行研究是我國工程機械領域的重要課題之一。
　　本文采用理論分析和試驗研究相結合的

2、方法，分析振動壓路機壓實工作參數(shù)對壓實質(zhì)量和壓實效率的影響規(guī)律，研究振動壓實工作參數(shù)自動調(diào)節(jié)技術，開發(fā)振動壓實控制系統(tǒng)。具體完成了以下工作:
　　在分析土壤振動壓實機理、研究土壤含水量、土壤材料及其級配等因素對土壤壓實度影響規(guī)律的基礎上，利用錘擊法測量了具有不同壓實度圓柱試樣的固有頻率，采用GeoGauge剛度儀測量了不同壓實度土壤的剛度，確定了土壤固有頻率、剛度與壓實度之間的定量關系。
　　依據(jù)壓路機振動壓實工作原理及振動

3、工作機構特點，建立了振動壓路機“振動輪-土體”二維動力學模型，分析了單個振動周期內(nèi)振動輪的運動軌跡，研究了系統(tǒng)相關參數(shù)對振動響應的影響規(guī)律，明確提出影響壓實效果的壓實工作參數(shù)主要是振動頻率、振動幅值和壓實速度。確定了壓實工作參數(shù)與壓實度間的定量關系，給出了振動壓路機實際工作過程中，振動頻率確定、振動輪振動幅值調(diào)整及壓實速度選取方法。
　　根據(jù)振動壓路機的壓實控制功能要求，研究確定了壓實工作參數(shù)的主要影響因素，制定了包括10個輸入?yún)?/p>

4、數(shù)、3個控制輸出參數(shù)的基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多輸入-多輸出壓實控制方案，研究了基于遺傳算法的壓實工作參數(shù)自動調(diào)節(jié)算法，開發(fā)了振動壓實控制系統(tǒng)，在壓實作業(yè)的三項工作參數(shù)輸出執(zhí)行中，采用改進的BP遺傳算法，對其PID控制參數(shù)進行在線自動整定，實現(xiàn)了振動頻率、振動幅值、壓實速度執(zhí)行機構的準確、穩(wěn)定控制。
　　研究了振動壓路機壓實度在線檢測技術，提出了振動壓路機壓實度檢測方案，設計了壓實度在線檢測系統(tǒng)。開發(fā)了振動壓路機振動頻率控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構。