摊铺机双输入双输出调平控制系统的研究

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摊铺机是提高道路铺筑效率和提升路面质量的关键机械设备,熨平机构是摊铺机的核心环节。本文主要对摊铺机双输入双输出调平控制系统进行研究。根据摊铺机模型对调平系统进行了设计,对调平系统工作原理进行分析并建立了摊铺机调平控制系统的数学模型,引入PID控制和神经网络控制理论对摊铺机调平控制器进行了优化和改进。对摊铺机熨平机构工作时的调平原理进行分析,完成纵坡和横坡调平系统工作过程的设计。根据所设计的调平系统,完成各组成部分相关参数的确定及型号的选取,并计算各部分传递函数。根据调平系统工作原理建立摊铺机调平控制系统的数学模型,并对所设计的纵坡以及横坡调平控制系统可行性进行验证。根据纵坡与横坡系统之间的相互作用,建立了摊铺机双输入双输出调平控制系统,并对系统进行了离散化处理。为了提高调平控制系统快速性,设计了增量式PID控制器并进行仿真验证,结果表明,在控制器作用下取得较好的控制效果。综合增量式和位置式PID算法的优点,将PID控制规律中的三个环节分别采用不同策略进行控制,设计了摊铺机混合式PID调平控制器并进行仿真验证,结果表明,在控制器作用下系统的快速性得到显著提升。结合神经元结构的特点完成了单神经元PID控制器设计,并进行仿真实验,结果表明调平控制器具有更好的工作性能,同时能够对PID参数进行简单的自动调整。传统PID控制器参数的选取和调整过程需要进行大量测试,可以采用神经网络完成PID参数的自动调整。根据神经网络的不同结构形式,建立了摊铺机双输入双输出调平控制系统的BP神经网络PID控制器、准对角递归神经网络PID控制器以及PID神经元网络控制器,并仿真验证调平控制系统在不同控制器作用下的工作性能。与传统PID控制相比,在BP神经网络PID控制器作用下,调平控制系统具有更好的快速性能。在准对角递归神经网络PID控制器作用下系统的快速性得到进一步提高,输出更加平缓。在PID神经元网络控制器的作用下,调平控制系统具有良好的工作性能,而且结构更加简单。
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