第
30
卷第
10
期
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
Vo
l.
30
No.10
2011
共振式水泥混凝土路面破碎车共振频率和振幅的控制研究
蒋新华 张平均
1
气
彭晋民
2
(1.中南大学信息科学与工程学院,长沙
410083;
2.
福建省汽车电子与电驱动重点实验室,福州
350108)
摘
要:基于共振式水泥混凝土路面破碎车共振机构的载荷分析,给出了共振频率和振幅的模型。针对共振机构
电液比例控制系统的非线性和不确定性问题,建立基于比例泵控马达的频率控制数学模型,设计了自适应反推滑模的频
率控制算法;针对系统模型中的不确定项,给出了各参数项的自适应律;基于
Lyapunov
函数,证明了频率输出跟踪的渐近
收敛。仿真和车载实验结果表明,该方法具有较好地频率跟踪性能,能满足共振式水泥混凝土路面破碎车的施工作业
要求。
关键词:共振式水泥泪凝土路面破碎车;自适应反推滑模控制;共振频率;共振振幅
中固分类号
U415.52
+6;T
P2
73
文献标识码
A
Resonant
frequency
and
resonant
amplitude
control
of
a
RCPBV
]IANG
Xin-hu
α
ZHANG
Ping_jun
1
,2 , PENG ]in-min
2
(1.
School
of
Infonnation
Science
and
Engineeri
吨,
Central
South
University
,
Changsha
410083 , China;
2.
The
Key
Laboratory
for
Automotive
Electronics
and
Electric
Drive
of
Fujian
Province
,
Fuzhou
350108
, China)
Abstract:
A resonant frequency
and
resonant amplitude model was
presented
based
on
load analysis of a resonant
cement
p
町
ement
breaking vehicle
(RCPBV).
Firstly, the mathematical model of frequency control
based
on a
proportional pump-controlled-motor system was established aiming
at
nonlinearity
and
par.
创
neter
uncertainties of the
electro-hydraulic system of
the
RCPBV.
白
le
backstepping sliding mode control algorithm was designed ,
the
adaptive
controlling law for
parameter
uncertainties was given to ensure the asymptotic convergence of resonant frequency tracking
based
on
Lyapunov function. Simulation
and
test results showed
that
the proposed method meets the requirements of a
RCPBV
wi
也
better
frequency tracking performance.
Key
words:
resonant
cement
p
盯
ement
breaking
vehicle (RCPBV); adaptive backstepping sliding mode control;
resonant frequency; resonant amplitude
水泥混凝土道路使用一定的期限以后,路面会出
现裂缝、断板、沉陷等病害,需进行周期性的修复和更
新。传统的液压破碎、风铺破碎和锯裂等方法,效率低
下,破碎后混凝土颗粒的粒度难以满足就地再生利用
要求,导致资源的舍弃浪费、施工中污染环境,对交通
影响较大。
近年来开始了水泥混凝土路面维修改造的现场碎
石化施工工艺及其设备的研究,如采用门式破碎机、多
锤头冲击式破碎机和共振式路面破碎机等。门式破碎
机是一种专用的水泥混凝土路面破碎设备,以使路面
面板出现打击裂缝为目的,破碎后路面沉降度较大,不
利于后续工艺的施工。多锤头冲击式破碎机采用低频
高幅的多锤结构,作业中冲击力较大,打碎形成的混凝
基金项目:福建省科技重点项目基金资助
(2007H0057)
;福建省科技厅
高校预研基金
(GY
-Z0880);
福建省教育厅资助基金(J
A08160)
收稿日期:
2010
一
05
-31
修改稿收到日期
:2010
-10 -27
第一作者蒋新华男,硕士,教授,
1956
年生
土颗粒大小不能精确控制,路基下基材和
1
昆凝土颗粒
之间分离状况不佳,对路面及地下设施有较大的破坏
作用。共振式水泥混凝土路面破碎车
[1]
是一种新型的
路面整改用工程车辆,是利用振动梁驱动单个振动锤作
高频小幅度振动,锤头与路面接触,通过调节锤头的振动
频率,使其接近水泥面板的固有频率,激发其共振,将水
泥混凝土面板击碎。经过碎石化处理以后,能将水泥混
凝土板块破碎成一定粒度的粒料基层,然后在其上加铺
沥青而补强。这种方法具有成本低、对道路通行影响较
小、能有效减少反射裂缝等优点,目前己在欧美等国开始
采用,而我国对此技术尚处于研制阶段。
本文的共振式水泥混凝土路面破碎车共振机构采
用液压比例泵控马达结构,由于电液比例系统动态特
性具有较强的非线性,存在不确定性的模型参数和负
载扰动,例如压力损失、阀的非线性特性等,对振动梁
共振频率和振幅控制的稳态精度、动态特性造成较大
的影响
[2
,
3]
。