共振式水泥混凝土路面破碎车控制及故障诊断系统的关键技术研究

【摘要】：进入二十一世纪以来国内公路建设发展迅速,其中水泥混凝土道路占有相当数量,需要维修和改造的水泥混凝土道路越来越多,迫切需要解决废旧混凝土的再生利用问题。本文研究共振式水泥混凝土路面破碎车及其关键技术(简写为共振式路面破碎车),具有重要的理论意义和经济价值。 本文从共振式路面破碎车的研制要求出发,研究了共振破碎频率控制、破碎行进速度控制和共振轴的故障诊断等关键技术,满足了该种新型路面工程车辆的应用需求,主要工作如下： 针对共振破碎频率、行走速度的高精性能控制要求,在经典控制模型的基础上,重点分析了模型中影响控制性能的非线性因素和不确定性项,建立了该种车辆电液比例泵控马达速度控制系统的动态数学模型。 研究了基于动态递归模糊神经网络(Dynamic Recurrent Fuzzy Neural Networks, DRFNN)的自适应反推控制算法,将影响频率控制性能的主要参数项确定为DRFNN的辨识对象,在MATLAB环境下进行的数学仿真验证了该控制算法的可行性,并通过车载控制系统的调试,结果表明了该控制算法的有效性,满足了共振式路面破碎车对破碎频率的控制要求。 提出了基于自适应反推滑模的行走速度控制算法。针对不同工况下的速度控制要求,设计了转场工况下的自适应反推滑模控制算法并进行了系统的稳定性分析；研究了破碎工况下基于RBF神经网络(Radical Basis Function Neural Networks,RBFNN)的自适应反推滑模控制算法,该算法满足了破碎工况下系统对行走速度的高精度控制要求。 针对振动轴机械结构复杂,振动信号非线性强的特点,研究提出了基于振幅的非线性PCA (Nonlinear Principal component analysis, NLPCA)故障特征提取方法,简化了离散隐马尔科夫模型(Discrete Hidden Markov Model, DHMM)参数的训练方法,降低了算法中浮点数的运算量,满足了其故障诊断的要求。 研制了基于双CAN现场总线网络的共振式路面破碎车车载控制系统。采用EPEC控制器和CANopen/CAN2.0技术,设计共振式路面破碎车控制系统的体系结构,完成了上下位机的硬件设计和软件编程,并在共振式路面破碎车样机上完成了安装调试,相关控制软件已申报软件著作权。