CC BY
97
References
1. Zalgaller V. A. Teorija ogibajushhih [Theory of envelopes]. Moscow, Nauka, 1975. 104 p.
2. Litvin F. L. Alfonso Fuentes Geometry and Applied Theory. Cembridge University Press, 2004. 816 p.
3. Thom R. Sur la theorie des envelopes J. de math. pur et apple. 1962. no. 41. no 2. -pp. 177-192.
4. Bruce J.W., and P.G. Giblin. Curves and features. Publisher "World". 1988. 263 p.
5. Golovanov N. N. Geometricheskoe modelirovanie [Geometric modeling]. Moscow, Publishing House of Physical and Mathematical Literature, 2002. 472 p.
6. Nikolaos T. CAD-Based Calculation of Cutting Force Components in Gear Hobbing / T. Nikolaos, A. Aristomenis. Journal of no. 134.
7. Lyashkov A. A. Modelirovanie formoobrazovanija vintovyh poverhnostej detalej instrumental'noj rejkoj i chervjachnoj frezoj [Simulation of shaping helical surfaces rack-type tool and worm hob]. Metalworking. 2011. no 1(61). pp. 2-7.
8. Lyashkov A. A. Ogibajushhaja odnoparametricheskogo semejstva poverhnostej kak osobennost' otobrazhenija ortogonal'nym proecirovaniem giperpoverhnosti, zadannoj v 4-h mernom prostranstve parametricheskimi uravnenijami, na giperploskost' [The envelope of the one-parameter family of surfaces as a feature
display orthogonal projection of the hypersurface defined by a 4-dimensional space of parametric equations for the hyperplane]. Vestnik SibADI. 2012. No 1 (23). pp. 56-60.
Ляшков Алексей Ануфриевич (Россия, г. Омск)
- кандидат технических наук, доцент кафедры Инженерная геометрия и САПР Омского государственного технического университета. (ОмГТУ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира, 11,e-mail: [email protected])
Волков Владимир Яковлевич (Россия, г. Омск)
- доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Начертательная геометрия, инженерная и машинная графика ФГБОУ ВПО «СибАДИ». (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: [email protected])
Lyashkov A. A. (Russia Federation, Omsk) -Ph.D., professor of Engineering geometry and CAD Omsk State Technical University (OmGTU). (644050, Omsk, Mira, 11. E-mail: [email protected])
Volkov V. Y. (Russia Federation, Omsk) - doctor of technical science, professor, head of the Descriptive geometry, engineering and machine graphics Siberian automobile and highway academy (SIBADI). (644080, Omsk, prospect Mira, 5, e-mail: [email protected])
УДК 625.85
АЛГОРИТМ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ УКЛАДКИ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
АСФАЛ ЬТОУКЛАДЧ ИКОМ
С. А. Милюшенко, С. Д. Игнатов, Н.С. Шерстнев ФГБОУ ВПО «СибАДИ», Россия, г. Омск
Аннотация. В данной статье рассматривается транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года, блок-схема сложной динамической системы управления рабочим оборудованием асфальтоукладчика с ее подсистемами и описанием последовательной работы, так же был разработан и представлен алгоритм системы автоматического управления рабочего процесса укладки асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком с подробным описанием последовательности действий.
Ключевые слова: система автоматического управления, асфальтоукладчик, двигатель внутреннего сгорания, алгоритм.
Введение
Правительством Российской Федерации принята «Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года», которая предусматривает увеличение протяженности дорожной сети на 50 %. Достижение поставленной цели требует увеличения темпов строительства и реконструкции автодорог. В связи с этим повышение эффективности асфальтоукладчика на
сегодняшний день является актуальной проблемой [4,8].
Алгоритм работы системы
автоматического управления рабочим процессом асфальтоукладчика
Объектом исследования в данной работе является сложная динамическая система управления рабочим оборудованием асфальтоукладчика (АУ), состоящая из подсистем, участвующих в процессе укладки
асфальтобетона. На рисунке 1 представленная блок-схема рабочего процесса АУ, включает в себя два основных блока: система автоматического управления (САУ), АУ [1,3].
САУ представлена подсистемами: датчик параметров асфальтобетонного покрытия, контроллер [1,2].
АУ представлен подсистемами: гидропривод, двигатель внутреннего сгорания (ДВС), рама, ходовое оборудование, рабочий орган - выглаживающая плита (ВП), трансмиссия [1,2].
Асфальтобетонная смесь
ХоЗойое оборубоЬание Рабочий орган
ТГ
М 2г
Ми
Рама
Ок
¿75
М 5
0\
Трансмиссия
_"¿713 {¿712
ДЬигатель Внутреннего сгорания
¿76
Гидропри&оЗ
АУ|
Рис. 1. Блок-схема системы автоматического управления рабочего оборудования асфальтоукладчика
При перемещении асфальтоукладчика по подготовленной поверхности неровности рельефа воздействуют на ходовое оборудование (М1), вызывая неуправляемые перемещение рамы (М2) и изменение вертикальной координаты рабочего органа (01). Изменение вертикальной координаты рабочего органа изменяет толщину асфальтобетонной смеси (02) и силу реакции асфальтобетонной смеси на рабочий орган (03). Эта сила передается через раму (04) на ходовое оборудование (М4), изменяя при этом момент сопротивления вращению колес. Изменение положения машины в пространстве в следствии воздействия рельефа на ходовое оборудование (М1) так же влияет на изменения момента сопротивления вращению ведущих колес. Полный момент сопротивления
перемещению ходового оборудования (М5) преобразуется трансмиссией в момент сопротивления на валу ДВС (012). ДВС
передает через трансмиссию на ходовое оборудование угловую скорость вращения (013) и приводит в движение ходовое оборудование, обеспечивая перемещение АУ в пространстве (05). Блок САУ при помощи датчика Холла считывает угловую скорость вращения вала ДВС (08) и передает эти сведения на контроллер (09). Контроллер, в соответствии с алгоритмом управления, вырабатывает управляющие сигналы на исполнительный гидропривод (07). Гидропривод изменяет настройку по частоте регулятора двигателя внутреннего сгорания (06), что приводит к стабилизации тягового режима. Человек-оператор на всем протяжении рабочего процесса визуально оценивает его параметры (М3), так же воспринимает информацию САУ (011) и может воздействовать на нее (включать, выключать) (010) [1,5,6,7].
Исследования математической модели сложной динамической системы рабочего
процесса укладки асфальтобетонной смеси АУ показали, что наиболее эффективным является применение двухконтурной САУ.
При осуществлении автоматического контроля и управления рабочим процессом АУ основным является канал управления скоростным режимом, а побочным - канал управления вертикальной координатой ВП.
Управляющим параметром для ДВС является положение рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД), определяющее количество энергии вырабатываемое ДВС. В данном случае управление скоростным режимом осуществляется посредством
изменения настройки регулятора частоты вращения коленчатого вала ДВС.
В данной работе предлагается использовать в качестве информационных параметров линейную скорость АУ, определяемую цифровым тахометром, и вертикальную координату ВП, определяемую при помощи лазерного нивелира. Регулируемые параметры САУ -вертикальная координата ВП и настройка регулятора ТНВД.
На рисунке 2. представлена блок-схема алгоритма работы САУ рабочим процессом укладки асфальтобетонной смеси АУ.
Рис. 2. Блок-схема алгоритма работы системы автоматического управления рабочим процессом укладки асфальтобетонной смеси асфальтоукладчика
Алгоритм позволяет поддерживать требуемые значения параметров рабочего процесса АУ, путем регулирования топливоподачи и положения рабочего органа.
Входными параметрами САУ являются:
- требуемое время работы САУ
- требуемая вертикальная координата ВП ^ро_З);
- требуемая линейная скорость перемещения АУ
- текущая вертикальная координата ВП
СРО);
- текущая линейная скорость перемещения АУ ^З).
Требуемые параметры определяет и задает оператор машины, текущие параметры рабочего процесса определяются САУ в реальном времени.
Выходными параметрами являются изменение настройки регулятора ДВС и сигналы на гидропривод ВП.
Работа САУ выполняется по следующей последовательности действий:
1) САУ проверяет, равна ли линейная скорость перемещения АУ (V) требуемому значению ^З). Если условие выполняется, то проверяется текущее значение вертикальной координаты ВП ^РО). Если ZРО=ZРО_З, то управляющие сигналы САУ равны 0.
2) Если равенство ZРО=ZРО_З не выполняется, то САУ проверяет условие ZРО<ZРО_З. Если это условие выполняется, то необходимо поднять ВП, если же нет, то опустить ВП.
3) Если линейная скорость не равна требуемому значению, то САУ проверяет условие V<VЗ. Если условие выполняется, то САУ проверяет на равенство ZРО и ZРО_З.
4) Если условие ZРО=ZРО_З выполняется, то необходимо увеличить подачу топлива, если же нет - выполняется пункт 2.
5) Если все-таки V>VЗ, то опять проверяется равенство ZРО=ZРО_З. В случае, если оно выполняется - необходимо уменьшить подачу топлива, если же не нет -выполняется пункт 2.
6) В результате САУ формирует управляющие воздействия на гидроприводы ТНВД и ВП.
Заключение
Разработанный алгоритм позволяет осуществлять моделирование системы автоматического управления рабочим процессом асфальтоукладчика и будет использован в дальнейших научных исследованиях, посвященных повышению эффективности асфальтоукладчика.
Библиографический список
1. Шерстнев, Н. С. Моделирование рабочего процесса укладки асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком / Н. С. Шерстнев, С. А. Милюшенко // Инновации и исследования в транспортном комплексе: Материалы II Международной научно-практической конференции. - Курган, 2014. - С. 205 - 207.
2. Шерстнев, Н. С. Влияние взаимодействия колесного движителя с микрорельефом на положение рабочего органа асфальтоукладчика / Н. С. Шерстнев, С. А. Милюшенко // Сборник научных трудов молодых ученых по материалам Международной научно-практической конференции Инновационное лидерство строительной и транспортной отрасли глазами молодых ученых. -Омск: СибАДИ, 2014. - С.169 - 172.
3. Милюшенко С. А. Совершенствование системы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика, обеспечивающей геометрическую точность асфальтобетонного покрытия Дис...канд. техн. наук. - Омск: СибАДИ, 2008. - 164 с.
4. Инструкция по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий ВСН 14-95, Мостстройлицензия, Москва 1989.
5. Глушец В. А. Совершенствование системы управления рыхлительным агрегатом. Дис. ... канд. техн. наук. - Омск: СибАДИ, 2004. - 204 с.
6. http://www.kakustroen.ru/tehnika/datchik-holla-princip-raboty (дата обращения: 17.09.2014).
7. http://dorkomteh.ru/articles/asfaltoukladchiki/~i d=127 (дата обращения: 17.09.2014).
8. http://www.mintrans.ru/documents (дата обращения: 17.09.2014).
THE ALGORITHM OF THE SYSTEM OF AUTOMATIC WORKFLOW MANAGEMENT LAYING ASPHALT MIX ASPHALT PAVER
S. A. Milyushenko, S. D. Ignatov, N. S. Sherstnev
Abstract. This article discusses the transport strategy of the Russian Federation for the period up to 2030, a block diagram of a complex dynamic system management work equipment asphalt paver with its subsystems and a description of consistent work, was also developed and presented an algorithm of automatic control system workflow laying asphalt mix asphalt paver with a detailed description of the sequence of actions.
Keywords: automatic control system, asphalt paver, the internal combustion engine, algorithm.
References
1. Sherstnev N. S., Milyushenko S. A. Modelirovanie rabochego processa ukladki asfal'tobetonnoj smesi asfal'toukladchikom.[ Modeling workflow laying asphalt mix asphalt paver]. I 66 Innovacii i issledovanija v transportnom komplekse: Materialy II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Kurgan, 2014. pp. 205 - 207.
2. Sherstnev N. S., Miljushenko S. A. Vlijanie vzaimodejstvija kolesnogo dvizhitelja s mikrorel'efom na polozhenie rabochego organa asfal'toukladchika [Influence of interaction with paddle wheels on the topographical conditions of the working body of the asphalt paver]. Sbornik nauchnyh trudov molodyh uchenyh po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii Innovacionnoe liderstvo stroitel'noj i transportnoj otrasli glazami molodyh uchenyh. Omsk: SibADI, 2014. pp. 169 - 172.
3. Miljushenko S. A. Sovershenstvovanie sistemy upravlenija vyglazhivajushhej plitoj asfal'toukladchika, obespechivajushhej geometricheskuju tochnost' asfal'tobetonnogo pokrytija Dis...kand. tehn. nauk. [Improving the management system of the asphalt paver screed, ensuring geometric accuracy of asphalt concrete pavement Dis. Candidate. tehn. Sciences]. Omsk: SibADI, 2008. 164 p.
4. Instrukcija po stroitel'stvu dorozhnyh asfal'tobetonnyh pokrytij VSN 14-95 [Instructions for the construction of road asphalt concrete pavements VSN 14-95]. Moststrojlicenzija, Moscow 1989.
5. Glushec V. A. Sovershenstvovanie sistemy upravlenija ryhlitel'nym agregatom. Dis. ... kand. tehn. nauk. [Improving management system ripping machine. Dis. Candidate. tehn. Sciences] Omsk: SibADI, 2004. 204 p.
6. Available at: http: // www.kakustroen.ru/tehnika/datchik-holla-princip-raboty (accessed: 17.09.2014).
7. Available at: http: // dorkomteh.ru/articles/asfaltoukladchiki/~id=127 (accessed: 17.09.2014).
8. Available at: http:// www.mintrans.ru/documents (accessed: 17.09.2014).
Милюшенко Сергей Анатольевич (Россия, г. Омск) - кандидат технических наук, доцент; доцент кафедры Автоматизация
производственных процессов и электротехника ФГБОУ ВПО «СибАДИ». (644080 Россия, г. Омск, пр. Мира 5 e-mail:[email protected])
Игнатов Сергей Дмитриевич Россия, г. Омск) - кандидат технических наук, доцент кафедры Автоматизация производственных процессов и электротехника ФГБОУ ВПО «СибАДИ». (644080 Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e-mail: [email protected])
Шерстнев Никита Сергеевич (Россия, г. Омск) - аспирант кафедры Автоматизация производственных процессов и электротехника ФГБОУ ВПО «СибАДИ». (644080 Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e-mail: [email protected])
Milyushenko S. A. (Russia Federation, Omsk) -candidate of Technical Sciences, associate professor; associate professor "Automation of productions and electrician" Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080 Russia, Omsk, Mira Ave. 5, e-mail: [email protected])
Ignatov S. D. (Russia Federation, Omsk) - of Technical Sciences, associate professor; associate professor "Automation of productions and electrician" Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080 Russia, Omsk, Mira Ave. 5, e-mail: [email protected])
Sherstnev N. S. (Russia Federation, Omsk) -graduate student of "Automation of Productions and Electrician" Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080 Russia, Omsk, Mira Ave. 5, e-mail: [email protected])
