[发明专利]一种基于激光测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统

摘要

本发明公开了一种基于激光测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统，属于优化控制领域。该系统包括移动机器人速度测量主机，加热机/复拌机终端，铣刨机终端几部分组成。移动机器人速度测量主机安装有激光测距模块，负责测量距离铣刨机的距离，进而计算获得铣刨机的行进速度，通过无线通信方式将行进速度反馈给铣刨机，铣刨机终端以路面温度和反馈的速度为参考，通过模糊自适应算法计算最优行进速度，并对铣刨机行进速度进行优化调节。

主权项

1.一种基于激光测距的就地热重铺机组行进速度优化控制系统，其特征在于，包括安装于加热机的加热机数据采集装置和加热机MCU主控器、安装于复拌机的复拌机数据采集装置和复拌机MCU主控器、安装于铣刨机的铣刨机数据采集装置和铣刨机MCU主控器，以及置于机组最前端的带有速度测量功能的移动机器人数据采集装置和移动机器人MCU主控器；所述移动机器人数据采集装置用于测量所述铣刨机的实时行驶速度，包括：第三电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述移动机器人数据采集装置内其他模块和所述移动机器人MCU主控器供电；第三RS485模块，用于在线调试所述移动机器人MCU主控器；第三无线模块，用于将测得的速度信息发送给所述铣刨机MCU主控器；激光测距模块，直接测得所述铣刨机与所述移动机器人之间的距离；第三信号调理模块，用于对实时行驶速度数据进行平滑滤波处理；所述移动机器人MCU主控器负责所述第三RS485模块、所述第三无线模块、所述激光测距模块、所述第三信号调理模块的任务调度，计算铣刨机的实时行驶速度；所述加热机数据采集装置和所述复拌机数据采集装置各自包括：第一电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述加热机数据采集装置内其他模块、所述加热机MCU主控器和所述复拌机数据采集装置内其他模块、所述复拌机MCU主控器供电；第一RS485模块，用于在线调试所述加热机MCU主控器和所述复拌机MCU主控器；第一无线模块，用于与所述铣刨机MCU主控器通信；第一显示模块，用于显示所述铣刨机MCU主控器发送过来的最优行进速度值；所述加热机MCU主控器和所述复拌机MCU主控器负责所述第一RS485模块、所述第一无线模块、所述第一显示模块的任务调度；所述铣刨机主数据采集装置包括：第二电源模块，完成电压转化和电源管理，为所述铣刨机数据采集装置内其他模块和所述铣刨机MCU主控器供电；第二RS485模块，用于在线调试所述铣刨机MCU主控器；温度采集模块，用于采集当前路面温度；第二信号调理模块，用于采集到的当前路面温度数据进行平滑滤波处理；第二无线模块，用于与所述加热机、复拌机以及移动机器人MCU主控器进行通信；第二显示模块，用于显示所述铣刨机的实时行进速度、所述最优行进速度、所述当前路面温度、设定施工温度；协同优化调控模块，通过模糊自适应速度协同优化控制算法计算当前各机组的最优行进速度，将最优行进速度分别反馈，完成整套机组的优化调控；所述铣刨机MCU主控器负责所述第二RS485模块、所述温度采集模块、所述第二信号调理模块、所述第二无线模块、所述第二显示模块、所述协同优化模块的任务调度；其中，所述模糊自适应速度协同优化控制算法：以铣刨机设定温度值T_s和当前路面温度T_m的差值ΔT作为模糊自适应控制器的一个输入参数，以铣刨机当前的行进速度V_x作为另外一个输入参数，模糊自适应控制器的输出是下一时刻行进速度的调整值ΔV；当路面温度T_m低于设定温度T_s时，输出速度调整值ΔV为负值，应降低机组行进速度；当路面温度T_m高于设定温度T_s时，输出速度调整值ΔV为正值，应提高机组行进速度；具体如下：式(1)利用V_x的论域为[4m/min，6m/min]作为对调整后的速度进行限制；当模糊自适应速度协同优化控制算法计算出最优行进速度之后，将速度调控值ΔV通过无线网络发送给其余各机组进行调控，各机组根据ΔV的值对速度进行调控(增大速度、减小速度、保持不变)，由于机组行进速度较慢，调控周期设定为40秒～3分钟。