Повышение эффективности автоматической системы нивелирования асфальтоукладчика. Разработка имитационной модели процесса ровности в среде MATLAB&Simulink | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г.

Дата публикации: 24.10.2016

Статья просмотрена: 139 раз

Библиографическое описание:

Прокопьев А. П., Емельянов Р. Т., Трещева А. И. Повышение эффективности автоматической системы нивелирования асфальтоукладчика. Разработка имитационной модели процесса ровности в среде MATLAB&Simulink // Молодой ученый. — 2016. — №21. — С. 199-201. — URL https://moluch.ru/archive/125/31566/ (дата обращения: 16.07.2018).



В статье дан анализ работы асфальтоукладчика. Схема имитационной модели следящей системы выглаживающей плиты укладчика, реализованная в программе MATLAB&Simulink. Приведены результаты исследований.

Ключевые слова: нивелирование, асфальтоукладчик, имитационная модель, сенсор

Технологический процесс строительства асфальтобетонного покрытия выполняется традиционно асфальтоукладчиком и асфальтовыми вибрационными катками. Асфальтоукладчик обеспечивает приемку асфальтобетонной смеси от автосамосвалов или перегрузчика, транспортирует дозированно смесь и распределяет по ширине покрытия, уплотняет, обеспечивая профилирование и ровность покрытия. Современные асфальтоукладчики имеют автоматические следящие системы управления, обеспечивающие важне характеристики дорожного покрытия по ровности и профилированию. Совершенствование систем управления является актуальной научной и практической задачей. Развитию этого направления посвящены многие научные работы [1, 2, и др.]

Цели изадачи. Целью работы является разработка имитационной модели рабочего процесса управления ровностью покрытия афсальтоукладчиком в среде MATLAB &Simulink. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: изучение технологического процесса строительства асфальтобетонных дорожных покрытий и научных работ, посвященных исследованию процессов; рассмотрение принципиальной схемы укладчика в качестве объекта исследования; разработка функциональной и структурной схемы системы управления процессом нивелирования покрытия укладчиком; описание рабочего процесса нивелирования укладчиком, как объекта управления; разработка имитационной модели процесса нивелирования в среде моделирования Simulink.

Теоретические сведения. Асфальтоукладка — завершающий и ответственный этап строительства дорожного полотна. От качества асфальтового покрытия зависит коэффициент сцепления с дорогой и, следовательно, безопасность движения. В связи с этим, при укладке асфальта очень важно выдержать продольный и поперечный уклоны каждой полосы, проектную толщину укладываемого слоя, а так же добиться ровности покрытия. Для достижения этих задач в дорожных работах применяются асфальтоукладочные машины, а вместе с ними системы, позволяющие точно и оперативно позиционировать выглаживающую плиту в необходимое для качественной работы положение.

При перемещении асфальтоукладчика по основанию, готовому для укладки на него дорожного покрытия нежесткого типа, его ходовое оборудование, гусеничное или колесное, произвольно движется в вертикальном направлении (под воздействием микрорельефа основания дороги). Это неуправляемое движение передаётся через основную раму асфальтоукладчика и подвеску выглаживающей вибрационной плиты на рабочее оборудование, вызывая неуправляемое перемещение выглажи вибрационной плиты, что влечет за собой случайное изменение толщины и поперечного уклона дорожного полотна и ухудшение качества покрытия.

К качеству работы асфальтоукладчиков с автоматической системой управления предъявляются очень высокие требования, включающие: обеспечение ровности поверхности укладываемого слоя в продольном направлении, обеспечение постоянства толщины укладываемого слоя, обеспечение постоянства ширины укладываемого слоя, обеспечение постоянства поперечного уклона поверхности, обеспечение проектных высотных отметок по оси покрытия.

Система нивелирования автоматически поддерживает высотную отметку, что позволяет асфальтоукладчикам выравнивать профиль дорожного покрытия. Датчики, «считывающие» текущее положение рабочего органа для сравнения с заданными параметрами могут быть ультразвуковыми, лазерными, а также ориентированными с помощью тахеометра или спутниковой системы. Отсюда и названия автоматизированных систем нивелирования.

Каждая из систем нивелирования имеет свои преимущества и недостатки, поэтому необходимо выбирать подходящий вариант исходя из необходимой точности работы строительной техники и сложности дорожных работ.

Одной из целей использования автоматизированных систем управления является повышение точности работы дорожно-строительной техники, откуда вытекает высокое качество дорожного полотна и соответствие заданным характеристикам. Использование современных систем нивелировки повышает точность выполнения работ до нескольких миллиметров.

Системы нивелирования для асфальтоукладчика — это оборудование, без которого сложно себе представить не только строительство новых дорог, но и ремонт старых. Любой специалист прекрасно понимает, что для качественного выполнения этих работ необходимо использовать современные и качественные системы управления.

Полностью бесконтактные автоматические системы нивелирования для асфальтоукладчиков, разработанные компаниейTOPCON, предназначены для выполнения асфальтирования с автоматическим контролем высоты слоя и поперечного уклона покрытия с точностью до 2 миллиметров по высоте. При подготовке ровной поверхности, поперечного уклона и проектных отметок используются ультразвуковые, лазерные и 3D системы нивелирования.

Единственным недостатком, который влечет за собой использование современных нивелировочных систем, является необходимость повышения квалификации операторов дорожно-строительной техники, ведь использование такого высокотехнологично оборудование предполагает грамотную наладку и эксплуатацию всех элементов системы. Однако такой недостаток в конечном результате станет преимуществом, т. к. квалифицированные и обученные кадры — это залог будущего успеха компании.

Имитационная модель. Схема имитационной модели следящей системы выглаживающей плиты укладчика, реализованная в программе MATLAB&Simulink, показана на рисунке 1.

В состав схемы входят следующие элементы: гидроцилиндр двунаправленного действия, трёхпозиционный гидрораспределитель;гидравлический насос, управляемый гидрозамок, гидравлический датчик давления, элемент «выглаживающая плита асфальтоукладчика»,сенсор, который даёт информацию о перемещении и скорости штока гидроцилиндра (датчик обратной связи «Sensor»), элемент «сенсор силы», элемент «гидравлическая жидкость», в данном случае масло «Oil-30W»,элемент «вязкое трение»,источник силы, пропорциональный сервоклапан гидропривода (электрогидравлический распределитель, преобразующий электрический сигнал в перемещение), возмущающее воздействие «микрорельеф»,PS-конвертор,ёмкость для рабочей жидкости, возмущающее воздействие, обусловленное влиянием работы других элементов [3]. Кроме того, в рассмотренную гидравлическую схему входят такие элементы, как сумматор, интегратор, усилитель, блок задания синусоиды, константа и т. п.

Вывод. Полученная имитационная модель рабочего процесса нивелирования покрытия укладчиком позволяет решать исследовательские и оптимизационные задачи. Основные параметры процесса, рассчитываемые программными средствами, перемещение и скорость выглаживающей плиты укладчика.

Рис. 1Имитационная модель системы привода выглаживающей плиты укладчика на языке среды моделирования Simulink

Рис. 2 Результат моделирования

Литература:

  1. Щербаков В. С., Милюшенко С. А. Модель рабочего процесса асфальтоукладчика // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2008. № 9. С. 85–88.
  2. Прокопьев, А. П. Оптимизация следящей системы автоматического управления / В. И. Иванчура, А. П. Прокопьев // Вестн. Сиб. аэрокосм. ун-та. — 2011. — Вып. 5. — С. 44–49.
  3. Прокопьев, А. П. Методы управления технологическими процессами строительства асфальтобетонных покрытий: монография / А. П. Прокопьев, Р. Т. Емельянов, В. И. Иванчура. — 2-е изд., перераб. — Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. — 252 с. ISBN 978–5–7638–2585–5.
  4. Демьянов А. А. Статья: АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКИ
  5. 2002Марышев Б. С., к. т. н., СоюздорНИИ Журнал «Строительная техника и технологии», март-апрель 2002Марышев
  6. Павел Басинский Публикация АСФАЛЬТОУКЛАДЧИК «Российская газета», 22.07.2008
Основные термины (генерируются автоматически): MATLAB, имитационная модель, выглаживающая плита укладчика, система нивелирования, укладываемый слой, дорожное покрытие, дорожное полотно, поперечный уклон, ровность покрытия, дорожно-строительная техника.


Ключевые слова

имитационная модель, сенсор, нивелирование, асфальтоукладчик

Похожие статьи

Исследование модели системы управления режимами...

Разработана имитационная модель системы управления в среде MATLAB&Simulink.

Центральная машина дорожно-строительного комплекта асфальтоукладчик обеспечивает укладку

– разработка имитационной модели процесса уплотнения асфальто-укладчиком

Устройства для анализа и оценки состояния дорожного покрытия

Кривизна дорожного покрытия. Поперечный уклон.

толщина слоев дорожной одежды, продольные и поперечные уклоны

Ровность покрытия (в том числе продольный профиль и международный индекс ровности)

Укладка асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком

Асфальтоукладчики оборудованы системой автоматического регулирования, которая обеспечивает контроль и регулирование продольного профиля и поперечного уклона поверхности укладываемого покрытия. Ровность покрытия создается с помощью...

Нормы ровности дорожных покрытий (оснований) по...

Поперечной ровности покрытия (колеи). Ликвидация колеи методами перекрытия, заполнения, фрезерования.

*Еф и Етр — фактический и требуемый модули упругости дорожной одежды и земляного полотна [2].

Применение объемной георешетки в основании дорожной одежды

– замена покрытия из железобетонных плит на менее жесткую временную конструкцию

Основные термины (генерируются автоматически): слабое основание, объемная георешетка, композитная система, дорожная одежда, георешетка, дорожное покрытие, дорожное...

Применение теории накапливания повреждений в условиях...

Решение этой задачи и проектирование дорожной одежды по критериям ровности позволит обеспечивать требуемый уровень потребительских свойств на протяжении всего срока службы дорожной конструкции. Колея, образующаяся на поверхности асфальтобетонных покрытий...

Температурный режим и другие простые правила как залог успеха...

Толщина слоя смеси регулируется выглаживающей плитой укладчика.

 правильный поперечный уклон для обеспечения водоотвода, виражей

Основные термины (генерируются автоматически): смесь, каток, асфальтобетонное покрытие, дорожное строительство, слой...

Робот для анализа дорожного покрытия...

Ключевые слова: робот, анализ дорожного покрытия, строительно-дорожные работы, повышение качества. В наше время опыт эксплуатации автомобильных дорог показывает, что существующий нормативный срок их службы в течение...

Механизация процесса уплотнения асфальтобетонной смеси катком

Приступая к строительству покрытия дорожной одежды, подготавливают основание дорожной одежды, на которое оно будет уложено.

поперечный уклон; – ровность (просвет под рейкой длиной 3 м на расстоянии 0,75–1 м от каждой кромки покрытия (основания) в пяти...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование модели системы управления режимами...

Разработана имитационная модель системы управления в среде MATLAB&Simulink.

Центральная машина дорожно-строительного комплекта асфальтоукладчик обеспечивает укладку

– разработка имитационной модели процесса уплотнения асфальто-укладчиком

Устройства для анализа и оценки состояния дорожного покрытия

Кривизна дорожного покрытия. Поперечный уклон.

толщина слоев дорожной одежды, продольные и поперечные уклоны

Ровность покрытия (в том числе продольный профиль и международный индекс ровности)

Укладка асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком

Асфальтоукладчики оборудованы системой автоматического регулирования, которая обеспечивает контроль и регулирование продольного профиля и поперечного уклона поверхности укладываемого покрытия. Ровность покрытия создается с помощью...

Нормы ровности дорожных покрытий (оснований) по...

Поперечной ровности покрытия (колеи). Ликвидация колеи методами перекрытия, заполнения, фрезерования.

*Еф и Етр — фактический и требуемый модули упругости дорожной одежды и земляного полотна [2].

Применение объемной георешетки в основании дорожной одежды

– замена покрытия из железобетонных плит на менее жесткую временную конструкцию

Основные термины (генерируются автоматически): слабое основание, объемная георешетка, композитная система, дорожная одежда, георешетка, дорожное покрытие, дорожное...

Применение теории накапливания повреждений в условиях...

Решение этой задачи и проектирование дорожной одежды по критериям ровности позволит обеспечивать требуемый уровень потребительских свойств на протяжении всего срока службы дорожной конструкции. Колея, образующаяся на поверхности асфальтобетонных покрытий...

Температурный режим и другие простые правила как залог успеха...

Толщина слоя смеси регулируется выглаживающей плитой укладчика.

 правильный поперечный уклон для обеспечения водоотвода, виражей

Основные термины (генерируются автоматически): смесь, каток, асфальтобетонное покрытие, дорожное строительство, слой...

Робот для анализа дорожного покрытия...

Ключевые слова: робот, анализ дорожного покрытия, строительно-дорожные работы, повышение качества. В наше время опыт эксплуатации автомобильных дорог показывает, что существующий нормативный срок их службы в течение...

Механизация процесса уплотнения асфальтобетонной смеси катком

Приступая к строительству покрытия дорожной одежды, подготавливают основание дорожной одежды, на которое оно будет уложено.

поперечный уклон; – ровность (просвет под рейкой длиной 3 м на расстоянии 0,75–1 м от каждой кромки покрытия (основания) в пяти...

Задать вопрос