GS-TP1700型轮胎式运梁车四车行走同步算法研究

张宇 王大江 王金祥 冯扶民

摘  要：通过分析GS-TP1700型运梁车的运行特点，设计了四车同步行走的传感器布局。通过分析传感器数据所反应的四车位置变化情况，引入PID控制理念，设计了四车行走同步控制流程。测试结果证明该种控制方法可使四车速度保持基本一致，从而保证了四车相对位置的稳定。

关键词：运梁车;四车;行走;同步;PID

中图分类号：U469.5+41    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）03-0000-00

0引言

GS-TP1700型轮胎式运梁车是天业通联重工科技有限公司专门针对科威特海湾大桥建设项目的工程应用而研制的，为适应多种箱梁跨度、大吨位、长距离、不平路面、复杂路径等工况需要，采用了4台450T轮胎运梁车共同构成一辆整体同步运行的运梁车，研究表明为保证设备整体平稳满载运行，需实现四车的同步行走转向控制。

1系统组成

给四车编号A、B、C、D，前兩车和前承重梁组成为前运输车，后两车和后承重梁组成为后运输车，如图1所示。承重梁与车辆之间采用球铰连接方式，可保证在一定范围内，车辆的纵向调整、横向调整和平面转向。承重梁与A车、C车连接为固定端，与B车、D车连接为自由端，自由端与车架之间设有滑动面，可保证在一定水平方向上，不会对承重梁产生附加载荷。

为保证四车在行驶过程中，相对位置始终保持在可允许范围内，四车之间设置了各种传感器。角度传感器A angle 1和激光测距B laser 1用于指示AB车在纵向方向的相对位移，激光测距A laser 1、激光测距A laser 3和拉绳传感器A rope 1用于指示AB车在横向方向的相对位移。C车同样。激光测距A laser 2和拉绳传感器A rope 2用于指示AC车在纵向方向的相对位移。BD车同样。

2控制方法

四车联动行驶时，行走由A车控制，行走系统都是由同样的发动机带驱动泵、减速机、马达而组成的液压闭式系统[3]。控制系统将A车行走踏板量线性转化为驱动泵开口量赋值给A车，B、C、D三车则根据各传感器反馈自身位置，在A车给定的基准上，再叠加上自身的调整量，以保持和A车的相对位置不变。

2.1 AB车（CD车）行走同步

AB车之间的行走同步主要依靠角度传感器A angle 1，如图2所示。CD车之间的行走同步与AB车同理。

（1）前向行驶时，A angle 1>0时，说明B车超前A车，此时B车应减慢速度;A angle 1<0时，说明B车落后A车，此时B车应加快速度。

（2）后向行驶时，A angle 1>0时，说明B车落后A车，此时B车应加快速度;A angle 1<0时，说明B车超前A车，此时B车应减慢速度。

在控制过程中，引入PID控制算法，通过设置P、I、D参数，可得到合适的系统响应速度，使超调量减小，稳定性增强[1][2]。控制过程如图3所示。

2.2 AC车（BD车）行走同步

AC车之间的行走同步主要依靠长度传感器A laser 2，如图4所示。BD车之间的行走同步与AC车同理。

（1）向前行驶时，A laser 2>设定距离时，说明C车落后A车，此时C车应加快速度;A laser 2<设定距离时，说明C车超前A车，此时C车应减慢速度。

（2）向后行驶时，A laser 2>设定距离时，说明C车超前A车，此时C车应减慢速度;A laser 2<设定距离时，说明C车落后A车，此时C车应加快速度。

程序流程如图5所示。

3测试结果

对四车联动行走速度进行测试，AB车A angle 1的变化和据此得到的B车PID调整量，以及A、B车行走驱动泵输出，和CD车的如图6所示。AC车A laser 2的变化和据此得到的C车PID调整量，和BD车的如图7所示。四车同步行走速度如图8所示。

由图6可见，当横向两车的角度有变化时，角度PID输出可逐渐调整，始终使两车保持齐头并进;由图7可见，当纵向两车的距离有变化时，长度PID输出也可逐步扭转偏差，始终使两车距离保持在允许范围;由图8可见，经过同步调整后的四车速度基本可保持一致。

4结论

目前该设备应用于科威特海湾大桥项目，共架设175孔350片超大型箱梁，于2018年3月完成了最后一孔箱梁的运输工作，标志着世界第四跨海大桥胜利合龙，实践证明其可靠性、安全性、高效性都经受住了现场检验，因此该项技术具有一定的推广价值。

参考文献

[1]张宇，王大江，王金祥.1700吨运梁车转向同时性控制方法的优化[C].2017年第七届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技学术论坛论文集，2017.

[2]张宇，王大江，冯扶民，等.运架一体机过隧道自动驾驶控制算法的研究[C].2017年第七届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技学术论坛论文集，2017.

[3]王大江，张宇，王智勇.运板车驱动行走系统的优化[J].工程机械，2010（11）：20-22.

收稿日期：2020-02-03

作者简介：张宇（1982—），女，吉林德惠人，硕士，高级工程师，研究方向：工程机械电气控制。