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无人化沥青路面就地热再生机组纵向速度控制方法研究
| 论文题名： | 无人化沥青路面就地热再生机组纵向速度控制方法研究 |
| 关键词： | 沥青路面就地热再生机组;纵向速度控制器;无人化施工;数值仿真 |
| 摘要： | 沥青路面就地热再生机组利用就地热再生技术对发生病害的沥青路面进行加热、铣刨以及重铺等处理，实现对旧沥青路面的快速修复，具有施工周期短、交通影响小以及废旧沥青混合料可二次利用等优势，在近年公路养护工程中得到了广泛关注。作为一项路面快速养护技术，沥青路面就地热再生机组的施工工艺复杂、施工过程动态连续，需要依赖操作人员的经验令机组之间实现紧密的配合，以保证再生路面的施工质量。借助汽车领域的无人驾驶技术，沥青路面就地热再生机组可以实现单机无人化作业，通过对机组在待施工路面的协同控制实现机组的无人化施工，可降低路面施工质量对操作人员经验的依赖，提高施工的安全性。 无人化沥青路面就地热再生机组的纵向速度控制是机组协同控制的重点，它不仅需要机组在作业过程中保证安全性，还需要机组的纵向作业速度相互匹配以满足各项施工工艺的要求。因此，本文基于沥青路面就地热再生机组的施工工艺与流程，对机组纵向运动进行数学建模和协同控制方法研究。首先，根据施工工艺确定了机组在不同工况下的编队设计，并对机组在不同工况下的机群行为进行数学建模，结合微分同胚变换理论与人工势场方法，提出了不同工况下的机组集群运动学模型，并对建立的机组运动学模型进行了理论分析与数值仿真，验证了所建立运动学模型的关键性能；然后，根据车辆动力学建立了单机的数学模型，进而获得各单机间的间距误差模型，将机组集群运动学模型视为纵向控制系统的伺服约束，根据约束跟随控制理论，提出不同工况下的机组纵向速度控制器设计，利用李雅普诺夫稳定性理论对控制系统进行稳定性分析，借助MATLAB软件对机组控制系统进行数值仿真，验证了提出的纵向速度控制器设计的正确性和有效性；最后，基于ROS系统搭建了无人化沥青路面就地热再生机组纵向控制系统的验证实验平台，并完成了实验平台的方案设计与主要功能模块的软件开发，实验结果表明本文所提出的机组集群运动学模型与机组纵向速度控制方法具有一定可行性。 |
| 作者： | 杨皓 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 赵睿英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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