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隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。瀝青混凝土攪拌站作為高等級(jí)公路建設(shè)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，需求量逐年增加。同時(shí)，為了加快公路建設(shè)進(jìn)程，提高路面施工質(zhì)量，降低施工成本，更好地保護(hù)環(huán)境，對瀝青混凝土攪拌站等大型施工設(shè)備的技術(shù)水平提出了更高的要求。智能瀝青混凝土攪拌站可以很好地滿足這一需求。
1概述。
國外瀝青混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)歷史悠久。由于不同國家的情況不同，不同國家和地區(qū)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式也各有特點(diǎn)。從控制系統(tǒng)來看，雖然功能相似，但形式多樣，性能差異很大?？偟膩碚f，國外公司對瀝青混凝土攪拌站的發(fā)展投入了大量資金，特別是近十年來，該產(chǎn)品的技術(shù)更新速度幾乎超過了所有工程機(jī)械。新技術(shù)和新方法的應(yīng)用不斷提高產(chǎn)品的性能。
從控制系統(tǒng)的制度形式來看，國外主要包括:
1)瀝青攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)采用單片機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)總線技術(shù)構(gòu)建。產(chǎn)品系統(tǒng)大，開發(fā)周期長，維護(hù)困難。
2)利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)了瀝青混凝土攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件由專業(yè)公司制造，控制軟件由通用軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)周期短，故障率低。它克服了單片機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，具有工作過程管理功能。這種產(chǎn)品在20世紀(jì)80年代末和90年代初很流行。但由于現(xiàn)場工作條件惡劣，工作任務(wù)繁重，各種工業(yè)信號(hào)相互干擾，系統(tǒng)可靠性差，稱重精度低且有誤。
3)局域網(wǎng)分散控制系統(tǒng)采用通信技術(shù)，由管理計(jì)算機(jī)、可編程控制器(PLC)、智能儀表和智能控制器組成。該系統(tǒng)克服了上述兩種產(chǎn)品的缺點(diǎn)，繼承了它們的優(yōu)點(diǎn)，目前得到了廣泛的應(yīng)用。
近年來，國內(nèi)一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對瀝青混凝土攪拌站控制系統(tǒng)做了大量的研究工作，取得了一批科研成果。從這些科研成果來看，瀝青混凝土攪拌站基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄和打印階段的自動(dòng)控制，部分參數(shù)采用了智能控制-專家系統(tǒng)。但是，總體來說，國內(nèi)大型瀝青混凝土攪拌設(shè)備還存在一些問題。決定瀝青混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，如測量精度、產(chǎn)品自動(dòng)化程度、控制系統(tǒng)界面友好、整機(jī)的可靠性、靈活性和適應(yīng)性以及售后服務(wù)等，差距很大。目前，瀝青混凝土攪拌設(shè)備的發(fā)展趨勢是向大型化、多品種、高精度、低污染、低能耗、高自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。
2瀝青混凝土攪拌站。
固定式瀝青混凝土攪拌站由兩個(gè)主要單元組成，即干燥單元和攪拌單元。干燥裝置由干燥滾筒(在卸料口裝有溫度傳感器)、冷料輸送機(jī)、燃燒系統(tǒng)(火焰噴射器、煙道、煙囪)和其他輔助設(shè)備(如料倉、除塵器、柴油供應(yīng)和鼓風(fēng)機(jī))組成。混合單元主要包括熱料升降機(jī)、平面振動(dòng)篩、石粉骨料升降機(jī)、石粉料倉和風(fēng)機(jī)。稱量斗(石料、砂、石粉稱量斗、瀝青稱量斗)、攪拌機(jī)及輔助設(shè)備(大塊石料卸料管、熱瀝青供應(yīng)管、螺旋給粉器等)。)和儀器(如熱電偶溫度計(jì)、電磁閥、電子衡器等。).
成品料的配比和溫度是主要控制參數(shù)，配比主要由稱重系統(tǒng)測量和控制。成品材料的溫度與瀝青溫度、骨料溫度、環(huán)境溫度和配比有關(guān)。影響混合質(zhì)量的主要參數(shù)包括冷料的溫度和濕度、燃燒溫度、干燥時(shí)間、混合時(shí)間等因素。為了保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行，需要綜合考慮上述因素，自動(dòng)控制生產(chǎn)過程。人工控制的精度很難保證，因此需要一個(gè)智能控制系統(tǒng)。
在上述系統(tǒng)中，稱重信號(hào)、瀝青溫度、骨料溫度、環(huán)境溫度、料位信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、煙道溫度、煙道壓力等。是控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，而成品材料的比例、溫度、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等。是系統(tǒng)的目標(biāo)控制量。這些信號(hào)通過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列調(diào)整進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過數(shù)字濾波、模糊化等處理后，發(fā)送到計(jì)算機(jī)
智能瀝青混凝土攪拌站控制系統(tǒng)。
為了克服現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土攪拌站的整體智能控制，滿足集群智能控制的工作要求，智能瀝青混凝土攪拌站采用數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)據(jù)智能管理，優(yōu)化系統(tǒng)資源，采用專家系統(tǒng)技術(shù)、知識(shí)工程和專家經(jīng)驗(yàn)建立控制策略和知識(shí)庫，形成開放式智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。
3.1模糊專家控制系統(tǒng)。
運(yùn)用模糊控制理論和專家系統(tǒng)技術(shù)，建立瀝青混凝土攪拌站的控制模型，即模糊專家控制系統(tǒng)模型。
模糊控制理論將人類解決問題的思維方法引入到工程控制中?；谀：龜?shù)學(xué)、模糊語言的知識(shí)表示和模糊邏輯的規(guī)則推理，建立了系統(tǒng)的模糊控制模型。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測數(shù)據(jù)，建立專家知識(shí)庫，形成控制規(guī)則集，通過專家系統(tǒng)推理對系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。
在瀝青混凝土攪拌站的工作過程中，冷骨料的配比、骨料干燥后的溫度、料斗閥門的開啟時(shí)間、熱骨料的稱量、粉料和瀝青的稱量、攪拌時(shí)間都與成品質(zhì)量有關(guān)，所有的變量相互影響，同時(shí)影響系統(tǒng)，共同影響系統(tǒng)的產(chǎn)量。然而，不可能建立有效的數(shù)學(xué)和物理模型來準(zhǔn)確反映變量之間的關(guān)系。對于這種非線性、時(shí)不變和不確定的系統(tǒng)，不可能用通常的控制方法來有效地控制系統(tǒng)。采用模糊專家控制系統(tǒng)可以有效解決這一問題，實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土攪拌站的智能控制。
3.2模糊專家控制系統(tǒng)軟件。
1)模糊專家控制系統(tǒng)知識(shí)庫。對瀝青混凝土攪拌站的實(shí)測數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納整理，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)變換后用計(jì)算機(jī)語言表示，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中形成知識(shí)庫，作為專家系統(tǒng)推理的依據(jù)。為了方便用戶理解知識(shí)庫，維護(hù)和更新知識(shí)庫，這個(gè)知識(shí)庫用IF-THEN規(guī)則表示。
2)模糊專家控制系統(tǒng)的推理機(jī)。根據(jù)瀝青混凝土攪拌站的工作特點(diǎn)、各變量的特點(diǎn)以及它們之間的模糊關(guān)系，確定了不確定性模型的確定性推理方法。
3)模糊化。根據(jù)每個(gè)輸入/輸出的話語域進(jìn)行量化。比如烘干骨料后，溫度論域?yàn)閇120℃，180℃]，量化為9個(gè)等級(jí)，其對應(yīng)的量化論域?yàn)閇-4，4]，即{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，.
4)反模糊化。模糊專家推理得到的控制變量是模糊語言值，需要反模糊化并轉(zhuǎn)化為真實(shí)的控制信號(hào)才能控制系統(tǒng)，即模糊化的逆過程。
3.3數(shù)據(jù)處理軟件。
1)數(shù)字信號(hào)處理程序。通過對瀝青混凝土攪拌站實(shí)際工況和環(huán)境的測試分析，確定了影響系統(tǒng)的主要干擾和噪聲信號(hào)及其特征。在采用硬件抗干擾技術(shù)的同時(shí)，采用數(shù)字濾波等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了測控精度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2)預(yù)測程序。根據(jù)瀝青混凝土攪拌站的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，采用最優(yōu)預(yù)測方法預(yù)測控制系統(tǒng)某些變量的變化趨勢，實(shí)時(shí)調(diào)整控制量，優(yōu)化控制參數(shù)，克服系統(tǒng)慣性導(dǎo)致的長過渡過程帶來的控制滯后，提高系統(tǒng)的整體控制精度。
此外，軟件還包括其他輔助程序，如故障診斷、用戶交互程序、主控程序、數(shù)據(jù)記錄和輸出程序、遠(yuǎn)程通信程序等。程序之間的關(guān)系可以用圖2所示的框圖來表示。
4結(jié)論。
采用人工智能技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土攪拌站的集中控制和智能控制。智能軟件的使用可以克服計(jì)量精度和工作穩(wěn)定性等關(guān)鍵問題。瀝青混凝土攪拌站智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，保證生產(chǎn)質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品市場競爭力。

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