● 摘要
DPG500铺轨机是用于满足高速铁路跨区间无缝线路铺设的需要而研制的铺设新线轨枕和长钢轨的大型自动化专用设备。铺轨机行走驱动系统是整个设备中的一个关键子系统，其控制性能直接影响铺轨机的作业效率和布枕精度。本文结合铺轨机行走系统控制目标，针对行走驱动系统进行深入研究，建立基于电液比例容积调速原理的多通道电液比例变量泵和变量马达组成的车速牵引力系统的数学模型，研究与其相适应的控制策略和工程实现问题，为我国高速铁路的施工建设提供技术支持，具有重要的理论意义和工程应用价值。铺轨机行走牵引车由履带牵引车和轮轨牵引车以铰接方式联接，其行走液压驱动系统包括履带泵控马达系统和轮轨泵控马达系统两部分。行走液压系统的控制目标是在不同工况下实现对给定速度的跟踪和两套泵控马达系统所提供的牵引力保持给定的匹配关系。本文所研究的难点在于针对多轴多驱动的液压行走系统如何实现力和速度的复合控制。首先，文中详细阐述了DPG500铺轨机行走系统的特点，经过分析，用AMESim软件和MATLAB/Simulink软件分别建立了行走驱动系统和控制系统的数学模型，使用联合仿真的方法来研究系统控制性能。接着，分析了铺轨机行走系统的控制目标，根据行走系统的控制特性，提出了工程上易于实现的速度和力的复合控制策略，并分别设计了数字PID控制算法和模糊PID控制算法，并进行计算机仿真。结果表明，本文设计的两种控制算法都可以满足铺轨机的控制要求，即能够实现铺轨机对车速和牵引力的控制目标。然后，详细讨论了控制系统的硬件和软件实现，设计基于CAN总线的DPG500铺轨机的控制网络，并编制控制系统软件，实现系统的多任务协同控制，并到现场调试，验证了算法的适用性。最后，总结了研究的主要结论，并指出了进一步研究的方向和发展趋势。