專(zhuān)利名稱(chēng)：鋪設(shè)路面的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求7的前序部分的方法。
背景技術(shù)：
建設(shè)并鋪設(shè)浙青到道路、小路和開(kāi)放空間上是極其復(fù)雜的過(guò)程。在該過(guò)程期間，工作結(jié)果，即所產(chǎn)生的路面的品質(zhì)，不僅由對(duì)機(jī)器的調(diào)節(jié)決定，而且例如由鋪路混合物(例如浙青)的屬性并由環(huán)境條件決定。所有這些參數(shù)一起決定路面實(shí)際上具備怎樣的品質(zhì)，例如平整度。以前，由機(jī)器操作者定義機(jī)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。這樣，機(jī)器操作者將其任務(wù)定位于主要的或改變的邊界或鋪設(shè)條件-及其經(jīng)驗(yàn)。機(jī)器操作者操縱相關(guān)機(jī)器的技能和經(jīng)驗(yàn)越豐富， 所產(chǎn)生的路面品質(zhì)越高。然而，另一方面，如果機(jī)器操作者具有很少經(jīng)驗(yàn)或如果碰到先前未知的邊界條件，則品質(zhì)也可能很低。關(guān)于如何將對(duì)機(jī)器的調(diào)節(jié)設(shè)定為較不依賴(lài)于操作者的經(jīng)驗(yàn)，已作出一些建議。例如，概括的EP 1 544 354 A2提出存儲(chǔ)有利的操作參數(shù)設(shè)定的先前經(jīng)驗(yàn)值，并在以后再次使用該經(jīng)驗(yàn)值作為該機(jī)器的基本設(shè)置。從該基本設(shè)置開(kāi)始，操作者只需執(zhí)行對(duì)機(jī)器的精細(xì)調(diào)節(jié)。DE 40 40 029 Cl提出獨(dú)立于預(yù)定的鋪設(shè)速率和待鋪設(shè)層的預(yù)定參數(shù)設(shè)定筑路機(jī)的壓實(shí)單元的驅(qū)動(dòng)器頻率。在此指定鋪設(shè)速率的時(shí)間推進(jìn)的設(shè)定點(diǎn)曲線。WO 00/70150 Al和DE 10 2008 058 481 Al提出使用適合的傳感器測(cè)量剛產(chǎn)生的路面的溫度，并根據(jù)測(cè)量到的溫度控制路面整修機(jī)或隨后的壓實(shí)機(jī)。DE 195 37 691 C5還公開(kāi)了用于筑路機(jī)的多通道控制系統(tǒng)。然而，該控制僅涉及測(cè)量修平條(smoothing bar)的溫度，并且還在加熱器元件失效的情況下保持該溫度恒定。 不發(fā)生其它調(diào)節(jié)或鋪設(shè)參數(shù)的反饋。最后，US 2004/0260504 Al描述了確定鋪路混合物的性質(zhì)的系統(tǒng)。然而，這些性質(zhì)僅用于品質(zhì)控制而并不用于對(duì)筑路機(jī)的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有的鋪設(shè)路面的系統(tǒng)和方法，以便用更高的可靠性獲得所產(chǎn)生路面的更高品質(zhì)。該目的由具有權(quán)利要求1的特征的系統(tǒng)和具有權(quán)利要求7的特征的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展在從屬權(quán)利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明的用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)具有控制單元，優(yōu)選地為閉環(huán)控制單元，該控制單元適用于通過(guò)考慮測(cè)量量(measurement quantity)來(lái)確定用于獲得至少一個(gè)指定的目標(biāo)值的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)，產(chǎn)生表示多個(gè)最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)的命令數(shù)據(jù)集，并將該命令數(shù)據(jù)集傳送到開(kāi)環(huán)控制單元。該配置提供多種優(yōu)點(diǎn)
-對(duì)用戶(hù)而言，該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)不再需要基于其經(jīng)驗(yàn)設(shè)定機(jī)器的操作部件的單個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，例如整平板的斜度和溫度或夯實(shí)器的頻率。相反，用戶(hù)使用終端、數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)介質(zhì)將待鋪設(shè)路面的目標(biāo)值輸入到系統(tǒng)中。通過(guò)這些目標(biāo)值(同義詞過(guò)程變量)，可涉及對(duì)要獲得的工作結(jié)果，即要產(chǎn)生的路面的描述。因此，這些目標(biāo)值可以包括例如施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，諸如要產(chǎn)生的路面的長(zhǎng)度、寬度、梯度或方向，或以及有關(guān)路面的層的序列的信息，包括單個(gè)層的厚度。因此用戶(hù)現(xiàn)在能夠指定工作結(jié)果，然后可確信系統(tǒng)能確定最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)并根據(jù)需要重新調(diào)節(jié)這些參數(shù)。-由于目標(biāo)值通常比調(diào)節(jié)參數(shù)少得多，當(dāng)單個(gè)的調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)定必須由用戶(hù)執(zhí)行時(shí)，與其相比，輸入目標(biāo)值可以更加快速地進(jìn)行。另外，不需要耗費(fèi)精力以使調(diào)節(jié)參數(shù)適配于變化的環(huán)境條件。兩者都使得操作系統(tǒng)所耗費(fèi)的精力減少，從而節(jié)約成本。-根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)提供閉環(huán)控制單元與開(kāi)環(huán)控制單元的分離。開(kāi)環(huán)控制單元的任務(wù)是執(zhí)行指定的命令或操縱變量，以使對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)由系統(tǒng)操作部件接受。相比之下， 閉環(huán)控制單元用于尋找最優(yōu)的操縱變量或調(diào)節(jié)參數(shù)。該劃分具有下述優(yōu)點(diǎn)，即由開(kāi)環(huán)控制單元進(jìn)行的調(diào)節(jié)參數(shù)的適配必須僅在調(diào)節(jié)參數(shù)已最優(yōu)化且必要時(shí)已檢驗(yàn)之后發(fā)生。結(jié)果， 對(duì)系統(tǒng)操作部件的調(diào)節(jié)較少改變，這可得到更加均勻的工作結(jié)果。-根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)由閉環(huán)控制單元整合并在載體或命令數(shù)據(jù)集中一起被傳送到開(kāi)環(huán)控制單元。這樣整合命令數(shù)據(jù)集以形成塊或載體可以用于減少傳輸命令數(shù)據(jù)所需的能量。優(yōu)選地，閉環(huán)控制單元包括控制器塊和與控制器塊連接的模擬塊?？刂破鲏K可以產(chǎn)生對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)的新集合的建議，然后將其傳遞給模擬塊。模擬塊模擬用控制器塊建議的調(diào)節(jié)參數(shù)獲得的工作結(jié)果。然后可以將該模擬的工作結(jié)果與指定的目標(biāo)工作結(jié)果比較。如果需要，則再次適配建議的調(diào)節(jié)參數(shù)。優(yōu)選地，閉環(huán)控制單元包含，特別是在其模擬塊中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于模擬從一組調(diào)節(jié)參數(shù)得出的所述至少一個(gè)目標(biāo)值的值。這樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特別好地適應(yīng)于鋪設(shè)路面期間的復(fù)雜的操作環(huán)境，其中幾乎所有調(diào)節(jié)參數(shù)都出現(xiàn)在復(fù)雜的互相依賴(lài)的關(guān)系中，從而改變一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)可能造成很多其它量的改變。然而，除了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也可以使用其它類(lèi)似的算法。該系統(tǒng)自身可以?xún)?yōu)選地具有混合器、現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)和/或相對(duì)于彼此可移動(dòng)的多個(gè)機(jī)器，例如，卡車(chē)、切割機(jī)、裝載機(jī)、整修機(jī)和/或壓路機(jī)，其自身的每個(gè)都可以具有一個(gè)或多個(gè)操作部件。特別有利的是提供用于獲取測(cè)量量的傳感器，且這些傳感器將其獲取的測(cè)量量傳遞給閉環(huán)控制單元。本發(fā)明還涉及控制用于鋪設(shè)路面的裝置或系統(tǒng)，特別是路面整修機(jī)的方法。通過(guò)該方法，在閉環(huán)控制單元中從測(cè)量量和至少一個(gè)指定的目標(biāo)值確定一組最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)，以獲得該至少一個(gè)目標(biāo)值，并在共同命令數(shù)據(jù)集中將該組調(diào)節(jié)參數(shù)從閉環(huán)控制單元傳送到開(kāi)環(huán)控制單元。有利的是在該裝置的操作中重復(fù)地執(zhí)行用于獲得至少一個(gè)目標(biāo)值的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)的確定。以此方式，可以對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的檢查或至少重復(fù)執(zhí)行的檢查，且如果需要，可以使設(shè)定適配于改變的環(huán)境條件，以便獲得最優(yōu)的工作結(jié)果。當(dāng)工作結(jié)果盡可能接近由目標(biāo)值規(guī)定的指定(specification)時(shí)，該工作結(jié)果是最優(yōu)的。當(dāng)測(cè)量量偏離目標(biāo)值達(dá)預(yù)定量，和/或每次當(dāng)預(yù)定的時(shí)間間隔到期時(shí)，總是可以在設(shè)備的操作中執(zhí)行用于獲取至少一個(gè)目標(biāo)值的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)的更新確定。后者(即每次當(dāng)預(yù)定的時(shí)間間隔到期時(shí)執(zhí)行)具有下述優(yōu)點(diǎn)，即更新的最優(yōu)化的執(zhí)行變得獨(dú)立于單個(gè)測(cè)量量的確定，且因此例如獨(dú)立于單個(gè)傳感器的失效。優(yōu)選地，可以在閉環(huán)控制單元中執(zhí)行模擬，以使用一組調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)確定用這些調(diào)節(jié)參數(shù)可以產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值的值，以確定最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)。對(duì)目標(biāo)值或過(guò)程結(jié)果的這樣的模擬有助于得出關(guān)于多大程度上已達(dá)到指定的目標(biāo)值的結(jié)論。以此可以得出哪些調(diào)節(jié)參數(shù)仍然需要改進(jìn)。當(dāng)在模擬中用這些調(diào)節(jié)參數(shù)產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值的值落在該至少一個(gè)目標(biāo)值的指定容許度內(nèi)時(shí)，這樣的調(diào)節(jié)參數(shù)可以定義為在根據(jù)本發(fā)明的方法中的“最優(yōu)”。例如，可以指定要產(chǎn)生的路面的寬度可以與指定的目標(biāo)值偏離+/_兩厘米。對(duì)于下一次模擬或?qū)τ谛碌囊唤M調(diào)節(jié)參數(shù)的建議，已確定為“最優(yōu)”的調(diào)節(jié)參數(shù)可以保留，然而或者可以在之后對(duì)新的一組調(diào)節(jié)參數(shù)作出建議，使用該建議對(duì)已定義為“最優(yōu)”的調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行檢查且在需要時(shí)進(jìn)行修正。類(lèi)似地，優(yōu)選地在閉環(huán)控制單元中，可以迭代地定義一組修正的調(diào)節(jié)參數(shù)，并通過(guò)這些修正的調(diào)節(jié)參數(shù)，可以執(zhí)行對(duì)于用修正的調(diào)節(jié)參數(shù)產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值的值的模擬。該迭代式模擬具有下述優(yōu)點(diǎn)，即可以在裝置的操作中連續(xù)地適配和最優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)?？梢韵氲剑梢詧?zhí)行迭代過(guò)程，直到在模擬期間產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值的值落在至少一個(gè)目標(biāo)值的指定容許度內(nèi)。當(dāng)在該模擬期間可以在指定容許度內(nèi)獲得所有的目標(biāo)值時(shí)，整個(gè)一組調(diào)節(jié)參數(shù)可被視為是“最優(yōu)”的并得以保留。有利的是向操作者指示是否能夠達(dá)到指定的目標(biāo)值。以此方式，當(dāng)不能獲得期望的工作結(jié)果或至少不在指定的容許度內(nèi)時(shí)，可以即刻通知操作者。以此方式，操作者可以檢查對(duì)目標(biāo)值的指定，且如果需要，則準(zhǔn)備適合的措施以用于獲得目標(biāo)值。當(dāng)一組調(diào)節(jié)參數(shù)被識(shí)別為“最優(yōu)”時(shí)，可以在共同載體或命令數(shù)據(jù)集中將該組調(diào)節(jié)參數(shù)從閉環(huán)控制單元傳送到開(kāi)環(huán)控制單元，于是開(kāi)環(huán)控制單元執(zhí)行單個(gè)操作部件到指定的調(diào)節(jié)參數(shù)的適配。在此可以想到，總是將所有可能的調(diào)節(jié)參數(shù)的完整命令數(shù)據(jù)集傳送到開(kāi)環(huán)控制單元。然而如果只將改變的調(diào)節(jié)參數(shù)傳送到開(kāi)環(huán)控制單元，則可以減少傳輸命令數(shù)據(jù)集的精力。然后通過(guò)該命令數(shù)據(jù)集，向開(kāi)環(huán)控制單元發(fā)信號(hào)表明要修正哪些調(diào)節(jié)參數(shù)。


在下文中，基于附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的有利實(shí)施例。示出了下述附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；及圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的功能部件的示意圖。
在附圖中，相同的部件始終由相同的標(biāo)號(hào)表示。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)1的示意圖。該系統(tǒng)1包括設(shè)置在道路施工現(xiàn)場(chǎng)或設(shè)置在機(jī)器上，或設(shè)置在外部并協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)的操作過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)(site
6station) 2或中央現(xiàn)場(chǎng)辦公室(central site office) 2。系統(tǒng)1的部分還由浙青設(shè)施或混合設(shè)施3及在混合設(shè)施3和道路施工現(xiàn)場(chǎng)之間和/或在道路施工現(xiàn)場(chǎng)上可移動(dòng)的多個(gè)機(jī)器構(gòu)成。該機(jī)器可以是運(yùn)輸鋪路混合物的卡車(chē)4、切割機(jī)5、裝載機(jī)6、路面整修機(jī)7和路面壓實(shí)機(jī)8。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1中，這些機(jī)器中的一些或以及混合設(shè)施3可以省略，或可以有多個(gè)混合設(shè)施3和/或特定類(lèi)型的多個(gè)機(jī)器4至8?；旌显O(shè)施3和機(jī)器4至8中的每個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)操作部件9，這些操作部件的操作原理或調(diào)節(jié)由一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)決定。對(duì)于混合設(shè)施3，操作部件9可以涉及例如螺旋輸送機(jī)、混合器或加熱裝置，以用于產(chǎn)生鋪路混合物。對(duì)于可移動(dòng)的操作部件4至8，操作部件可以涉及相關(guān)機(jī)器的驅(qū)動(dòng)器，包括控制。對(duì)于卡車(chē)4，進(jìn)一步的操作部件可以是用于翻倒裝載區(qū)域的提升機(jī)構(gòu)。對(duì)于路面整修機(jī)7，操作部件9包括在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)器中，通過(guò)該輸送機(jī)將鋪路混合物從料斗輸送到整平板。其它操作部件9例如可以是在其上可調(diào)節(jié)安裝角、振動(dòng)或振蕩的整平板、壓板和/或所稱(chēng)的“夯實(shí)器”以及加熱裝置。在現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2和混合設(shè)施3之間及現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2和每個(gè)機(jī)器4至8之間具有用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?0?，F(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2、混合設(shè)施3和機(jī)器4至8的每個(gè)具有可用于數(shù)據(jù)傳輸通道10的適合的接口。其它無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道11可以設(shè)置在單個(gè)機(jī)器6、7、8之間。數(shù)據(jù)傳輸通道10、11可以例如設(shè)置為無(wú)線電鏈路、紅外線鏈路、因特網(wǎng)鏈路或通過(guò)衛(wèi)星設(shè)置。圖1所示的系統(tǒng)1還具有可用的輸入和輸出裝置12，例如膝上型計(jì)算機(jī)或PDA，該輸入和輸出裝置是移動(dòng)的，或者可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸通道13鏈接到現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2。另外，現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2可以通過(guò)類(lèi)似的數(shù)據(jù)傳輸通道13鏈接到例如在建筑或規(guī)劃辦公室14中的外部裝置。在現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2處提供輸入裝置15，例如鍵盤(pán)、⑶或DVD驅(qū)動(dòng)器或存儲(chǔ)卡接口。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2處的該輸入裝置15，可以輸入要產(chǎn)生的路面的目標(biāo)值，例如路面的方向和寬度、期望路面的壓實(shí)度、鋪設(shè)厚度、平整度和/或表面質(zhì)地。此外，在現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2處提供顯示裝置16，例如監(jiān)視器，在該顯示裝置上顯示輸入的目標(biāo)值和系統(tǒng)1內(nèi)獲得的測(cè)量量， 并在關(guān)鍵情況下向系統(tǒng)1的操作者提供警告信息。盡管圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)部件，圖2示出系統(tǒng)1的功能部件以及系統(tǒng)1內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。(后者由平行四邊形符號(hào)表示)。如圖2所示，系統(tǒng)1包括開(kāi)環(huán)控制單元17。該開(kāi)環(huán)控制單元的任務(wù)是接收用于操縱變量或調(diào)節(jié)參數(shù)18的指定u，將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器命令并分發(fā)到各個(gè)操作部件9，以便根據(jù)指定的調(diào)節(jié)參數(shù)18調(diào)節(jié)操作部件9。通過(guò)各種操作部件9的調(diào)節(jié)和操作，生成總體實(shí)際運(yùn)行的操作或鋪設(shè)過(guò)程19。由該鋪設(shè)過(guò)程19提供所產(chǎn)生的路面。鋪設(shè)過(guò)程19不僅由對(duì)操作參數(shù)9的調(diào)節(jié)決定，而且受到干擾變量，例如環(huán)境溫度、風(fēng)或陰影的影響。系統(tǒng)1具有多個(gè)傳感器(未示出)，通過(guò)這些傳感器獲得測(cè)量量22。這些測(cè)量量可以涉及例如整平板的安裝角、已鋪設(shè)路面部分的鋪設(shè)厚度或浙青溫度、土壤剛度或從其得出的量(加速度)或經(jīng)確定的已鋪設(shè)浙青的密度。通過(guò)輸出反饋23J4將測(cè)量量22的組y傳遞給閉環(huán)控制單元25，該閉環(huán)控制單元25的功能是通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)的最優(yōu)化進(jìn)行鋪設(shè)過(guò)程19的最優(yōu)化。閉環(huán)控制單元25還通過(guò)適合的接口接收目標(biāo)值26，該目標(biāo)值定義要達(dá)到的工作結(jié)果，即產(chǎn)生的路面的性質(zhì)。這些目標(biāo)值沈例如可以是路面的鋪設(shè)厚度、整平板的安裝角或鋪設(shè)的浙青的期望厚度?？梢岳鐝囊苿?dòng)終端裝置12、從規(guī)劃辦公室14或通過(guò)輸入裝置15，將目標(biāo)值沈輸入到系統(tǒng)1中。除了目標(biāo)值z(mì)、2&和測(cè)量量y、22，閉環(huán)控制單元25還接收已在外部獲取并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸通道10、11、13傳送給接收器28的外部數(shù)據(jù)27。這些外部數(shù)據(jù)27例如可以是例如由Troxler (特克斯勒)探測(cè)器確定的浙青密度的外部值，或由壓路機(jī)8確定的浙青密度。 這些密度值或其它數(shù)據(jù)27由接收器觀直接提供給閉環(huán)控制單元25。也已在接收器觀處接收的第二組外部數(shù)據(jù)27’初始傳遞給建模單元四。該組外部數(shù)據(jù)27’可以例如是運(yùn)輸卡車(chē)4的位置、浙青溫度、有關(guān)混合配方和混合物量的信息，即位置與材料數(shù)據(jù)。在建模單元四中，這些位置與材料數(shù)據(jù)27’耦合到環(huán)境數(shù)據(jù)30， 該環(huán)境數(shù)據(jù)例如可以反映環(huán)境溫度、土壤溫度、風(fēng)向、風(fēng)速，及太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度和方向。通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)30和位置與材料數(shù)據(jù)27’，建模單元四計(jì)算出已鋪設(shè)的混合物的核心溫度的值T_C0re。該溫度只能通過(guò)計(jì)算確定，因?yàn)椴荒芙佑|到路面的核心以進(jìn)行直接的溫度測(cè)量。在此，建模單元四可以應(yīng)用論文，即“Use of core temperature prediction for the compaction of asphalt mixture in road construction (德文原文 f示 IS “Nutzung der Kerntemperaturvorhersage zur Verdichtung von Asphaltmischgut im Stra β enbau ”(在筑路中將核心溫度預(yù)測(cè)用于浙青混合物的壓實(shí))，J. Wendebaum, University of Karlsruhe (J ·韋登鮑姆，卡爾斯魯厄大學(xué))，2004年7月)的內(nèi)容。最后，將一些常數(shù)31作為其它數(shù)據(jù)輸入到閉環(huán)控制單元25中。這些常數(shù)31是在鋪設(shè)過(guò)程期間保持恒定的值，例如整平板的寬度、路面整修機(jī)7上的整平板的質(zhì)量，或機(jī)器 4至8的幾何邊界條件。閉環(huán)控制單元25包括模擬塊33和控制塊34。控制塊34可以設(shè)計(jì)為自適應(yīng)閉環(huán)控制器。基于測(cè)量量y，22、目標(biāo)值和由模擬塊33模擬的模擬過(guò)程變量/，自適應(yīng)閉環(huán)控制器能夠產(chǎn)生對(duì)新的調(diào)節(jié)量的集合的建議?？梢詫?duì)新的調(diào)節(jié)參數(shù)u*的該建議傳送到模擬塊33。模擬塊33配置為基于調(diào)節(jié)參數(shù)ιΛ由控制器塊34建議的測(cè)量量y，22、常數(shù)31、外部數(shù)據(jù)27和由建模單元四建模的值來(lái)模擬過(guò)程變量/。該模擬預(yù)測(cè)可在主要的邊界條件下用由控制器塊34建議的調(diào)節(jié)參數(shù)u*達(dá)到的工作結(jié)果?？梢杂蒙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的形式執(zhí)行模擬塊33?；蛘?，可以在模擬塊33中執(zhí)行來(lái)自方差分析的線性或非線性模型或算法。圖2所示的系統(tǒng)1還具有傳輸接口 36。輸出數(shù)據(jù)37可以由閉環(huán)控制單元25提供給該傳輸接口 36，以從傳輸接口 36傳送到系統(tǒng)1的其它部件。輸出數(shù)據(jù)37可以例如是計(jì)算或模擬的浙青密度或浙青核心溫度、系統(tǒng)中的單個(gè)機(jī)器4至8的位置、關(guān)于機(jī)器4至8對(duì)輔助材料和操作材料的要求的預(yù)測(cè)、混合設(shè)施3要求的鋪路混合物的量或組成等。可以在系統(tǒng)1中為每個(gè)機(jī)器4至8以及混合設(shè)施3分配機(jī)器標(biāo)識(shí)。在系統(tǒng)1的單個(gè)部件之間的無(wú)線通信期間使用該機(jī)器標(biāo)識(shí)以標(biāo)識(shí)出進(jìn)行發(fā)送或接收的機(jī)器。在圖2中，在系統(tǒng)1中傳送的所有數(shù)據(jù)或量由平行四邊形表示。應(yīng)注意，這些數(shù)據(jù)或量(除了常數(shù)31)可以取決于位置和/或時(shí)間。在下文中，對(duì)本發(fā)明的方法的過(guò)程或本發(fā)明的用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)1的操作進(jìn)行說(shuō)明。在操作過(guò)程開(kāi)始時(shí)，將目標(biāo)值沈輸入到系統(tǒng)中，該目標(biāo)值定義所需的工作結(jié)果，例如要鋪設(shè)的路面的厚度和方向以及其所需壓實(shí)度。另外，為單個(gè)的目標(biāo)值沈指定容許度范圍。在該容許度范圍內(nèi)，將工作結(jié)果評(píng)估為“滿(mǎn)意”或“最優(yōu)”。將目標(biāo)值z(mì)，沈和相應(yīng)的容許度范圍傳遞給控制器塊34?？紤]到已提供測(cè)量量y， 22，自適應(yīng)閉環(huán)控制器34建議調(diào)節(jié)參數(shù)的集合u*用于系統(tǒng)1的操作部件9。將對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)的該建議u*提供給模擬塊33。模擬塊33模擬用建議的調(diào)節(jié)參數(shù)u*產(chǎn)生的過(guò)程結(jié)果/。 進(jìn)而將該模擬的過(guò)程結(jié)果f傳遞給自適應(yīng)閉環(huán)控制器34，其中將該過(guò)程結(jié)果與目標(biāo)值z(mì)， 26進(jìn)行比較。如果模擬的過(guò)程結(jié)果/落在單個(gè)的目標(biāo)值沈的容許度范圍內(nèi)，則將建議的調(diào)節(jié)參數(shù)的組定義為“最優(yōu)”。通過(guò)這些“最優(yōu)”調(diào)節(jié)參數(shù)，控制器塊34產(chǎn)生命令數(shù)據(jù)集 u，該命令數(shù)據(jù)集由自適應(yīng)閉環(huán)控制器34作為載體傳送到開(kāi)環(huán)控制單元17。載體或命令數(shù)據(jù)集u內(nèi)的操縱變量或調(diào)節(jié)參數(shù)18可以例如包括下述設(shè)定夯實(shí)器轉(zhuǎn)速、夯實(shí)器行程、夯實(shí)器振動(dòng)頻率、振動(dòng)的偏心質(zhì)量、振動(dòng)的偏心度、壓板的頻率、壓板壓力、輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速、螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，和/或鋪設(shè)速率(如果受控制的機(jī)器是路面整修機(jī)7)。如果相反在自適應(yīng)閉環(huán)控制器34中發(fā)現(xiàn)模擬的過(guò)程變量f落在目標(biāo)值沈或至少一個(gè)目標(biāo)值26的容許度范圍之外，則控制器塊34相對(duì)于更接近地達(dá)到指定的目標(biāo)值沈來(lái)適配調(diào)節(jié)參數(shù)。進(jìn)而將以此得出的對(duì)新的調(diào)節(jié)參數(shù)的建議u*傳遞給模擬塊33，以便在此模擬由其產(chǎn)生的過(guò)程變量/。重復(fù)該過(guò)程，直到完整的一組調(diào)節(jié)參數(shù)被視為“最優(yōu)”，或直到達(dá)到指定的取消準(zhǔn)則。通過(guò)這樣的取消準(zhǔn)則，例如在閉環(huán)控制單元25內(nèi)部的閉環(huán)控制回路的十次交替迭代之后，可以通過(guò)傳輸接口 36向操作者輸出關(guān)于取消該模擬過(guò)程的消息。將“最優(yōu)”操縱變量或調(diào)節(jié)參數(shù)18的載體u傳送給開(kāi)環(huán)控制單元17。開(kāi)環(huán)控制單元17將指定的操縱變量轉(zhuǎn)換為機(jī)器命令，并將機(jī)器命令傳送到操作部件9以根據(jù)指定的參數(shù)調(diào)節(jié)操作部件。在鋪設(shè)過(guò)程19期間，獲取測(cè)量量22并通過(guò)輸出反饋23J4將其傳遞給控制器塊 34或模擬塊33。同時(shí)，模擬塊33接收來(lái)自建模單元四的預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)是從環(huán)境數(shù)據(jù)30和位置與材料數(shù)據(jù)27’產(chǎn)生的。在閉環(huán)控制單元25中，連續(xù)地執(zhí)行或在各情況下在指定時(shí)間間隔之后執(zhí)行過(guò)程變量/的迭代模擬以指定新的調(diào)節(jié)量。在將其傳遞給開(kāi)環(huán)控制單元17之前，將建議的調(diào)節(jié)量uM專(zhuān)遞給模擬塊33以預(yù)測(cè)由其產(chǎn)生的過(guò)程結(jié)果/。這可以提供優(yōu)點(diǎn)，即僅當(dāng)模擬已表明實(shí)際上能夠用修正的調(diào)節(jié)量達(dá)到更好的工作結(jié)果時(shí)，才在機(jī)器上執(zhí)行調(diào)節(jié)量的適配。在系統(tǒng)的操作期間，可以通過(guò)傳輸接口 36向系統(tǒng)1的其它部件提供特定的輸出數(shù)據(jù)37。同時(shí)，可以通過(guò)接收器觀輸入外部數(shù)據(jù)。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的一個(gè)實(shí)施例中，圖2中示出的所有部件位于一個(gè)機(jī)器上， 例如位于路面整修機(jī)7上。使用接口觀、36，路面整修機(jī)7與系統(tǒng)1的其它部件2、3至6、 8、12、14 通信。在另一實(shí)施例中，在圖2所示的部件中只有開(kāi)環(huán)控制單元17和操作部件9位于相關(guān)的機(jī)器3至8上。系統(tǒng)的其它部分例如可以設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2中。同樣，在該實(shí)施例中閉環(huán)控制單元25可以位于現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2處。在該情況下，可以通過(guò)通道10將命令數(shù)據(jù)集u，即操縱變量或調(diào)節(jié)參數(shù)18的載體從(現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)2上的)閉環(huán)控制單元25傳送到 (相關(guān)機(jī)器3至8上的)開(kāi)環(huán)控制單元17。開(kāi)始于所示實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1和根據(jù)本發(fā)明的方法可以按很多方式修改以用于鋪設(shè)路面。當(dāng)然，在此選擇的目標(biāo)值和要設(shè)定的調(diào)節(jié)參數(shù)18可以取決于相關(guān)的操作部件9的配置。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以提供優(yōu)點(diǎn)，即操作者只需指定鋪設(shè)過(guò)程的目標(biāo)值沈而不是指定單個(gè)的調(diào)節(jié)參數(shù)18。這些調(diào)節(jié)參數(shù)18由系統(tǒng)1自動(dòng)地確定并連續(xù)地進(jìn)行最優(yōu)化。 圖2示出對(duì)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的控制是用閉環(huán)控制回路進(jìn)行的。使用模擬，可以預(yù)測(cè)新建議的操縱變量的效果以對(duì)實(shí)際調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化?？梢韵氲?，可以在輸入目標(biāo)值沈期間已經(jīng)執(zhí)行該模擬。在該情況下，可以在用先輸入的目標(biāo)值仍然能夠獲得的特定范圍的值時(shí)才允許后輸入的目標(biāo)值。另外，如果輸入的目標(biāo)值不現(xiàn)實(shí)，則可以在該情況下向操作者提供反饋，因?yàn)橛矛F(xiàn)有的機(jī)器不能達(dá)到這樣的目標(biāo)值。然后操作者有機(jī)會(huì)再次檢查輸入的目標(biāo)值26。
權(quán)利要求
1.一種用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)(1)，其中所述系統(tǒng)(1)具有多個(gè)操作部件(9)，每個(gè)操作部件包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，且其中所述系統(tǒng)(1)具有開(kāi)環(huán)控制單元(17)，將所述調(diào)節(jié)參數(shù)從所述開(kāi)環(huán)控制單元傳送到所述操作部件(9)，其特征在于，所述系統(tǒng)(1)具有閉環(huán)控制單元(25)，所述閉環(huán)控制單元適用于通過(guò)考慮測(cè)量量0 來(lái)確定用于達(dá)到至少一個(gè)指定目標(biāo)值06)的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)，產(chǎn)生表示多個(gè)最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的命令數(shù)據(jù)集(u)， 和將表示多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的該命令數(shù)據(jù)集(u)傳送到所述開(kāi)環(huán)控制單元(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閉環(huán)控制單元05)具有控制器塊 (34)和與所述控制器塊鏈接的模擬塊(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述閉環(huán)控制單元 (25)中提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于模擬從所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的一組(ιΟ調(diào)節(jié)參數(shù)(18)產(chǎn)生的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)(1)具有浙青設(shè)施(3)、現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)(2)和/或相對(duì)于彼此可移動(dòng)的多個(gè)機(jī)器(4-8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供用于混合設(shè)施(3)、現(xiàn)場(chǎng)工作臺(tái)(2) 和/或機(jī)器G-8)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌凇?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供用于獲取所述測(cè)量量 (22)的傳感器。
7.—種控制用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)(1，7)、特別是路面整修機(jī)(7)的方法，其中所述系統(tǒng) (1,7)具有多個(gè)操作部件(9)，每個(gè)操作部件包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)，且其中所述系統(tǒng)(1，7)具有開(kāi)環(huán)控制單元(17)，將所述調(diào)節(jié)參數(shù)從所述開(kāi)環(huán)控制單元傳送到所述操作部件(9)，其特征在于，在閉環(huán)控制單元0 中從測(cè)量量0 和至少一個(gè)指定的目標(biāo)值06) 確定用于達(dá)到所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的一組最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(22)，且在共同命令數(shù)據(jù)集 (u)中將該組調(diào)節(jié)參數(shù)(18)從所述閉環(huán)控制單元0 傳送到所述開(kāi)環(huán)控制單元(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述系統(tǒng)(1，7)的操作中重復(fù)地執(zhí)行用于達(dá)到所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述系統(tǒng)(1，7)的操作中，在各情況下在指定的時(shí)間間隔到期之后執(zhí)行用于達(dá)到至少一個(gè)目標(biāo)值06)的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，優(yōu)選地在用一組(lO調(diào)節(jié)參數(shù)(18)確定最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的所述閉環(huán)控制單元0 中，執(zhí)行模擬以得出用所述調(diào)節(jié)參數(shù)(18)產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值06)的值(/)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述模擬期間產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值06)的值(/)落在所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的指定容許度內(nèi)時(shí)，將所述調(diào)節(jié)參數(shù) (18)定義為最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，優(yōu)選地在閉環(huán)控制單元0 中，迭代地定義一組OO修正的調(diào)節(jié)參數(shù)，且用這些修正的調(diào)節(jié)參數(shù)(18)執(zhí)行用所述修正的調(diào)節(jié)參數(shù)產(chǎn)生的至少一個(gè)目標(biāo)值06)的值(/)的模擬。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，執(zhí)行迭代過(guò)程，直到在模擬期間產(chǎn)生的所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的值(/)落在所述至少一個(gè)目標(biāo)值06)的指定容許度內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，向所述操作者提供是否能夠達(dá)到指定的目標(biāo)值06)的顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在共同命令數(shù)據(jù)集(u) 中僅將要修正的調(diào)節(jié)參數(shù)從所述閉環(huán)控制單元0 傳送到所述開(kāi)環(huán)控制單元(17)。
全文摘要
一種用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)(1)，該系統(tǒng)包括多個(gè)操作部件(9)，每個(gè)操作部件具有一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)，該系統(tǒng)還包括開(kāi)環(huán)控制單元(17)，將調(diào)節(jié)參數(shù)從開(kāi)環(huán)控制單元(17)傳送到操作部件(9)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)(1)特征在于閉環(huán)控制單元(25)，該閉環(huán)控制單元形成為通過(guò)考慮測(cè)量量(22)來(lái)確定用于獲得至少一個(gè)指定的目標(biāo)值(26)的最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)，產(chǎn)生表示多個(gè)最優(yōu)調(diào)節(jié)參數(shù)(18)的命令數(shù)據(jù)集，并將該命令數(shù)據(jù)集傳送到開(kāi)環(huán)控制單元(17)。本發(fā)明還涉及控制用于鋪設(shè)路面的系統(tǒng)(1)，特別是路面整修機(jī)(7)的方法。
文檔編號(hào)E01C19/12GK102191739SQ201110065949
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者拉爾夫·魏澤爾 申請(qǐng)人:約瑟夫福格勒公司