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振动压路机是公路、铁路和机场等工程建设中施工的重要装备,主要用于压实各种土壤、碎石料和沥青混凝土等。但目前振动压路机工作参数单一、压实效果检测迟缓,不仅降低了施工效率,而且给施工质量带来了严重的隐患。随着我国高等级公路、铁路和机场建设的快速发展,施工的环境更为复杂,施工速度不断提高,对基础压实质量的要求越来越高。因此,对振动压路机的压实效率和压实质量进行研究是我国工程机械领域的重要课题之一。 本文采用理论分析和试验研究相结合的方法,分析振动压路机压实工作参数对压实质量和压实效率的影响规律,研究振动压实工作参数自动调节技术,开发振动压实控制系统。具体完成了以下工作: 在分析土壤振动压实机理、研究土壤含水量、土壤材料及其级配等因素对土壤压实度影响规律的基础上,利用锤击法测量了具有不同压实度圆柱试样的固有频率,采用GeoGauge刚度仪测量了不同压实度土壤的刚度,确定了土壤固有频率、刚度与压实度之间的定量关系。 依据压路机振动压实工作原理及振动工作机构特点,建立了振动压路机“振动轮-土体”二维动力学模型,分析了单个振动周期内振动轮的运动轨迹,研究了系统相关参数对振动响应的影响规律,明确提出影响压实效果的压实工作参数主要是振动频率、振动幅值和压实速度。确定了压实工作参数与压实度间的定量关系,给出了振动压路机实际工作过程中,振动频率确定、振动轮振动幅值调整及压实速度选取方法。 根据振动压路机的压实控制功能要求,研究确定了压实工作参数的主要影响因素,制定了包括10个输入参数、3个控制输出参数的基于神经网络的多输入-多输出压实控制方案,研究了基于遗传算法的压实工作参数自动调节算法,开发了振动压实控制系统,在压实作业的三项工作参数输出执行中,采用改进的BP遗传算法,对其PID控制参数进行在线自动整定,实现了振动频率、振动幅值、压实速度执行机构的准确、稳定控制。 研究了振动压路机压实度在线检测技术,提出了振动压路机压实度检测方案,设计了压实度在线检测系统。开发了振动压路机振动频率控制系统和执行机构。进行了压实度在线检测试验、振动频率控制系统测试试验、振动压路机压实试验,对振动压路机压实控制系统进行了试验验证。结果表明,本文所提出的控制策略和方法可以实现压实度的在线检测和振动压路机的实时控制,有效地提高了振动压路机的压实效率和压实质量。