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文檔簡介
4T/JSJTQXxx-2026路面工程多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)指南本文件規(guī)定了路面工程多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、多傳感器冗余設(shè)計、建模、施工等內(nèi)容。本文件適用于公路路面多傳感冗余變量攤鋪施工系統(tǒng)設(shè)計與施工控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T28181公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求GBT28589地理信息定位服務(wù)JJF2015單軸傾角傳感器校準(zhǔn)規(guī)范JTG/TF20公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則JTGF40公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF80/1公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)第一冊土建工程SJ∕T11588BDS/GPS射頻與基帶一體化模塊性能要求與測試方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1多傳感冗余multisensorredundancy在系統(tǒng)中配置多個同類或不同類傳感器以實現(xiàn)數(shù)據(jù)相互校驗、故障檢測與容錯的技術(shù)設(shè)計。注:多傳感冗余核心目標(biāo)是通過冗余配置提升系統(tǒng)的可靠性、安全性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,避免通過部署雙路或多路傳感器等多個傳感器,利用信號間預(yù)設(shè)的線性關(guān)系、多數(shù)表決邏輯等冗余傳感器可分為同構(gòu)冗余和異構(gòu)冗余。同構(gòu)冗余是指多個相同型號和類型的傳感器感器實現(xiàn)同一功能,以減少共同缺陷風(fēng)險,如攝像頭與激光雷達(dá)融當(dāng)某個傳感器數(shù)據(jù)異常時,系統(tǒng)通過對比冗余數(shù)據(jù)(如差值絕對零或隔離,再基于剩余有效數(shù)據(jù)重新計算輸出。例如,慣性測量系統(tǒng)中通過投影值與輸出值冗余設(shè)計能顯著降低整體故障概率。如,三重模塊化冗余(TMR)需三個組件同時失效才導(dǎo)致系統(tǒng)故障,而獨立傳3.2主傳感器mainsensor5T/JSJTQXxx-2026系統(tǒng)中承擔(dān)核心測量任務(wù)的傳感器,其數(shù)據(jù)直接用于生成攤鋪厚度、高程、橫坡調(diào)整等關(guān)鍵參數(shù)的控制指令。注:主傳感器通常具備高精度、高實時性的特點,是系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)(1)直接控制:主傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)處理后直接驅(qū)動3.3冗余傳感器redundantsensors系統(tǒng)中用于替代或補(bǔ)充主傳感器的傳感器。注:冗余傳感器的作用為(1)起到故障容錯的作用。當(dāng)主傳感器失效時,冗余傳感器接管控制,避免施工中斷;);起到狀態(tài)監(jiān)測的作用。監(jiān)測主傳感器健康狀態(tài)(如噪),3.4重采樣resampling改變數(shù)據(jù)采樣率的過程,包括升采樣和降采樣。升采樣是通過插值提高數(shù)據(jù)頻率,降采樣指通過抽取或平均降低數(shù)據(jù)頻率。3.5變量攤鋪variablepaving瀝青路面攤鋪中,通過多個(種)傳感器實時采集路面高程、橫坡、松鋪厚度、溫度、壓實度等狀態(tài)參數(shù),利用控制算法動態(tài)調(diào)整攤鋪機(jī)熨平板高度、側(cè)傾角度、攤鋪速度、螺旋布料器轉(zhuǎn)速等工作參數(shù),實現(xiàn)路面幾何形狀和材料分布的精準(zhǔn)控制。3.6比例項主導(dǎo)proportionaltermdominates在PID控制中,比例項主導(dǎo)指比例環(huán)節(jié)(P)的增益系數(shù)(Kp)遠(yuǎn)大于積分(Ki)和微分(Kd)環(huán)節(jié)的增益,使得系統(tǒng)響應(yīng)主要由比例項決定。注:比例項主導(dǎo)的核心目的是1)快速消除靜態(tài)誤差。比例項直接放大當(dāng)前誤差信號,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如液迅速動作2)抑制動態(tài)超調(diào)。通過高比例增益抑制系統(tǒng)因慣性或延遲產(chǎn)生的振蕩3)簡化調(diào)參過程。在橫坡控制4縮略語下列縮略語適用于本文件。BDS:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(beidounavigationsatellitesystem)CAN:控制器局域網(wǎng)總線(ControllerAreaNetwork)GNSS:全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(globalnavigationsatellitesystem)HDMI:高清多媒體接口(HighDefinitionMultimediaInterface)NMEA:美國國家海洋電子協(xié)會(NationalMarineElectronicsAssociation)T/JSJTQXxx-20266NUC:非均勻性矯正(Non-UniformityCorrection)PID:比例、積分和微分進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)(ProportionalIntegralDerivative)Pitch:車身繞垂直方向的傾斜角度(俯仰角)PLC:可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)RMS:均方根值(RootMeanSquareValue)Roll:車身繞行駛方向的傾斜角度(橫滾角)SDI:串行數(shù)字接口(SerialDigitalInterface)Yaw:車身繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)角度(航向角)5基本規(guī)定5.1多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個部分。5.2多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)硬件以攤鋪機(jī)為載體,包含平衡梁和多種傳感器,傳感器的安裝位置宜按圖1布設(shè)。);T/JSJTQXxx-202675.3多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)軟件包含冗余設(shè)計軟件和測量建模軟件,應(yīng)根據(jù)施工路段具體技術(shù)要求進(jìn)行冗余設(shè)計和建模。5.4多傳感冗余變量攤鋪控制系統(tǒng)中所用傳感器防護(hù)等級宜在IP67以上,與熨平板或瀝青混合料直接接觸的傳感器應(yīng)能承受250℃高溫,其它傳感器工作溫度宜為-20℃~80℃內(nèi)。6系統(tǒng)硬件6.1攤鋪機(jī)6.1.1應(yīng)具備高精度液壓控制系統(tǒng),液壓系統(tǒng)應(yīng)響應(yīng)迅速、能接收毫米級的實時調(diào)控指令。6.1.2支持CAN總線通信與開放數(shù)據(jù)協(xié)議,能與多傳感器實時交換位置、姿態(tài)、速度、工作狀態(tài)等信息。6.1.3應(yīng)預(yù)留傳感器安裝接口,并具備自行供電能力。6.1.4攤鋪機(jī)熨平板應(yīng)具備自動調(diào)平功能,應(yīng)能全依靠數(shù)字模型和傳感器反饋自動調(diào)平。6.1.5應(yīng)具有良好的行駛平穩(wěn)性與姿態(tài)穩(wěn)定性。6.2平衡梁及其內(nèi)置傳感器6.2.1平衡梁應(yīng)安裝在攤鋪機(jī)兩側(cè),且應(yīng)與熨平板方向保持垂直。6.2.2應(yīng)采用非接觸式平衡梁,非接觸式平衡梁分為激光平衡梁和超聲波平衡梁。6.2.3激光平衡梁及傳感器應(yīng)滿足以下要求:a)探頭數(shù)量不少于36束,單探頭檢測范圍不少于250mm,探頭檢測頻率大于100Hz,響應(yīng)時間小于b)多探頭同時工作時,系統(tǒng)自動剔除凹凸不平的異常值,僅采用3個最接近實際值的測量結(jié)果取平均值,確?;鶞?zhǔn)面攤鋪穩(wěn)定性;c)單探頭檢測距離應(yīng)在5cm以上,距離測量誤差應(yīng)在±1.5mm內(nèi),支持對下承層表面凹凸度的實時監(jiān)測,整體攤鋪平整度誤差應(yīng)滿足JTG/TF20、JTGF40、JTGF80/1的要求;d)采用數(shù)字化控制系統(tǒng),支持與攤鋪機(jī)電控系統(tǒng)無縫對接,適配國內(nèi)外主流品牌攤鋪機(jī);e)具備故障自診斷、工作狀態(tài)指示、傳感器異常報警等功能,適應(yīng)變坡、匝道等復(fù)雜工況;f)內(nèi)置溫度補(bǔ)償傳感器,消除環(huán)境溫度對測量精度的影響。6.2.4超聲波平衡梁及傳感器滿足以下要求:a)超聲波傳感器測距誤差應(yīng)控制±1.5mm內(nèi),整體攤鋪平整度誤差應(yīng)滿足JTG/TF20、JTGF40、JTGF80/1的要求;b)采用多探頭綜合測量技術(shù),通過“剔除最大值、最小值后取平均值”算法,消除單點干擾,保證基準(zhǔn)面穩(wěn)定性;c)每個傳感器模塊應(yīng)含獨立發(fā)射/接收單元,宜集成溫度補(bǔ)償探頭,溫度影響誤差應(yīng)控制在±0.5mm內(nèi);d)傳感器采樣頻率應(yīng)不小于100Hz,響應(yīng)時間小于1ms,宜在動態(tài)攤鋪過程中數(shù)據(jù)實時更新,攤鋪機(jī)行進(jìn)速度3m~5m/min時應(yīng)無延遲;e)系統(tǒng)應(yīng)支持1~10級靈敏度設(shè)置,油缸升降響應(yīng)時間不大于0.5s;f)應(yīng)保證攤鋪厚度在±1mm誤差內(nèi)不觸發(fā)油缸調(diào)整,無過度修正;g)避免攤鋪機(jī)發(fā)動機(jī)、振搗系統(tǒng)對信號的干擾,通訊故障率不大于0.1%/h。6.3其他傳感器6.3.1至少應(yīng)配備GNSS傳感器(內(nèi)置IMU)、雙軸傾角傳感器、橫坡傳感器、車身姿態(tài)傳感器、溫度傳T/JSJTQXxx-20268感器、紅外熱成像攝像頭和360°環(huán)視攝像頭。6.3.2GNSS傳感器安裝于攤鋪機(jī)兩側(cè)平衡梁上,滿足以下要求:a)水平定位偏差不大于10mm;垂直定位偏差不大于2mm;b)整合BDS、GPS、GLONASS等多星座數(shù)據(jù),結(jié)合CORS系統(tǒng)提升復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性;c)支持設(shè)備端離線解算與實時差分改正,確保施工過程中數(shù)據(jù)連續(xù)性與可靠性;d)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足GBT28589、SJ∕T11588的測量精度要求。6.3.3雙軸傾角傳感器安裝于攤鋪機(jī)兩側(cè)平衡梁上,滿足以下要求:a)測量范圍應(yīng)覆蓋橫向±10°和縱向±5°,以適應(yīng)攤鋪機(jī)在復(fù)雜地形下的姿態(tài)變化;b)靜態(tài)精度應(yīng)保持在±0.05°,高精度場景應(yīng)在±0.02°內(nèi),對應(yīng)攤鋪厚度誤差在±1mm內(nèi);動態(tài)精度在攤鋪機(jī)振動下,精度衰減宜在±0.1°之間,確保實時控制穩(wěn)定性;c)分辨率應(yīng)達(dá)到0.001°,以捕捉微小傾斜變化;采樣率應(yīng)不小于20Hz,高精度場景應(yīng)大于50Hz,與GNSS采樣率和攤鋪機(jī)液壓系統(tǒng)響應(yīng)頻率匹配;承受振動加速度不大于10g,頻率10~2000Hz;d)支持RS485/CAN總線/以太網(wǎng),兼容攤鋪機(jī)控制系統(tǒng);應(yīng)兼容NMEA2000、CANopen或自定義協(xié)議,與GNSS接收機(jī)、平衡梁實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步;數(shù)據(jù)更新率應(yīng)與GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)更新率同步,避免時間延遲導(dǎo)致的控制滯后;e)內(nèi)置溫度傳感器,自動修正溫度對傳感器零點的影響,典型溫漂宜不大于0.01°/℃;f)通過算法修正傳感器輸出與實際角度的非線性關(guān)系,典型非線性誤差不大于0.1%FS,并通過交叉軸耦合補(bǔ)償,消除X軸和Y軸傾斜相互干擾,典型耦合誤差不大于0.05°。6.3.4橫坡傳感器安裝于熨平板橫梁上,滿足以下要求:a)測量范圍應(yīng)覆蓋±10%(對應(yīng)角度范圍約±5.7°),以適應(yīng)不同設(shè)計橫坡和攤鋪機(jī)姿態(tài)變化;b)靜態(tài)測量精度應(yīng)滿足坡度誤差±0.02%,角度誤差±0.03°(對應(yīng)坡度誤差約±0.05%在攤鋪機(jī)振動下,動態(tài)精度衰減應(yīng)控制在±0.1%之間,確保實時控制穩(wěn)定性;c)分辨率應(yīng)達(dá)到0.001%或0.001°,以捕捉微小橫坡變化;采樣率應(yīng)不小于20Hz,高精度場景應(yīng)不小于50Hz,與GNSS采樣率、傾角傳感器和攤鋪機(jī)液壓系統(tǒng)響應(yīng)頻率匹配;d)具有抗振動能力,能承受振動加速度大于10g,頻率10-2000Hz,避免攤鋪機(jī)振動導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動;e)支持RS485/CAN總線/以太網(wǎng),兼容攤鋪機(jī)控制系統(tǒng),兼容NMEA2000、CANopen或自定義協(xié)議,與GNSS接收機(jī)、平衡梁實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步,數(shù)據(jù)更新率與GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)更新率同步,避免時間延遲導(dǎo)致的控制滯后;f)內(nèi)置溫度傳感器,自動修正溫度對傳感器零點的影響,典型溫漂不大于0.01%/℃,通過算法修正傳感器輸出與實際坡度的非線性關(guān)系,典型非線性誤差宜不大于0.1%FS,能消除縱向坡度對橫坡測量的干擾,典型耦合誤差宜不大于0.05%;g)固定于熨平板橫梁中部或兩側(cè),避免螺旋布料器、刮板輸送器等機(jī)械部件的干擾,安裝后應(yīng)通過激光校準(zhǔn)確保傳感器軸線與熨平板橫梁平行,允許誤差±0.1°。6.3.5IMU單元內(nèi)嵌于GNSS傳感器內(nèi),也可獨立安裝,滿足以下要求:a)IMU單元性能宜滿足表1的要求:表1IMU單元性能±8g(適應(yīng)攤鋪聲確保高頻姿態(tài)測使用偏置誤差(低噪聲確保角使用角速度偏置b)姿態(tài)測量精度宜滿足表2的要求:T/JSJTQXxx-20269表2姿態(tài)測量精度表±0.1°(應(yīng)配合磁力計c)支持NMEA2000、CAN總線或以太網(wǎng),輸出數(shù)據(jù)包括加速度、角速度、姿態(tài)角(Roll/Pitch/Yaw與GNSS時間戳同步誤差不大于1ms,避免多傳感器數(shù)據(jù)融合時的時延問題;d)采樣率應(yīng)不小于100Hz,高精度場景不小于200Hz,與GNSS采樣率形成互補(bǔ);e)具有抗振動能力,能承受振動加速度不大于10g,頻率10Hz~2000Hz;f)支持靜態(tài)自對準(zhǔn)和動態(tài)對準(zhǔn);內(nèi)置溫度傳感器,自動修正加速度計和陀螺儀的零偏溫漂;能通過算法修正傳感器輸出與實際姿態(tài)的非線性關(guān)系;g)與GNSS的融合方式宜采用緊耦合融合,配合卡爾曼濾波算法,實現(xiàn)定位誤差最優(yōu)估計。6.3.6車身姿態(tài)傳感器宜設(shè)置在駕駛室座位底部,滿足以下要求:a)姿態(tài)測量精度應(yīng)滿足表2的要求;b)采樣率應(yīng)不小于100Hz,高精度場景應(yīng)不小于200Hz,與IMU采樣率匹配,捕捉車身微小姿態(tài)變化,輸出頻率應(yīng)不小于50Hz,與GNSS定位更新率形成互補(bǔ),確保控制系統(tǒng)實時響應(yīng);應(yīng)保證數(shù)據(jù)同步,與GNSS時間戳同步誤差不大于1ms,避免多傳感器數(shù)據(jù)融合時的時延問題;c)具有抗振動能力,能承受振動加速度不大于10g,頻率10Hz~2000Hz,避免傳感器松動或數(shù)據(jù)d)支持靜態(tài)自對準(zhǔn)和動態(tài)對準(zhǔn)。6.3.7溫度傳感器應(yīng)設(shè)置在料斗內(nèi)壁、傳料帶、熨平板內(nèi)側(cè),安裝應(yīng)牢固,滿足以下要求:a)料斗/傳料帶溫度傳感器測量精度宜控制在±1℃內(nèi),高精度場景應(yīng)控制在±0.5℃,應(yīng)確保溫度控制敏感;熨平板溫度傳感器精度宜控制在±2℃內(nèi),傳感器分辨率應(yīng)不小于0.1℃,以捕捉微小溫度變化;b)響應(yīng)時間應(yīng)不大于5s和90%階躍響應(yīng),快速反饋溫度突變;采樣率應(yīng)不小于1Hz,高精度場景應(yīng)不小于5Hz,與GNSS、激光、角度等傳感器數(shù)據(jù)同步;c)具有抗振動能力,能承受振動加速度不大于10g,頻率10Hz~2000Hz,避免傳料帶振動導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動;d)料斗內(nèi)壁安裝位置宜距料斗底部1/3高度處,避開卸料口沖擊區(qū),宜采用耐高溫螺栓或磁吸式安裝,防止混合料沖擊脫落;傳料帶安裝位置宜在傳料帶中部下方,貼近帶面但不接觸,避免摩擦損壞,應(yīng)加裝不銹鋼護(hù)罩,防止混合料飛濺堵塞傳感器;熨平板內(nèi)側(cè)安裝位置宜安裝在熨平板前緣中央,距混合料接觸面5-10mm,采用陶瓷纖維隔熱層,減少熨平板加熱對傳感器的熱輻射干擾;e)支持4mA~20mA電流信號或RS485數(shù)字信號,兼容主流攤鋪機(jī)控制系統(tǒng),應(yīng)兼容Modbus-RTU或CANopen協(xié)議,與PLC或上位機(jī)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互;f)設(shè)置溫度上下限閾值,具有報警功能。6.3.8360°環(huán)視攝像頭安裝在攤鋪機(jī)頂部,技術(shù)指標(biāo)滿足以下要求:a)宜采用4路以上魚眼鏡頭,覆蓋前、后、左、右,每路視角不小于180°,分辨率應(yīng)不小于200萬像素,支持4K分辨率,光圈應(yīng)適應(yīng)強(qiáng)光和弱光環(huán)境;b)拼接精度誤差。相鄰鏡頭重疊區(qū)像素誤差不大于2像素,避免拼接縫隙或畸變,全景影像畸變率不大于3%,確保直線物體顯示平直;c)具有抗振動能力,能承受振動加速度不大于10g,頻率10Hz~2000Hz,避免攝像頭松動或圖像模糊;d)內(nèi)置AI芯片,支持實時圖像處理,障礙物檢測幀率不小于30fps,延遲不大于100ms,邊界識別T/JSJTQXxx-2026準(zhǔn)確率不小于90%,誤檢率不大于5%;e)支持HDMI、SDI或以太網(wǎng)輸出;f)應(yīng)能設(shè)置監(jiān)控圍欄,物體進(jìn)入禁區(qū)時,應(yīng)能進(jìn)行報警。6.3.9紅外熱成像攝像頭應(yīng)安裝在攤鋪機(jī)頂棚上,攝像頭對準(zhǔn)已攤鋪面,滿足以下要求。a)測溫范圍應(yīng)覆蓋施工全流程溫度監(jiān)測測量精度控制在-2℃~+2℃,應(yīng)與接觸式鉑電阻溫度傳感器對比;b)分辨率為0.1℃,應(yīng)能精確識別溫度離析區(qū)域,當(dāng)溫差大于5℃時應(yīng)觸發(fā)警報;c)瞬時視場角應(yīng)不大于1.5mrad,在不小于8m攤鋪寬度下,可清晰分辨0.015m2區(qū)域的溫度差異;d)靜態(tài)攤鋪溫度監(jiān)測時,標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)測量幀率宜為30Hz,在攤鋪機(jī)急加速/制動時,應(yīng)能捕捉溫度動態(tài)變化,高幀率模式不小于60Hz;e)應(yīng)具有自校準(zhǔn)功能,自動檢測鏡頭污染、制冷器故障、通信中斷,每10分鐘檢測一次非均勻性漂移,補(bǔ)償閾值漂移大于0.3℃時自動觸發(fā)NUC校正。7多傳感器冗余設(shè)計7.1一般要求7.1.1當(dāng)各傳感器均有效時,應(yīng)使用多傳感系統(tǒng)進(jìn)行路面攤鋪控制,提高精度。7.1.2當(dāng)主傳感器因信號遮擋或故障失效時,冗余傳感器可接管控制,避免施工中斷。7.1.3應(yīng)通過多傳感器數(shù)據(jù)交叉驗證,消除單一傳感器的系統(tǒng)誤差。7.1.4冗余傳感器可監(jiān)測主傳感器的工作狀態(tài),動態(tài)調(diào)整權(quán)重。7.1.5主傳感器應(yīng)宜滿足以下要求:a)GNSS接收機(jī)應(yīng)提供攤鋪機(jī)的絕對平面位置(X,Y)和高程(Z),精度±2mm(RTK模式);b)平衡梁用于測量已鋪路面的絕對高程,精度±1mm,用于修正GNSS高程漂移;c)雙軸傾角傳感器應(yīng)直接測量熨平板橫向坡度,精度±0.02°,控制路面排水橫坡;d)IMU用以提供車身姿態(tài)(Roll,Pitch,Yaw),頻率不小于100Hz,補(bǔ)償GNSS動態(tài)誤差;e)主傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)處理后直接驅(qū)動液壓缸、螺旋布料器等執(zhí)行機(jī)構(gòu),可為冗余傳感器提供校準(zhǔn)基準(zhǔn),確保多傳感器數(shù)據(jù)一致性;系統(tǒng)整體精度受主傳感器精度限制。7.1.6冗余傳感器滿足以下要求:a)備用GNSS采用不同品牌/頻點的GNSS接收機(jī),交叉驗證定位數(shù)據(jù);超聲波高程傳感器在平衡梁失效時,通過發(fā)射超聲波測量路面高程,精度±3mm;視覺橫坡檢測系統(tǒng)通過攝像頭識別路面邊緣高差,間接計算橫坡,適用于無激光干擾場景;冗余IMU宜采用不同技術(shù)路線的IMU,補(bǔ)償主IMU的溫度漂移;b)實現(xiàn)無縫切換,在主傳感器故障時,冗余傳感器應(yīng)在0.001s內(nèi)接管控制,避免攤鋪層出現(xiàn)臺階或波浪;c)通過與主傳感器數(shù)據(jù)對比,檢測主傳感器故障;d)在主傳感器受限場景下提供替代數(shù)據(jù)。7.2冗余設(shè)計7.2.1冗余設(shè)計時,應(yīng)對傳感器進(jìn)行分層,滿足以下要求:a)以GNSS為主傳感器,提供定位和高程數(shù)據(jù);b)冗余時,以平衡梁替代GNSS高程測量,適應(yīng)GNSS信號中斷場景;c)GNSS失效時,以IMU提供慣性導(dǎo)航,維持短期定位;d)以雙軸傾角傳感器冗余監(jiān)測車身橫向和縱向傾斜,補(bǔ)償GNSS姿態(tài)誤差;T/JSJTQXxx-2026e)以車身傳感器冗余檢測車身姿態(tài),補(bǔ)償GNSS高程、位置偏差;f)冗余配置宜采用“GNSS(主)+平衡梁(冗余高程)”、“IMU(主)+雙軸傾角傳感器(冗余姿態(tài))”、“IMU(主)+橫坡傳感器(冗余姿態(tài))”、“IMU(主)+車身姿態(tài)傳感器(冗余姿態(tài))”。7.2.2數(shù)據(jù)融合中的冗余處理方法詳見附錄A。7.2.3冗余設(shè)計時,故障檢測與切換機(jī)制滿足以下要求:a)應(yīng)實時監(jiān)測傳感器輸出量值,重點監(jiān)測GNSS定位標(biāo)準(zhǔn)差、傾角傳感器角度輸出標(biāo)準(zhǔn)差、IMU噪聲水平;b)應(yīng)對主傳感器設(shè)定閾值,當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)超出閾值時,應(yīng)觸發(fā)冗余切換。7.2.4控制指令冗余生成機(jī)制為:a)主控制指令為基于融合高程(Zfused)生成攤鋪厚度調(diào)整量;b)冗余控制指令為基于激光平衡梁獨立高程(Zbalance)生成備用調(diào)整量;c)仲裁機(jī)制為,當(dāng)主指令與冗余指令偏差超過閾值時,觸發(fā)報警并暫停施工。7.2.5關(guān)鍵冗余整合計算方法詳見附錄B。7.2.6橫坡傳感器冗余配置方法詳見附錄C。8建模8.1坐標(biāo)系與參考基準(zhǔn)8.1.1應(yīng)以GNSS提供的WGS84或地方坐標(biāo)系為基準(zhǔn),確定全局坐標(biāo)系,定義攤鋪機(jī)的絕對位置(X,Y,Z)。8.1.2以車身姿態(tài)傳感器為基準(zhǔn),定義攤鋪機(jī)的局部坐標(biāo)系(橫滾Roll、俯仰Pitch、航向Yaw)。8.1.3各傳感器宜通過標(biāo)定轉(zhuǎn)換至車身坐標(biāo)系。8.1.4建模應(yīng)考慮下承層和設(shè)計高程數(shù)據(jù),見圖2.8.2傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理8.2.1GNSS+IMU傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法宜按附錄D進(jìn)行。8.2.2安裝于平衡梁上的雙軸傾角傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法宜按附錄E執(zhí)行。8.2.3安裝于熨平板橫梁上的橫坡傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法宜按附錄F執(zhí)行。8.2.4安裝于攤鋪機(jī)座位下方的車身姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法宜按附錄G執(zhí)行。8.3幾何關(guān)系轉(zhuǎn)換預(yù)處理8.3.1幾何關(guān)系轉(zhuǎn)換預(yù)處理時,輸入數(shù)據(jù)為平衡梁高程HGNSS,平滑、平衡梁傾角α濾波、車身姿態(tài)θRoll,T/JSJTQXxx-2026θPitch,輸出數(shù)據(jù)為熨平板高程H熨平板、熨平板橫坡α熨平板。8.3.2熨平板高程計算按式(1)執(zhí)行:H熨平板(t)=HGNSS,平滑(t)—d·sinθPitch(t)—h·sinθRoll(t)……(1)式中,d——平衡梁與熨平板水平距離;h——平衡梁與熨平板垂直高度差;θPitch(t)、θRoll(t)——縱坡角、橫坡角,分別為攤鋪機(jī)前后傾斜角和左右傾斜角。8.3.3熨平板橫坡修正按式(2)執(zhí)行:α熨平板(t)=α濾波(t)+arctan()…………(2)8.4多傳感器數(shù)據(jù)時空對齊8.4.1宜在嵌入式系統(tǒng)中使用硬件定時器為所有傳感器數(shù)據(jù)打上精確的時間戳,通過重采樣,將IMU傳感器高頻數(shù)據(jù)降采樣至與GNSS同步,采用式(3)線性插值。式中,tk——GNSS采樣時刻;ti——最近的IMU采樣時刻。8.4.2宜通過傳感器外參標(biāo)定,通過全站儀測量GNSS與激光平衡梁的相對位置,生成變換矩陣,并將GNSS高程轉(zhuǎn)換至熨平板參考點,見式(4)。H熨平板,GNSS(t)=HGNSS(t)—d·sinθPitch(t)…………(4)8.5關(guān)鍵參數(shù)動態(tài)計算8.5.1松鋪面高程實時計算時,應(yīng)先輸入預(yù)處理后GNSS高程HGNSS,平滑、設(shè)計高程H設(shè)計(x,y通過攤鋪機(jī)里程計映射到當(dāng)前位置)、松鋪厚度T松鋪,并按式(56)計算。H松鋪,理論(t)=H設(shè)計(x(ty(t+T松鋪 H松鋪,實際(t)=H熨平板,融合式中,k壓實——壓實系數(shù)。8.5.2橫坡控制量計算時,先輸入融合橫坡αfused(t)、設(shè)計橫坡α設(shè)計(x,y),再按式(7)計算。ΔH側(cè)(t)=·tan(α設(shè)計(x(t),y(t—αfused(t·Kα…………(7)式中,L——熨平板寬度;Kα——橫坡控制增益。8.6控制算法實現(xiàn)8.6.1采用高程控制環(huán)和橫坡控制環(huán)雙閉環(huán)串級控制結(jié)構(gòu),實現(xiàn)攤鋪層縱向高程和橫向坡度的毫米級精確控制。8.6.2雙環(huán)遵循路徑為誤差檢測、控制器計算、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作、反饋修正。T/JSJTQXxx-20268.6.3高程控制環(huán)算法實現(xiàn)宜按附錄H執(zhí)行。8.6.4橫坡控制環(huán)算法實現(xiàn)宜按附錄I執(zhí)行。8.6.5應(yīng)實施雙閉環(huán)交互機(jī)制,進(jìn)行優(yōu)先級控制,以高程環(huán)優(yōu)先,當(dāng)兩個誤差同時存在時,先調(diào)整高程再修正橫坡,并進(jìn)行耦合補(bǔ)償,橫坡調(diào)整對高程的影響見式(8),應(yīng)在控制算法中自動補(bǔ)償。sin(Δα)…………(8)8.6.6360°環(huán)視攝像頭控制算法宜按附錄J執(zhí)行。8.6.7紅外熱成像攝像頭控制算法宜按附錄K執(zhí)行。9施工9.1施工準(zhǔn)備9.1.1儀器設(shè)備的安裝與標(biāo)定應(yīng)注意以下事項:a)GNSS接收機(jī)宜安裝于攤鋪機(jī)平衡梁中部或前端,確保無遮擋,GNSS接收機(jī)安裝平面與攤鋪機(jī)理論水平面的夾角偏差小于0.1°;b)平衡梁距熨平板前端距離應(yīng)控制在200±20cm,發(fā)射激光或超聲波平面與攤鋪方向垂直,偏差小于0.5°;c)IMU模塊與GNSS內(nèi)置,或緊貼固定于GNSS傳感器一側(cè),初始姿態(tài)校準(zhǔn)誤差小于0.05°;d)橫坡傳感器安裝在熨平板橫梁中部、兩側(cè)各一個,雙軸傾角傳感器應(yīng)安裝于平衡梁前后各一個;e)溫度傳感器應(yīng)安裝于料斗內(nèi)側(cè)、傳送帶上和熨平板內(nèi)側(cè);f)平衡梁、GNSS、IMU、橫坡傳感器、雙軸傾角傳感器應(yīng)進(jìn)行初始標(biāo)定;g)GNSS標(biāo)定應(yīng)包含靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定,靜態(tài)標(biāo)定時,攤鋪機(jī)停于已知高程點,采集10組GNSS/IMU數(shù)據(jù),計算系統(tǒng)偏差并修正;動態(tài)標(biāo)定時,攤鋪機(jī)以2m/s速度行駛20m,驗證平衡梁與GNSS數(shù)據(jù)融合精度,誤差應(yīng)在-3mm~+3mm之間。9.1.2進(jìn)行施工參數(shù)預(yù)設(shè),并滿足以下要求:a)采用無人機(jī)攝影測量的方法采集下承層數(shù)據(jù),導(dǎo)入至變量攤鋪系統(tǒng),并與攤鋪設(shè)計高程進(jìn)行對比、建模;b)將模型中的高程、橫坡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為攤鋪機(jī)變量攤鋪系統(tǒng)可識別的格式,并設(shè)置曲線段半徑補(bǔ)償參數(shù);c)進(jìn)行控制參數(shù)初始化,設(shè)置PID參數(shù)和安全閾值。9.2攤鋪作業(yè)9.2.1進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合監(jiān)控,并滿足以下要求:a)進(jìn)行時空對齊控制,保證多傳感器時間同步,應(yīng)以GNSS信號為基準(zhǔn),IMU數(shù)據(jù)通過硬件時間戳對齊,延遲小于1ms;b)將GNSS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為熨平板參考點坐標(biāo)進(jìn)行空間變換監(jiān)測;c)選擇合適的平滑系數(shù),采用卡爾曼濾波進(jìn)行GNSS高程濾波處理;d)采用低通濾波方式進(jìn)行IMU姿態(tài)角濾波處理,抑制振動噪聲;e)將雙軸傾角傳感器、橫坡傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。9.2.2進(jìn)行變量控制實施,并按以下參數(shù)進(jìn)行變量調(diào)整:a)高程控制時,系統(tǒng)應(yīng)實時計算松鋪高程,并進(jìn)行誤差修正,當(dāng)松鋪厚度誤差大于5mm時,PID輸出調(diào)整熨平板升降油缸;b)橫坡控制時,應(yīng)實時計算橫坡,并進(jìn)行傾斜調(diào)整,當(dāng)傾斜角度大于0.3°時,啟動差動油缸修T/JSJTQXxx-2026c)松鋪厚度控制時,應(yīng)實時通過平衡梁進(jìn)行厚度檢測,當(dāng)厚度偏差大于3mm時,應(yīng)調(diào)整螺旋布料器轉(zhuǎn)速。9.2.3應(yīng)采取動態(tài)補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行動態(tài)控制,按以下要求進(jìn)行:a)應(yīng)進(jìn)行前饋調(diào)整,根據(jù)攤鋪速度vt提前修正控制量,修正量△u(t)按式(9);式中,△u(t)——控制量修正值,單位mm或°,表示應(yīng)調(diào)整的熨平板高程或橫坡控制量(輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu));Kff——前饋增益系數(shù),反映車速對控制量的影響程度,應(yīng)通過實驗標(biāo)定,典型值范圍0.5~1.2;v(t)——攤鋪機(jī)瞬時車速,單位m/s,由輪速傳感器或GNSS速度觀測值提供;dH設(shè)計dx dH設(shè)計dxb)瀝青溫度每降低10℃,應(yīng)調(diào)整攤鋪機(jī)仰角,使松鋪厚度增加1mm。9.2.4出現(xiàn)下列情況時,應(yīng)進(jìn)行動態(tài)冗余切換:a)GNSS信號丟失,連續(xù)3秒無有效數(shù)據(jù);b)傾角傳感器異常:前后端數(shù)據(jù)差值大于0.5°;c)平衡梁傳感器遮擋,測量值突變大于50mm。9.2.5故障應(yīng)急處治措施見表3。表3變量攤鋪應(yīng)急處治9.3變量施工質(zhì)量控制檢驗9.3.1應(yīng)對傳感器安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測,傳感器安裝應(yīng)牢固,與安裝的部位與傳感器基底應(yīng)密貼,采用螺栓或強(qiáng)磁連接,檢測方法見表4。表4傳感器安裝質(zhì)量檢測方法9.3.2施工質(zhì)量檢測與控制應(yīng)按以下要求進(jìn)行:a)應(yīng)實時顯示GNSS與平衡梁的高程差值,差值>5mm時暫停施工;b)應(yīng)進(jìn)行橫坡傳感器一致性驗證,中部與兩側(cè)傳感器差值大于0.3°時重新校準(zhǔn),校準(zhǔn)方法按JJF2015執(zhí)行;c)應(yīng)按JTGF80、JTG/TF20、JTGF40的要求進(jìn)行厚度檢測,當(dāng)厚度偏差在±3mm之間時調(diào)整超T/JSJTQXxx-2026聲波傳感器基準(zhǔn);進(jìn)行材料用量對比,統(tǒng)計每公里瀝青混合料用量,偏差大于3%時檢查厚度控制系統(tǒng);d)進(jìn)行溫度監(jiān)控,料斗內(nèi)溫度傳感器顯示值與實驗室檢測值差值大于5℃時校準(zhǔn)傳感器,熨平板內(nèi)側(cè)溫度小于110℃時暫停施工。9.3.3應(yīng)在變量施工系統(tǒng)內(nèi)生成施工數(shù)據(jù),并能導(dǎo)出:a)記錄傳感器原始數(shù)據(jù)、控制量輸出、設(shè)備報警信息,生成每日質(zhì)量報告,包含高程誤差分布圖、橫坡超限統(tǒng)計表、溫度曲線圖;b)根據(jù)最近500m的施工數(shù)據(jù),動態(tài)調(diào)整PID參數(shù),見式(10)。Kp,new=Kp,old·(1+0.05σe)…………(10)式中,K——調(diào)整后的比例增益,用于下一階段控制循環(huán)的新比例系數(shù);p,newKp,old——當(dāng)前比例增益,當(dāng)前控制周期使用的比例系數(shù),由理論計算獲得;e——誤差標(biāo)準(zhǔn)差,最近500m施工段內(nèi)控制誤差的統(tǒng)計波動程度;0.05——調(diào)整系數(shù),經(jīng)驗系數(shù),決定誤差標(biāo)準(zhǔn)差對比例增益的影響權(quán)重。T/JSJTQXxx-2026(資料性)數(shù)據(jù)融合中的冗余處理A.1高程數(shù)據(jù)冗余融合時,冗余主路徑由GNSS提供,并用于控制;冗余路徑中,平衡梁高程Zbalance通過加權(quán)平均替代GNSS,計算見式(A.1)。Zfused=ωGNSS·ZGNSS+ωbalance·Zbalance………………(A.1)式中,Zfused——表示通過多傳感器數(shù)據(jù)融合算法計算得到的綜合高程值,是系統(tǒng)用于控制攤鋪層厚度的核心參數(shù)計算可通過多種方法實現(xiàn);ωGNSS——表示GNSS傳感器所測高程所占權(quán)重;ZGNSS——通過GNSS解算的高程值;ωbalance——表示平衡梁所測高程所占權(quán)重;Zbalance——通過平衡梁量測的高程值;ωGNSS、ωbalance可根據(jù)信號質(zhì)量動態(tài)調(diào)整。A.2姿態(tài)數(shù)據(jù)融合時,冗余主路徑由IMU提供,并用于測量機(jī)身姿態(tài);冗余路徑中,雙軸傾角傳感器和車身姿態(tài)傳感器提供獨立姿態(tài)數(shù)據(jù),通過卡爾曼濾波融合,計算見式(A.2)。X姿態(tài)=XIMU+K·(Z傾角?H·XIMU)…………(A.2)式中,X姿態(tài)——融合后的車身姿態(tài)狀態(tài)向量,通常包含Roll、Pitch等,數(shù)學(xué)緯度為n×1;XIMU——IMU測量的車身姿態(tài)狀態(tài)向量,可能包含噪聲和漂移,數(shù)學(xué)緯度為n×1;Z傾角——傾角傳感器測量的車身姿態(tài)觀測值,數(shù)學(xué)緯度為m×1;K——卡爾曼增益矩陣,決定融合中IMU和傾角傳感器數(shù)據(jù)的權(quán)重,數(shù)學(xué)緯度為n×m;H——觀測矩陣,將IMU狀態(tài)映射到傾角傳感器的觀測空間,數(shù)學(xué)緯度為m×n。注2:m為觀測向量的維度,表示傾角傳感器測量的姿態(tài)參數(shù)數(shù)量。在攤鋪機(jī)中,雙軸傾角傳感器通常測量橫滾角(Roll)和俯仰角(Pitch)m典型值,注31)矩陣維度的匹配規(guī)則。公式中各矩陣的維度應(yīng)滿足矩陣乘法的規(guī)則(即列數(shù)=行數(shù)(2)H的維度。觀測矩陣,將IMU狀態(tài)空間映射到傾角傳感器的觀測空間。維度為m×n(行數(shù)=觀測維度,列數(shù)=),),實際工程中,K的每個元素通過卡爾曼濾波算法動態(tài)T/JSJTQXxx-2026(資料性)關(guān)鍵冗余整合計算B.1加權(quán)冗余高程計算見公式(B.1)。Zfused=………………(B.1)其中,Zfused——加權(quán)冗余高程;WGNSS、Wbalance、WIMU——為GNSS、平衡梁、IMU傳感器所占權(quán)重,根據(jù)傳感器精度動態(tài)分配;ZGNSS、Zbalance、ZIMU——為GNSS、平衡梁、IMU傳感器高程數(shù)據(jù)。B.2姿態(tài)冗余融合計算見公式(B.2);傾角-θIMU)β·(θ車身-θIMU)……(B.2)其中,),θfused、θIMU、θ傾角、θ車身——分別為姿態(tài)冗余角度、IMU傳感器角度、傾角傳感器角度、車身姿態(tài)傳感器角度。B.3冗余控制指令仲裁計算見公式(B.3)。ΔHcontrol=停if其中,ΔHcontrol——最終高程控制指令,輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如液壓油缸)的實際控制量;ΔH主——主傳感器高程控制指令,由主傳感器(如GNSS高程)計算得到的控制量;ΔH冗余——冗余傳感器高程控制指令,由冗余傳感器(如激光雷達(dá)/超聲波)計算得到的控制量;δ——為允許偏差,主/冗余指令差異的可接受范圍,典型值為±3mm。T/JSJTQXxx-2026(資料性)橫坡傳感器冗余配置方法C.1主橫坡傳感器宜安裝于熨平板橫梁中部,冗余橫坡傳感器安裝于熨平板橫梁另一側(cè),交叉驗證。C.2橫坡數(shù)據(jù)加權(quán)融合計算方法按公式(C.1)。·α冗余………………(C.1)其中,αfused——融合后的橫坡角,作為控制攤鋪層橫坡的最終依據(jù),反映車身橫向傾斜角度,典型取值范圍為-4°~+4°;α主——主橫坡傳感器的測量值,精度高但可能受溫度漂移或安裝誤差影響,典型取值范圍為-4°~+4°;α冗余——冗余橫坡傳感器的測量值,精度略低但可獨立校驗主傳感器,提升系統(tǒng)容錯性,典型取值范圍為-4°~+4°;ω1——主傳感器的權(quán)重系數(shù),反映其數(shù)據(jù)可信度,通常ω1>ω2,但當(dāng)主傳感器故障時ω1可降至0;ω2——冗余傳感器的權(quán)重系數(shù),反映其數(shù)據(jù)可信度,滿足ω1+ω2=1,當(dāng)主傳感器故障時ω2升至1。C.3公式(6)中,ω1、ω2的確定可按基于傳感器噪聲的靜態(tài)分配、基于健康評分的動態(tài)分配、故障驅(qū)動的硬切換三種方法,計算公式按(C.2C.3)。ω2=1—ω1…………(C.2)式中,σ主、σ冗余——分別為主傳感器和冗余傳感器的測量標(biāo)準(zhǔn)差。式中,S主、S冗余——分別為主傳感器和冗余傳感器的健康評分,通過監(jiān)測傳感器噪聲、信號強(qiáng)度等指標(biāo)生成。取值為0~1。d)當(dāng)主傳感器數(shù)據(jù)異常時,強(qiáng)制ω1=0,ω2=1,其判定邏輯為:其中,δ——允許偏差閾值。C.4靜態(tài)分配適用于傳感器性能穩(wěn)定的場景,動態(tài)分配可適應(yīng)傳感器性能變化,硬切換是故障時的最后保障。C.5融合后的橫坡角αfused用于調(diào)整攤鋪機(jī)熨平板的橫向傾斜角度,確保攤鋪層橫坡符合設(shè)計要求,其控制方法見公式(C.4)。ΔH側(cè)=·tan(α設(shè)計—αfused)·K橫坡…………(C.4)其中,T/JSJTQXxx-2026ΔH側(cè)——熨平板兩側(cè)液壓缸伸縮量;L——熨平板寬度;K橫坡——控制系數(shù)。T/JSJTQXxx-2026(資料性)GNSS+IMU傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法D.1GNSS+IMU傳感器輸出平衡梁絕對高程HGNSS,左/右、姿態(tài)角(橫滾角θRoll和俯仰角θPitch)。D.2預(yù)處理應(yīng)消除多路徑誤差、衛(wèi)星信號遮擋導(dǎo)致的跳變,并濾波平滑高程和姿態(tài)數(shù)據(jù)。D.3高程數(shù)據(jù)濾波采用移動平均法,見式(D.1)。HGNSS,平滑t—N+1HGNSS(i)…………(D.1)式中,HGNSS,平滑(t)——平滑后高程值,移動平均濾波后的高程數(shù)據(jù),用于控制算法輸入;HGNSS(i)——原始高程值,GNSS接收機(jī)直接輸出的高程數(shù)據(jù)(含噪聲);N——滑動窗口長度(典型值N=5),參與平均的數(shù)據(jù)點數(shù)(典型值5,對應(yīng)0.5m攤鋪距離);t——當(dāng)前時間步,濾波計算的當(dāng)前時刻(與采樣頻率同步,如100Hz)。D.4姿態(tài)角濾波采用低通濾波法,見式(D.2)。式中,α——濾波系數(shù),權(quán)重系數(shù)(0<α<1),決定新數(shù)據(jù)對輸出結(jié)果的貢獻(xiàn)程度;θ濾波(t)——平滑后姿態(tài)角,當(dāng)前時刻的濾波輸出,作為下一時刻的輸入;θ原始(t)——當(dāng)前時刻(第t步)傳感器測量的原始姿態(tài)角,IMU輸出的姿態(tài)角(含高頻振動噪聲θ濾波(t—1)——上一時刻(第t-1步)的濾波結(jié)果;t——第n個采樣時刻,t-1代表前一個采樣時刻,形成時間序列t=0,1,2,...,n。D.5基于閾值對異常值剔除,即若HGNSS(t)—HGNSS,平滑(t—1)>δH,則剔除HGNSS(t)。其中,δH——高程跳變閾值,典型值δH=0.02m。T/JSJTQXxx-2026(資料性)平衡梁雙軸傾角傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法E.1雙軸傾角傳感器輸出平衡梁橫向傾角α平衡梁,Roll、縱向傾角α平衡梁,Pitch,單位為°。E.2預(yù)處理應(yīng)消除溫度漂移誤差,并修正傳感器安裝軸與車身軸不平行導(dǎo)致的偏差。E.3應(yīng)進(jìn)行傾角溫度補(bǔ)償,按式(E.1)進(jìn)行。α補(bǔ)償(t)=α原始(t)—kT·(式中,α補(bǔ)償(t)——溫度補(bǔ)償后姿態(tài)角,消除溫度影響后的傳感器輸出,用于控制算法輸入;α原始(t)——原始姿態(tài)角,傳感器直接輸出的姿態(tài)角(含溫度漂移誤差);kT——溫度系數(shù),傳感器輸出隨溫度變化的靈敏度,典型值kT=0.005°/℃;T(t)——當(dāng)前溫度,由傳感器內(nèi)置溫度計測量或外置溫度傳感器給出;T0——25℃時標(biāo)定溫度。E.4進(jìn)行軸向偏差修正,見式(E.2)。α修正(t)=α補(bǔ)償(t)·cosφ+α其它軸(t)·sinφ…………(E.2)其中,α修正(t)——軸向修正后姿態(tài)角,消除安裝軸偏差后的傳感器輸出,用于控制算法輸入;α補(bǔ)償(t)——溫度補(bǔ)償后姿態(tài)角,同溫度補(bǔ)償公式輸出;α其它軸(t)——垂直軸姿態(tài)角,與當(dāng)前軸垂直方向的傳感器輸出(如橫坡修正時用縱坡數(shù)據(jù)φ——傳感器軸與車身軸的夾角,通過標(biāo)定確定,典型值?<2°。E.5應(yīng)進(jìn)行中值濾波以消除瞬時噪聲。見式(E.5)。α濾波(t)=Median(α修正(t—式中,α濾波(t)——中值濾波后姿態(tài)角,消除瞬時噪聲后的傳感器輸出,用于控制算法輸入;α修正(t)——軸向修正后姿態(tài)角,同軸向修正公式輸。T/JSJTQXxx-2026(資料性)熨平板橫坡傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法F.1橫坡傳感器輸出熨平板中部橫坡α熨平板,中、邊部橫坡α熨平板,左/右,單位為°。F.2預(yù)處理應(yīng)平均邊部數(shù)據(jù)生成參考橫坡,并剔除異常邊部數(shù)據(jù)。F.3應(yīng)進(jìn)行邊部數(shù)據(jù)平均,按式(F.1)進(jìn)行。α熨平板,參考式中,α熨平板,參考(t)——參考橫坡值,左右邊部橫坡的平均值,用于后續(xù)濾波和異常檢測;α熨平板,左(t)、α熨平板,右(t)——左、右端橫坡值,分別是左右側(cè)傳感器測量的橫坡。F.5應(yīng)進(jìn)行滑動平均濾波。見式(F.2)。α濾波t—M+1α參考(i)…………(F.2)其中,M——滑動窗口長度,典型值M=3。T/JSJTQXxx-2026(資料性)車身姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法G.1車身姿態(tài)傳感器輸出車身橫滾角θRoll、俯仰角θPitch,、航向角θYaw,單位為°。G.2預(yù)處理應(yīng)消除振動噪聲,修正傳感器安裝傾斜導(dǎo)致的偏差。G.3應(yīng)進(jìn)低通振動濾波、安裝傾斜修正、航向角解纏(避免航向角蛙跳按式(G.1G.2G.3)進(jìn)行。θYaw,修正(t)=θYaw(t)mod360o…………(G.3)式中,β——濾波系數(shù),典型值β=0.1;θ安裝偏差——通過靜態(tài)標(biāo)定確定。T/JSJTQXxx-2026(資料性)高程控制環(huán)算法實現(xiàn)H.1輸入設(shè)計高程信號和實際高程信號,先通過攤鋪機(jī)里程計將設(shè)計文件中的高程數(shù)據(jù)(如每10cm一個點)映射到當(dāng)前位置。再由GNSS接收機(jī)測量平衡梁參考點高程,經(jīng)空間變換后得到熨平板底部高程。按式(H.1)進(jìn)行誤差計算。eH(t)=H設(shè)計(x(ty(t—H實際(t)…………(H.1)當(dāng)eH(t0時,表示實際高程低于設(shè)計值,應(yīng)提升熨平板。H.2PID控制階段的參數(shù)特征見表H.1,當(dāng)油缸達(dá)到行程極限時,暫停積分項累加。表H.1參數(shù)特征積分系數(shù)Ki,H微分系數(shù)Kd,HH.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)階段輸出轉(zhuǎn)換按式(H.2),應(yīng)對執(zhí)行動作進(jìn)行限制,單次調(diào)整量應(yīng)≤5mm,防止路面波浪。升降速度應(yīng)≤20mm/s,避免液壓沖擊。ΔH油缸(t)=uH(t)·K閥·A油缸/(E·A活塞)…………(H.2)式中,K閥——為電液比例閥流量系數(shù);A油缸——油缸截面積;E=——液壓油彈性模量。H.4應(yīng)在反饋階段進(jìn)行壓實后高程反饋,通過安裝在壓路機(jī)上的激光掃描儀測量已壓實路面高程。進(jìn)行反饋延遲補(bǔ)償,根據(jù)車速v(t)預(yù)測當(dāng)前位置壓實狀態(tài)。見式(H.3)。H反饋=H壓實式中,L——壓路機(jī)與攤鋪機(jī)間距。T/JSJTQXxx-2026(資料性)橫坡控制環(huán)算法實現(xiàn)I.1誤差檢測階段,應(yīng)輸入設(shè)計橫坡和實際橫坡信息,應(yīng)從設(shè)計文件讀取當(dāng)前位置的橫向坡度要求,并由雙軸傾角傳感器測量熨平板側(cè)傾角,經(jīng)坐標(biāo)變換得到實際橫坡。按式(I.1)計算誤差。ea(t)=α設(shè)計(x(t),y(t))-α實際(t)…………(I.1)當(dāng)ea(t0時
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