[发明专利]热拌沥青混合料级配变化仿真与优化控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种热拌沥青混合料级配变化仿真与优化控制系统及方法，包括级配数据子系统、控制策略建模子系统、优化控制子系统及图像数据输出子系统；级配数据子系统用于建立热拌沥青混合料生产的基础数据并进行模拟集料数据变化；控制策略建模子系统用于模拟实际热拌沥青混合料生产过程中受众多因素影响而使集料成分发生变化的趋势，优化控制子系统将数学优化模型嵌套进系统模型中，图像数据输出子系统用于实时输出热拌沥青混合料生产状态的变化和相关的模型数据，本发明通过虚拟仿真的方式动态模拟生产过程，对生产过程的各质量因素进行分析，得到影响其质量问题的控制因素。

技术领域

本发明属于生产过程质量控制领域，具体涉及热拌沥青混合料生产中混合料级配的在线质量控制系统及控制方法。

背景技术

热拌沥青混合料(Hot Mix Asphalt，HMA)是目前高速公路建设的重要材料，直接关系着高速路的建设和质量。其中沥青混合料级配是指混合料中粗、细集料及矿质填料所占的比例，是影响沥青混合料的多种路用性能的关键因素。在过去的几十年中，HMA的级配控制主要集中在实验室的样本测试上，很多措施着力于使样本测试更快、更准。样本测试速度和效率的提高虽然在一定程度上有利于HMA的质量控制，但样本测试需要较长的时间，一般花费2个小时左右才能得到样本测试结果，不能及时地对系统的偏离进行控制。

近年来，利用计算机仿真技术进行沥青混合料质量控制的研究在国内外得以广泛开展。在监控HMA生产过程的在线数据库，模拟HMA的压实过程，分析影响HMA生产过程的因素方面做了一系列的研究，研究表明计算机仿真技术在HMA生产中发挥着重要作用，但对沥青生产过程级配控制的计算机仿真研究相对较少。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热拌沥青混合料级配变化仿真与优化控制系统及通过该系统的在线质量控制方法。它能有效地解决此类生产过程无法实现在线实时控制的问题。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种热拌沥青混合料级配变化仿真与优化控制系统，包括级配数据子系统、控制策略建模子系统、优化控制子系统及图像数据输出子系统；其中：

级配数据子系统用于建立热拌沥青混合料生产的基础数据并进行模拟集料数据变化；

控制策略建模子系统用于模拟实际热拌沥青混合料生产过程中受众多因素影响而使集料成分发生变化的趋势，根据实际情况制定不同级配标准应对不同的生产商要求，满足规定的现场拌合配方限制下的要求，本系统采用下列三种控制方法中的其中一种，控制方法1：如果各级配中的任一筛值超过控制的限制，则系统处于失控状态，各冷料仓的比例就重新被优化；控制方法2：如果各级配中的任两个或两个以上筛值超过控制的限制，则系统处于失控状态，各冷料仓的比例就重新被优化；控制方法3：从模型的总级配考虑，如果各筛值偏离总和超过最大控制限度的70％，则系统处于失控状态，各冷料仓的比例就重新被优化；

优化控制子系统将数学优化模型嵌套进系统模型中，当模型判断系统处于失控状态，此系统启动优化程序，通过改变各冷料仓所占总混合集料的百分比来对系统进行优化，使其迅速恢复到受控状态；本子系统采用的数学优化模型是以各筛值总偏差最小为目标值，通过改变各冷料仓的百分比来满足沥青混合集料的级配要求，并满足各冷料仓的百分比、各筛值、各矿石类型的上下限要求；

图像数据输出子系统用于实时输出热拌沥青混合料生产状态的变化和相关的模型数据，用于直观展示热拌沥青混合料级配变化。