[发明专利]一种“机-土”共振频率测量方法、控制系统以及压路机

说明书

本发明公开了一种“机‑土”共振频率测量方法，包括：对获取的加速度信号进行低通滤波和模数转换，转换成加速度数据；对其进行时频域分析，获得加速度最大幅值及其对应频率，计算对应频率下的位移幅值，将该位移幅值及对应频率记录到最大振幅及其对应频率数据系列中；判断是否完成所有加速度数据计算以及是否平移q个加速度数据再重复上述时频域分析；筛选上述最大振幅及其对应频率数据系列，获得其中最大的最大振幅所对应的频率。本发明还公开一种“机‑土”共振频率测量控制系统以及包含该系统的振动压路机，将共振频率测量控制系统集成在振动压路机上，能够实现对压路机－土壤振动系统的机‑土共振频率的实时获取，简单、快速。

技术领域

本发明涉及一种“机-土”共振频率测量方法、控制系统以及压路机，属于振动压路机控制技术领域。

背景技术

振动压路机以其发出的振动载荷使被压实土壤(例如土石填方及路面铺层混合物料)颗粒处于高频振动状态而丧失颗粒间的内摩擦力，迫使这些颗粒重新排列而密实，具有更高压实效率和更好压实效果，逐渐成为主流。

行业内通常将被压实土壤与压路机振动轮和压路机上车组成振动系统研究，该系统一般被称为“压路机-土壤”振动系统。根据物理学原理，振动轮激振频率接近被压实土壤固有频率时会引起土壤共振并加大“压路机-土壤”振动系统通过振动轮输入到被压实土壤的能量，能增强压路机对土壤的振动压实效果，但是，压路机振动轮过于强烈的振动也可能导致其频繁跳离地面，使压路机失去连续、稳定的压实能力。即“压路机-土壤”振动系统中最好压实效果和连续稳定压实能力难于兼得。另一方面，压路机通常需要具备对多种土壤的压实能力，而不同被压实土壤因材料、含水量以及压实程度等的不同而具有不同的的固有频率，这种差异可能导致振动压路机宜于压实某一类型土壤而不宜于压实另一类型土壤。

因此，需要实时获取“压路机-土壤”振动系统的“机-土”共振频率，使压路机激振频率既靠近被压实土壤固有频率又与其保持一定距离，使振动轮实际振幅尽量大同时振动轮又不频繁跳离地面而与被压实土壤保持接触，达到既强迫被压实土壤以适宜的实际振幅振动又能对不同类型被压实土壤进行连续、稳定的压实。

发明内容

本发明提供一种“机-土”共振频率测量方法、控制系统以及压路机，将共振频率测量控制系统集成在振动压路机上，实现对“压路机-土壤”振动系统中“机-土”共振频率的实时测量获取，简单、快速。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种“机-土”共振频率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：压路机在土壤上起振，获取起振过程中振动轮在垂直地面方向的加速度信号；

步骤2：对上述加速度信号进行低通滤波和模数转换，形成加速度数据；

步骤3：顺序截取m个加速度数据，补零至n个后进行傅里叶变换，滤除指定频带外的频率成分，获得一组加速度幅频数据，筛选该组加速度幅频数据获得其中加速度最大幅值及其对应频率，利用公式计算对应频率下的位移幅值，将该位移幅值及其对应频率记录到最大振幅及其对应频率数据系列中，公式为：位移幅值=加速度最大幅值/(2×π×加速度最大幅值对应频率)²；

步骤4：判断是否完成所有加速度数据计算，如否转步骤5，如是转步骤6；

步骤5：平移q个加速度数据，转步骤3；

步骤6：筛选上述最大振幅及其对应频率数据系列，获得其中最大的最大振幅所对应的频率，该频率即为“机-土”共振频率。

作为优选方案，所述步骤1中所述起振过程包含振动频率从0到达到振动频率预设值的全过程，其中振动频率预设值不小于26Hz。

作为优选方案，所述步骤1中所述起振过程用起振时间度量，起振时间为起振开始后的连续5～6s时间。

作为优选方案，所述步骤2中所述模数转换时的采样频率为1000Hz。

作为优选方案，所述步骤3中所述m为256或512，n为2048或4096。