Modelarea, simularea și implementarea unui sistem electro-hidraulic automat de auto-nivelare

Abstract

Scopul principal al acestei cercetări constă în dezvoltarea și implementarea unui algoritm robust de control, orientat spre creșterea productivității procesului de pavare și garantarea stabilității structurale a utilajului prin coordonarea sincronizată a cilindrilor hidraulici de susținere. Capitolul 1 analizează contextul actual al tehnologiilor de pavare și componentele sistemelor electrohidraulice moderne, evidențiind rolul critic al traductoarelor de deplasare și al giroscoapelor în atingerea standardelor internaționale de precizie. Capitolul 2 prezintă modelarea matematică a dinamicii șasiului, cinematica picioarelor hidraulice și funcțiile de transfer ale senzorilor, cu un accent deosebit pe fenomenul de „transport delay”, esențial pentru proiectarea regulatoarelor digitale. Capitolul 3 detaliază studiul experimental realizat în MATLAB/Simulink, comparând performanțele controlului analogic ideal cu logica digitală de tip bipozițional (On/Off). Sunt analizate normalizarea semnalelor, calculul erorilor și impactul zonelor moarte asupra uzurii mecanice și stabilității sistemului. Capitolul 4 descrie transpunerea algoritmilor pe platforma Siemens S7-1200 utilizând limbajul SCL în TIA Portal V18. Este introdus un mecanism original de asistență dinamică pentru redistribuirea sarcinilor în cazul limitelor de cursă. Validarea finală prin PLCSIM a confirmat fiabilitatea codului în scenarii de eroare, demonstrând că soluțiile de control avansat pot fi transpuse eficient pe echipamente industriale standard.

The main purpose of this research is to develop and implement a robust control algorithm aimed at increasing paving productivity and guaranteeing structural stability through the synchronized coordination of hydraulic cylinders. Chapter 1 analyzes current paving technologies and electro-hydraulic components, highlighting the critical role of displacement and gyroscopic sensors in achieving international precision standards. Chapter 2 presents the mathematical modeling of the chassis dynamics, hydraulic leg kinematics, and sensor transfer functions, focusing on the "transport delay" phenomenon essential for digital controller design. Chapter 3 details the experimental study conducted in MATLAB/Simulink, comparing ideal analog control with digital bang-bang (On/Off) logic. It analyzes signal normalization, error calculation, and the impact of deadbands on mechanical wear and system stability. Chapter 4 describes the transposition of algorithms to the Siemens S7-1200 platform using SCL in TIA Portal V18. It introduces an original dynamic assistance mechanism for load redistribution during stroke limits. Final validation via PLCSIM confirmed the system's reliability in error and overload scenarios, demonstrating that advanced control solutions can be effectively transposed onto standard industrial Siemens equipment.