CN102701120B - 臂架伸缩速度控制方法、设备、系统及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种臂架伸缩速度控制方法、设备、系统及工程机械。该方法包括：接收控制信号；根据所述控制信号得到臂架伸缩的目标速度；获取臂架伸缩的实际速度；计算所述实际速度与目标速度的偏差；根据所述偏差得到初步控制电流；接收液压压力传感器发送的液压压力；根据所述液压压力与预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；输出所述修正后的控制电流。本发明考虑了速度及液压的反馈，相同控制输入，总能到达较为一致的臂架伸缩速度，大大降低机手操作臂架难度。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种臂架伸缩速度控制方法、设备、系统及工程机械。
背景技术
高空作业车或消防云梯车是一种可载人高空作业装备。安全性、舒适度非常重要。但由于其涉及到机-电-液一体化控制问题，臂架的伸缩速度较难控制。即使在手柄操作一样的情况下，臂架的伸缩运动速度也相差较大。由此给高空车载人作业安全性、平稳性及舒适性等带来一定挑战。
现有方法完全是一个开环模式的“手柄输入—电磁阀开度”的比例控制，虽然手柄输入强度与臂架伸缩速度相关，但即使在相同的电磁阀开度下(对应相同的手柄输入量)，最终也得到不同的油缸伸缩速度及臂架伸缩速度。这会使操作者操纵难度加大，伸缩速度难以准确控制，工作斗作业人员舒适度下降。不可载人的装备比如工程起重机也存在上述对于相同控制输入量得不到一致的臂架伸缩速度的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷，提供一种臂架伸缩速度控制方法、设备、系统及具有其的工程机械，操作臂架时对于相同控制输入量，将得到较为一致的臂架伸缩速度。
本发明提供一种臂架伸缩速度控制方法，包括：
接收控制信号X；
根据所述控制信号X得到臂架伸缩的目标速度V0；
获取臂架伸缩的实际速度V；
计算所述实际速度V与目标速度V0的偏差E；
根据所述偏差E得到初步控制电流Ip；
接收液压压力传感器发送的液压压力P；
根据所述实际液压压力P与预设的参考液压压力P0修正所述初步控制电流Ip，得到修正后的控制电流Ix；
输出所述修正后的控制电流Ix。
本发明提供一种臂架伸缩速度控制设备，包括：
信号接收装置，用于接收控制信号、液压压力传感器发送的液压压力和速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度；
初步控制电流计算装置，用于根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度，计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；
修正装置，用于根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；
控制电流输出装置，用于输出所述修正后的控制电流。
本发明提供另一种臂架伸缩速度控制设备，包括：
信号接收装置，用于接收控制信号、液压压力传感器发送的液压压力和长度传感器发送的臂架实际长度；
初步控制电流计算装置，用于根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度，根据单位时间内臂架实际长度的变化计算得到臂架伸缩的实际速度，计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；
修正装置，用于根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；
控制电流输出装置，用于输出所述修正后的控制电流。
本发明提供一种臂架伸缩速度控制系统，包括：
控制信号输入装置，用于输入控制信号；
速度传感器，用于检测臂架伸缩的实际速度；
液压压力传感器，用于检测液压压力；
控制器，包括上述的第一种臂架伸缩速度控制设备；
液压机构，用于根据所述臂架伸缩速度控制设备输出的控制电流控制臂架伸缩速度。
本发明提供另一种臂架伸缩速度控制系统，包括：
控制信号输入装置，用于输入控制信号；
长度传感器，用于检测臂架实际长度；
液压压力传感器，用于检测液压压力；
控制器，包括上述的另一种臂架伸缩速度控制设备；
液压机构，用于根据所述臂架伸缩速度控制设备输出的控制电流控制臂架伸缩速度。
本发明提供一种工程机械，包括上述其中之一的臂架伸缩速度控制系统。
本发明提供的臂架伸缩速度控制方法、设备、系统及具有其的工程机械相对于现有技术的优点包括：首先考虑了速度的反馈，获得实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；然后由于臂架工况的多样性、液压系统的复杂性及工作斗载重量变化等原因，液压压力是动态变化的，通过液压的反馈修正所述初步控制电流得到最终的控制电流，实现相同控制输入，总能到达较为一致的臂架伸缩速度(控制的可重复性增强)，大大降低机手操作臂架难度，对于高空作业装备而言可使工作斗上的作业人员感觉更舒适、更安全。
附图说明
图1为本发明臂架伸缩速度控制方法实施例的流程图；
图2为本发明臂架伸缩速度控制设备实施例的结构图；
图3为本发明臂架伸缩速度控制系统第一实施例的结构图；
图4为本发明臂架伸缩速度控制系统第二实施例的结构图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明，下面结合附图做更详细的说明，但这些说明并不用于限制本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明臂架伸缩速度控制方法实施例的流程图，包括：
S201，接收控制信号X；
S203，根据所述控制信号X得到臂架伸缩的目标速度V0；
所述目标速度V0与控制信号X成正比；优选地，所述目标速度V0＝kX；其中k为比例系数，在实际调试时确定。
S205，获取臂架伸缩的实际速度V；
所述获取实际速度V的方法包括：接收速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度V，或者接收长度传感器发送的臂架实际长度，然后通过单位时间内臂架实际长度的变化获得，算法为V＝dL/dt，其中L为臂架实际长度，t为单位时间，d为微分符号。公式含义是对长度值求微分得到速度值。
S207，计算所述实际速度V与目标速度V0的偏差E；
优选地，所述偏差E＝V-V0。
S209，根据所述偏差得到初步控制电流Ip；
根据所述偏差得到初步控制电流Ip的方法包括：将所述偏差E作为比例-积分-微分(PID)控制算法的输入变量，计算得到初步控制电流Ip。优选地，公式为其中kp为比例系数，Ti为积分时间常数，TD为微分时间常数，这几个值一般为常数，E(t)为t时刻的偏差值。
S211，获取液压压力传感器的液压压力P；
所述液压压力P为用于控制相应臂架伸缩的液压油路的液压；优选地，所述液压压力P为用于控制相应臂架伸缩的液压油路的进油管液压。
S213，根据所述液压压力P和预设的参考液压压力P0修正所述初步控制电流Ip，得到修正后的控制电流Ix；
修正所述初步控制电流Ip的方法包括：当液压压力P大于参考液压压力P0时，适当减小控制电流；当液压压力P小于参考液压压力P0时，适当增大控制电流；优选地，所述控制电流Ix＝Ip*P0/P；P0为调试过程中即确定的常量。
S215，输出所述修正后的控制电流Ix。
到达目标位置后停止控制信号输入动作，臂架停止伸缩。
在本发明方法实施例中，获得实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；通过液压的反馈修正所述初步控制电流得到最终的控制电流，实现相同控制输入总能到达较为一致的臂架伸缩速度。
如图2所示，为本发明臂架伸缩速度控制设备实施例的结构图，在第一实施例中，包括：
信号接收装置301，用于接收控制信号、液压压力传感器发送的液压压力和速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度；
初步控制电流计算装置303，用于根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度，计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；
修正装置305，用于根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；
控制电流输出装置307，用于输出所述修正后的控制电流。
所述的臂架伸缩速度控制设备工作过程为：信号接收装置301接收控制信号后，初步控制电流计算装置303根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度；信号接收装置301接收速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度；初步控制电流计算装置303计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，然后根据所述偏差计算得到初步控制电流；信号接收装置301接收液压压力传感器发送的液压压力；修正装置305根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；控制电流输出装置307输出所述修正后的控制电流。
在本发明臂架伸缩速度控制设备第二实施例中，与第一实施例不同的是，信号接收装置301接收长度传感器发送的臂架实际长度，初步控制电流计算装置303根据单位时间内臂架实际长度的变化计算得到臂架伸缩的实际速度。
在本发明设备实施例中，通过初步控制电流计算装置算实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流，修正装置根据液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到控制电流，实现对应相同的控制信号得到较为一致的电磁阀开度控制电流。
如图3所示，为本发明臂架伸缩速度控制系统第一实施例的结构图，包括：
控制信号输入装置41，用于输入控制信号；
速度传感器441，用于检测臂架伸缩的实际速度；
液压压力传感器42，用于检测液压压力；
控制器43，包括上述臂架伸缩速度控制设备第一实施例中的臂架伸缩速度控制设备；
液压机构45，用于根据所述臂架伸缩速度控制设备输出的控制电流控制臂架伸缩速度；优选地，液压机构45包括电磁比例阀451和伸缩油缸452。
所述的臂架伸缩速度控制系统工作过程为：通过控制信号输入装置41输入控制信号，控制器43接收控制信号后，根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度；通过速度传感器441检测臂架伸缩的实际速度，控制器43接收臂架伸缩的实际速度并计算所述实际速度与目标速度的偏差，然后控制器43根据所述偏差计算得到初步控制电流；通过液压压力传感器42检测液压压力，控制器43根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流；控制电流输出装置307输出所述修正后的控制电流给液压机构45，液压机构45根据所述控制电流控制臂架伸缩速度。
如图4所示，在本发明臂架伸缩速度控制系统的第二实施例中，与第一实施例不同的是，控制器43包括上述臂架伸缩速度控制设备第二实施例中的臂架伸缩速度控制设备；用长度传感器442替代所述速度传感器441，用于检测臂架实际长度；控制器43根据单位时间内臂架实际长度的变化计算臂架伸缩的实际速度，算法包括如前述的V＝dL/dt。
所述控制信号输入装置41可以为臂架伸缩操作按钮及扳动手柄，控制信号为手柄的扳动量；还可用显示屏按键、显示屏触摸按钮等代替臂架伸缩操作按钮的功能。
在本发明系统实施例中，控制器根据信号输入装置的控制信号通过液压机构控制臂架伸缩速度，利用反馈的实际速度与目标速度的偏差计算得到初步控制电流，再根据液压传感器的液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流，液压机构根据修正后的控制电流控制臂架伸缩速度，实现相同控制输入总能到达较为一致的臂架伸缩速度。
本发明所述的工程机械如工程起重机、消防云梯车、高空作业车等，包括上述其中之一的臂架伸缩速度控制系统，相同控制输入总能到达较为一致的臂架伸缩速度(控制的可重复性增强)，大大降低机手操作臂架难度，对于高空作业装备而言可使工作斗上的作业人员感觉更舒适、更安全。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种臂架伸缩速度控制方法，其特征在于，包括：
接收控制信号X；
根据所述控制信号X得到臂架伸缩的目标速度V0；
获取臂架伸缩的实际速度V；
计算所述实际速度V与目标速度V0的偏差E；
根据所述偏差E得到初步控制电流Ip；
接收液压压力传感器发送的液压压力P；
根据所述液压压力P和预设的参考液压压力P0修正所述初步控制电流Ip，得到修正后的控制电流Ix；
输出所述修正后的控制电流Ix；
其中，修正所述初步控制电流Ip的方法包括：当液压压力P大于参考液压压力P0时，减小控制电流；当液压压力P小于参考液压压力P0时，增大控制电流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标速度V0与控制信号X成正比。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取臂架伸缩的实际速度V的方法为：接收速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度V。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取臂架伸缩的实际速度V的方法为：接收长度传感器发送的臂架实际长度L，然后通过单位时间t内臂架实际长度L的变化计算获得。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏差E＝V-V0。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述偏差E得到初步控制电流Ip的方法包括：将所述偏差E作为比例-积分-微分控制算法的输入变量，计算得到初步控制电流Ip。
7.一种臂架伸缩速度控制设备，其特征在于，包括：
信号接收装置，用于接收控制信号、液压压力传感器发送的液压压力和速度传感器发送的臂架伸缩的实际速度；
初步控制电流计算装置，用于根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度，计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；
修正装置，用于根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流，从而当所述液压压力大于所述参考液压压力时，减小控制电流；当所述液压压力小于所述参考液压压力时，增大控制电流；
控制电流输出装置，用于输出所述修正后的控制电流。
8.一种臂架伸缩速度控制设备，其特征在于，包括：
信号接收装置，用于接收控制信号、液压压力传感器发送的液压压力和长度传感器发送的臂架实际长度；
初步控制电流计算装置，用于根据所述控制信号计算得到臂架伸缩的目标速度，根据单位时间内臂架实际长度的变化计算得到臂架伸缩的实际速度，计算所述臂架伸缩的实际速度与目标速度的偏差，根据所述偏差计算得到初步控制电流；
修正装置，用于根据所述液压压力和预设的参考液压压力修正所述初步控制电流，得到修正后的控制电流，从而当所述液压压力大于所述参考液压压力时，减小控制电流；当所述液压压力小于所述参考液压压力时，增大控制电流；
控制电流输出装置，用于输出所述修正后的控制电流。
9.一种臂架伸缩速度控制系统，其特征在于，包括：
控制信号输入装置，用于输入控制信号；
速度传感器，用于检测臂架伸缩的实际速度；
液压压力传感器，用于检测液压压力；
控制器，包括如权利要求7所述的臂架伸缩速度控制设备；
液压机构，用于根据所述臂架伸缩速度控制设备输出的控制电流控制臂架伸缩速度。
10.一种臂架伸缩速度控制系统，其特征在于，包括：
控制信号输入装置，用于输入控制信号；
长度传感器，用于检测臂架实际长度；
液压压力传感器，用于检测液压压力；
控制器，包括如权利要求8所述的臂架伸缩速度控制设备；
液压机构，用于根据所述臂架伸缩速度控制设备输出的控制电流控制臂架伸缩速度。
11.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求9或10所述的臂架伸缩速度控制系统。
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