CN103206090B - 一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，该方法的具体步骤是：（1）操作者经无线遥控器发射器给出操作量，遥控器接收后获得臂架末端点坐标变化量Δx,Δy,Δz；（2）通过智能化操作算法进行坐标转换，获得各臂架及塔台的目标角度β^T；（3）将对地绝对倾角传感器a₁~a₈分别安装在混凝土泵车的各个智能臂的臂头和臂尾处，测量塔台倾角的为对地绝对倾角传感器a₀；（4）设所述的对地绝对倾角传感器的测量值为a_i，根据对地绝对倾角传感器的测量值a_i，计算混凝土泵车臂架控制量臂架等效相对夹角，包含两部分：相邻臂架间的相对夹角β_i和臂架变形补偿角δ_i。有益效果是能提高泵车的智能化程度和臂架末端的轨迹控制精度。

Description

一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，属于工程机械技术领域。

背景技术

混凝土泵车作为建筑施工中的一种常见设备，具有臂架长度长，变形严重的特点。目前，对泵车臂架的控制都是单自由度手动控制，其自动化、智能化水平较低，浇筑效率、浇筑精度不能满足施工要求。而且，布料软管需要2～3名工人拖动，移动起来非常费力。为了进一步提高施工效率，改善施工安全性，近年来出现了智能臂架控制系统。然而在智能化控制中，臂架的变形严重影响了对臂架末端点的准确定位。

在现有技术中，泵车智能臂架控制系统方案在测量臂架间相对运动时往往在相邻臂架旋转轴上加装编码器或者利用油缸位移传感器测量驱动油缸位移间接计算的方案，因此存在着如下缺点：（1）安装、调试和更换麻烦，可维护性差；（2）无法考虑车体倾斜和臂架变形所带来的影响，给末端精确控制带来很大的误差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，能提高泵车的智能化程度和臂架末端的轨迹控制精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，该方法的具体步骤是：

（1）操作者经无线遥控器发射器给出操作量，遥控器接收后获得臂架末端点坐标变化量Δx,Δy,Δz；

（2）通过智能化操作算法进行坐标转换，获得各臂架及塔台的目标角度β^T；

（3）将对地绝对倾角传感器a₁~a₈分别安装在混凝土泵车的各个智能臂的臂头和臂尾处，测量塔台倾角的为塔台绝对倾角传感器a₀；

（4）设所述的对地绝对倾角传感器的测量值为a_i，根据对地绝对倾角传感器的测量值a_i，计算混凝土泵车臂架控制量臂架等效相对夹角，包含两部分：相邻臂架间的相对夹角β_i和臂架变形补偿角δ_i；

（5）在相邻臂架间相对夹角β_i基础上减去变形角δ_i，即对臂架变形进行了补偿，获得实际等效相邻臂架夹角β^A；

（6）各臂架目标角度β^T和实际等效相邻臂架夹角β^A经闭环控制算法计算电液比例阀的控制量，从而驱动相关执行机构控制臂架姿态。

本发明的有益效果是：采用单臂双倾角传感器的方法，可以将臂架的倾角与变形分开，控制方法简单易行；采用双倾角传感器相对角度，因此不受车辆停驻面的影响；引入闭环控制和变形补偿环节，可以提高臂架末端的轨迹控制精度，还克服了部分振动的影响；本发明不受臂架节数限制，适用性强。

附图说明

图1为混凝土泵车智能臂架控制方法框图；

图2为混凝土泵车角度传感器示意图；

图3为混凝土泵车臂架变形示意图；

图4为混凝土泵车臂架俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，该方法的具体步骤是：

（1）操作者经无线遥控器发射器给出操作量，遥控器接收后获得臂架末端点坐标变化量Δx,Δy,Δz；

（2）通过智能化操作算法进行坐标转换，获得各臂架及塔台的目标角度β^T；

（3）将对地绝对倾角传感器a₁~a₈分别安装在混凝土泵车的各个智能臂的臂头和臂尾处，测量塔台倾角的为塔台绝对倾角传感器a₀；

（4）设所述的对地绝对倾角传感器的测量值为a_i，根据对地绝对倾角传感器的测量值a_i，计算混凝土泵车臂架控制量臂架等效相对夹角，包含两部分：相邻臂架间的相对夹角β_i和臂架变形补偿角δ_i；

如图2所示，相邻臂架间相对夹角β_i的计算公式：

β_i=a_2i-1-a_2(i-1),i＝1,2,3,4

当i＝1时，β₁=a₁-a₀，其中a₀为塔台倾角传感器测量值，其含有车辆停驻面与水平面的夹角∠Angle信息；本发明采用了臂架相对角度，不受泵车停驻地面角度的影响。

如图3所示的实施例中，AB表示臂架刚性状态，弧AC表示臂架变形状态；臂架变形补偿角δ_i的计算方法为：

臂架产生变形后，臂架首末端倾角传感器测量值会出现差值，为θ_i，θ_i=a_2i-a_2i-1,i＝1,2,3,4

利用实验法测定首末端因臂架变形引起的角度差值θ_i与相对沉降量ε_i之间的对应关系θ_i=f(ε_i)，由此关系式可以计算出相对沉降量ε_i。

依据相对沉降量ε_i和臂架长度|AB|计算出变形补偿角为：

${\mathrm{\δ}}_i=\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{\left|\mathrm{AB}\right|};$

（5）结合图2和图3，所述臂架变形实时补偿方法为：在相邻臂架间相对夹角β_i基础上减去变形角δ_i，就可以认为对臂架变形进行了补偿，也就是实际跟踪的等效相邻臂架夹角计算公式为：i＝1,2,3,4；

（6）各臂架目标角度β^T和实际等效相邻臂架夹角β^A经闭环控制算法计算电液比例阀的控制量，从而驱动相关执行机构控制臂架姿态。

Claims (1)

1.一种混凝土泵车智能臂架控制及其变形补偿的方法，其特征在于，该方法的具体步骤是：

(1)操作者经无线遥控器发射器给出操作量，遥控器接收后获得臂架末端点坐标变化量Δx，Δy，Δz；

(2)通过智能化操作算法进行坐标转换，获得各臂架的目标角度β^T；

(3)将对地绝对倾角传感器a₁～a₈分别安装在混凝土泵车的各个智能臂的臂头和臂尾处，测量塔台倾角的为对地绝对倾角传感器a₀；

(4)设所述的对地绝对倾角传感器的测量值为a_i，i＝0、1、2、3、4、5、6、7、8；根据对地绝对倾角传感器的测量值a_i，计算混凝土泵车臂架控制量臂架等效相对夹角，包含两部分：相邻臂架间的相对夹角为β_i，i＝1、2、3、4；臂架变形补偿角为δ_i，i＝1、2、3、4；臂架首末端倾角传感器测量值会出现差值为θ_i，i＝1、2、3、4；

(5)在相邻臂架间相对夹角β_i基础上减去臂架变形补偿角δ_i，即对臂架变形进行了补偿，获得实际等效相邻臂架夹角β^A；

(6)各臂架目标角度β^T和实际等效相邻臂架夹角β^A经闭环控制算法计算电液比例阀的控制量，从而驱动相关执行机构控制臂架姿态。