CN103676965B - 一种工程机械的臂架控制方法、装置、系统及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工程机械的臂架控制方法、装置、系统及工程机械,能够提高工程机械的作业安全性。该臂架控制方法包括:当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,尤其涉及一种工程机械的臂架控制方法、装置、系统及工程机械。
背景技术
通常,具有臂架的工程机械的倾翻事故一般发生在臂架运动的过程中。因为随着臂架的运动,工程机械的车身重心会发生变化,当臂架的运动速度较快时会产生较大的惯性,容易导致倾翻事故的发生。
为防止具有臂架的工程机械的倾翻事故的发生,目前的臂架控制系统一般会对能够表征工程机械安全状态的指定参数进行实时采集,例如机械车身倾斜角度,根据该指定参数的大小判断工程机械当前处于安全状态还是危险状态。以实时采集机械车身倾斜角度为例,可以当机械车身倾斜角度小于3°时,确定工程机械当前处于安全状态;当机械车身倾斜角度大于等于3°时,确定工程机械当前处于危险状态。
现有技术中,当工程机械处于安全状态时,臂架的控制完全是操作人员依靠自身经验来进行的;当工程机械处于危险状态时,臂架控制系统切断臂架驱动电流,强制臂架停止运动。
若工程机械当前已临近危险状态,在操作人员不具有丰富施工经验的情况下,则难以保证臂架控制的合理性,导致工程机械的作业安全性较低,可能产生严重的事故后果。
发明内容
本发明实施例提供一种工程机械的臂架控制方法、装置、系统及工程机械,用以提高工程机械的作业安全性。
本发明实施例提供一种工程机械的臂架控制方法,包括:
当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
本发明实施例提供一种工程机械的臂架控制装置,包括:
确定单元,用于当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
输出单元,用于输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
本发明实施例还提供一种工程机械的臂架控制系统,包括:
参数采集装置,用于实时采集表征工程机械安全状态的指定参数;
臂架控制装置,用于操作人员通过控制臂架控制装置行程输入控制指令;
控制器,连接所述参数采集装置和所述臂架控制装置,用于根据所述参数采集装置实时采集的指定参数确定工程机械当前处于的状态;当确定所述工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定所述工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;以及输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
本发明实施例还提供一种工程机械,包括:
本发明实施例提供的上述工程机械的臂架控制系统。
本发明的有益效果包括:
本发明实施例提供的方案中,针对工程机械的不同状态,预设了不同的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的对应关系,而臂架控制装置行程范围是固定的,即通过预设臂架控制装置行程和臂架驱动电流的对应关系,预设了最大臂架驱动电流,因此,当工程机械处于临界危险状态时,臂架驱动电流不会过大,臂架的控制不完全依赖操作人员,进而能够提高工程机械的作业安全性,避免事故发生。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例提供的工程机械的臂架控制方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的工程机械的臂架控制方法的详细流程图;
图3为本发明实施例提供的工程机械的臂架控制装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的工程机械的臂架控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了给出提高工程机械的作业安全性,本发明实施例提供了一种工程机械的臂架控制方法、装置、系统及工程机械,以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供一种工程机械的臂架控制方法,如图1所示,包括如下步骤:
步骤101:当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
步骤102:输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
进一步的,当确定工程机械当前处于危险状态时,确定臂架驱动电流为零,即切断臂架驱动电流,强制臂架停止运动。
即本发明实施例提供的工程机械的臂架控制方法中,工程机械的状态分为安全状态、临界危险状态及危险状态三种。
可以通过对能够表征工程机械安全状态的指定参数进行实时采集,根据该指定参数的大小判断工程机械当前处于的状态。具体可以将指定参数的整个参数值范围划分为三个区间,分别对应于工程机械的三种状态,实时采集的指定参数的参数值位于的区间对应的状态即为工程机械当前处于的状态。
其中,指定参数具体可以为机械车身倾斜角度,也可以为臂架运动角度等参数,只要能够表征工程机械安全状态的参数均可作为上述指定参数的具体实现方式。
进一步的,为避免臂架驱动电流突变带来的安全隐患,可以设定电流变化斜率,在输出确定的臂架驱动电流时,按照设定的斜率线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流,可以使臂架动作更平缓,进一步提高工程机械的作业安全性。
从而,较佳的,步骤102输出确定的臂架驱动电流具体可以包括下述情况:
情况一:当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
情况二:当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
上述情况二中的预设斜率具体包括预设增大斜率和预设减小斜率,该预设斜率可以根据期望的臂架驱动电流变化速度进行设定,即根据期望的臂架运动速度的变化速度进行设定。
指定减小斜率和预设斜率中的预设较小斜率可以为同一个斜率,较佳的,指定减小斜率和预设斜率中的预设减小斜率不为同一个斜率。
当工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,需要尽快减小臂架驱动电流,以尽快减小臂架运动速度。此时若按照预设减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流,可能耗时较长。因此,较佳的,指定减小斜率可以根据当前输出的臂架驱动电流减小至确定的臂架驱动电流的期望耗时进行设定,以保证减小臂架运动速度的耗时。
下面用具体实施例对本发明提供的方法进行详细描述。
图2所示,为本发明实施例提供的工程机械的臂架控制方法的详细流程图,具体包括如下步骤:
步骤201:判断工程机械当前处于的状态。
当确定工程机械当前处于安全状态时,进入步骤202;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,进入步骤203;当确定工程机械当前处于危险状态时,进入步骤209。
在本发明实施例中,可以实时采集机械车身倾斜角度,当机械车身倾斜角度小于2°时,确定工程机械当前处于安全状态;当机械车身倾斜角度大于等于2°且小于3°时,确定工程机械当前处于临界危险状态;当机械车身倾斜角度大于等于3°时,确定工程机械当前处于危险状态。
步骤202:根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流,进入步骤206。
其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数。
步骤203:根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流。
其中,k2为第二线性对应关系中的比例系数,并且k2小于上述k1。
步骤204:判断当前输出的臂架驱动电流是否大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流。
当确定当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,进入步骤205;当确定当前输出的臂架驱动电流不大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,进入步骤206。
步骤205:按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流,该流程结束。
在本发明实施例中,指定减小斜率根据当前输出的臂架驱动电流减小至确定的臂架驱动电流的期望耗时进行设定。
步骤206:判断当前输出的臂架驱动电流是否等于确定的臂架驱动电流。
当确定当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流时,进入步骤207;当确定当前输出的臂架驱动电流等于确定的臂架驱动电流时,进入步骤208。
步骤207:按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流,该流程结束。
在本发明实施例中,预设斜率根据期望的臂架驱动电流变化速度进行设定,具体包括预设增大斜率和预设减小斜率。因此,本步骤具体包括下述两种情况:
情况一:当当前输出的臂架驱动电流小于确定的臂架驱动电流时,按照预设增大斜率,线性增大当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流;
情况二:当当前输出的臂架驱动电流大于确定的臂架驱动电流时,按照预设增大斜率,线性增大当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
步骤208:输出的臂架驱动电流不变,该流程直接结束。
步骤209:确定臂架驱动电流为零。
步骤210:停止输出臂架驱动电流以使臂架停止运动,该流程结束。
可见,采用本发明实施例提供的方法,针对工程机械的不同状态,预设了不同的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的对应关系,使得臂架的控制不完全依赖操作人员,能够提高工程机械的作业安全性,避免事故发生。
并且,在臂架驱动电流变化时采用斜坡控制,使臂架驱动电流线性变化,进而使得臂架运动更平稳,进一步提高了作业安全性。
基于同一发明构思,根据本发明上述实施例提供的工程机械的臂架控制方法,相应地,本发明实施例还提供一种工程机械的臂架控制装置,其结构示意图如图3所示,具体包括:
确定单元301,用于当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
输出单元302,用于输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
进一步的,输出单元302,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
进一步的,输出单元302,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
上述各单元的功能可对应于图1或图2所示流程中的相应处理步骤,在此不再赘述。
基于同一发明构思,根据本发明上述实施例提供的工程机械的臂架控制方法,相应地,本发明实施例还提供一种工程机械的臂架控制系统,其结构示意图如图4所示,具体包括:
参数采集装置401,用于实时采集表征工程机械安全状态的指定参数;
臂架控制装置402,用于操作人员通过控制臂架控制装置行程输入控制指令;
控制器403,连接参数采集装置401和臂架控制装置402,用于根据参数采集装置401实时采集的指定参数确定工程机械当前处于的状态;当确定该工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定该工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;以及输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
上述控制器具体可以为PLC(ProgrammableLogicConoller,可编程逻辑控制器)、DSP(DigitalSignalProcessing,数字信号处理)、FPGA(Field-ProgrammableGateArray,现场可编程门阵列)或CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice,复杂可编程逻辑器件)等。
工程机械的状态分为安全状态、临界危险状态及危险状态三种,当控制器403确定工程机械当前处于危险状态时,确定臂架驱动电流为零,即切断臂架驱动电流,强制臂架停止运动。
为了确定工程机械当前处于的状态,具体可以将指定参数的整个参数值范围划分为三个区间,分别对应于工程机械的三种状态,实时采集的指定参数的参数值位于的区间对应的状态即为工程机械当前处于的状态。
其中,指定参数具体可以为机械车身倾斜角度,也可以为臂架运动角度等参数,此时,参数采集装置401具体可以为角度传感器等能够对角度进行采集的装置。其它只要能够表征工程机械安全状态的参数也可以可作为上述指定参数的具体实现方式。
进一步的,为避免臂架驱动电流突变带来的安全隐患,可以设定电流变化斜率,在控制器403输出确定的臂架驱动电流时,按照设定的斜率线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流,可以使臂架动作更平缓,进一步提高工程机械的作业安全性。
从而,较佳的,控制器403,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
进一步,控制器403,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
当当前输出的臂架驱动电流等于确定的臂架驱动电流时,控制器403则不需要改变当前输出的臂架驱动电流。
上述预设斜率具体包括预设增大斜率和预设减小斜率,该预设斜率可以根据期望的臂架驱动电流变化速度进行设定,即根据期望的臂架运动速度的变化速度进行设定。
指定减小斜率和预设斜率中的预设较小斜率可以为同一个斜率,较佳的,指定减小斜率和预设斜率中的预设减小斜率不为同一个斜率,指定减小斜率可以根据当前输出的臂架驱动电流减小至确定的臂架驱动电流的期望耗时进行设定,以保证减小臂架运动速度的耗时。
基于同一发明构思,根据本发明上述实施例提供的工程机械的臂架控制方法,相应地,本发明实施例还提供一种工程机械,包括上述图4所示的工程机械的臂架控制系统。
综上所述,采用本发明实施例提供的方案,能够提高工程机械的作业安全性。
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 (10)
1.一种工程机械的臂架控制方法,其特征在于,包括:
当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,输出确定的臂架驱动电流,具体为:
当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,输出确定的臂架驱动电流,具体为:
当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
4.一种工程机械的臂架控制装置,其特征在于,包括:
确定单元,用于当确定工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;
输出单元,用于输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述输出单元,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
6.如权利要求4或5所述的装置,其特征在于,所述输出单元,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
7.一种工程机械的臂架控制系统,其特征在于,包括:
参数采集装置,用于实时采集表征工程机械安全状态的指定参数;
臂架控制装置,用于操作人员通过控制臂架控制装置行程输入控制指令;
控制器,连接所述参数采集装置和所述臂架控制装置,用于根据所述参数采集装置实时采集的指定参数确定工程机械当前处于的状态;当确定所述工程机械当前处于安全状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第一线性对应关系y=k1x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;当确定所述工程机械当前处于临界危险状态时,根据预设的臂架控制装置行程和臂架驱动电流的第二线性对应关系y=k2x,确定当前的臂架控制装置行程对应的臂架驱动电流;其中,y为臂架驱动电流,x为臂架控制装置行程,k1为第一线性对应关系中的比例系数,k2为第二线性对应关系中的比例系数,且k1大于k2;以及输出确定的臂架驱动电流以控制臂架运动速度。
8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述控制器,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流大于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,按照指定减小斜率,线性减小当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
9.如权利要求7或8所述的系统,其特征在于,所述控制器,具体用于当确定工程机械当前处于临界危险状态,且当前输出的臂架驱动电流小于等于临界危险状态对应的最大臂架驱动电流时,或者当确定工程机械当前处于安全状态时,若当前输出的臂架驱动电流不等于确定的臂架驱动电流,则按照预设斜率,线性变化当前输出的臂架驱动电流至确定的臂架驱动电流。
10.一种工程机械,其特征在于,包括:如权利要求7-9任一所述的工程机械的臂架控制系统。
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