CN103676973B - 一种作业平台调平控制设备、方法、系统以及高空作业车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作业平台调平控制设备、方法、系统以及高空作业车。该控制设备包括：接收装置，用于接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；控制装置，用于根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸。本发明能够使得作业平台在作业过程中保持水平，并且能够降低因为臂架突然动作产生加速度而引起工作斗的抖动。

Description

一种作业平台调平控制设备、方法、系统以及高空作业车

技术领域

本发明涉及高空作业车，具体地，涉及一种作业平台调平控制设备、方法、系统以及高空作业车。

背景技术

例如云梯消防车之类的高空作业车具有作业平台，在作业时，由于臂架臂架上升或下降或降下，会导致作业平台会产生倾斜。为了保证作业平台内人员的人身安全，需要保证作业平台在作业过程中呈水平状态。

为了使高空作业车的作业平台保持水平，现有技术中通过安装倾角传感器来检测作业平台的倾斜角度，经过一些控制算法计算出控制电流输入到电液比例阀，电液比例阀可以控制液压油通入，从而带动作业平台向上或向下动作来使作业平台持水平。目前这种方式的所使用的计算方法具有跟随性差的特点，容易出现振荡，使得作业平台上的人员会感受到作业平台的抖动，不利于作业安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种作业平台调平控制设备、方法、系统以及高空作业车，用以使得作业平台保持水平的同时降低因为臂架突然动作产生加速度而引起工作斗的抖动。

为了实现上述目的，本发明提供一种作业平台调平控制设备，该控制设备包括：接收装置，用于接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；控制装置，用于根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸。

相应地，本发明提供了一种作业平台调平控制方法，该控制方法包括：接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸。

相应地，本发明提供了一种作业平台调平控制系统，其特征在于，该控制系统包括所述的设备；该系统还包括：第一角度检测装置，用于检测作业平台倾斜角度；第二角度检测装置，用于检测臂架角度；加速度检测装置，用于检测臂架运动加速度。

相应地，本发明提供了一种高空作业车，该高空作业车包括根所述的系统。

本发明能够使得作业平台在作业过程中保持水平，并且能够降低因为臂架突然动作产生加速度而引起工作斗的抖动。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的作业平台调平控制设备示意图；

图2是本发明提供的臂架、作业平台以及调平油缸连接示意图；

图3是本发明提供的作业平台调平控制方法示意图；

图4是本发明提供的作业平台调平控制系统示意图。

附图标记说明

1 臂架 2 作业平台

3 调平油缸 100 接收装置

200 控制装置 300 第一角度检测装置

400 第二角度检测装置 500 加速度检测装置

600 臂架长度检测装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了克服现有技术中工作平台调平技术方案存在的缺陷，本发明提供了一种作业平台调平控制设备，如图1所示，该控制设备包括：接收装置100，用于接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；控制装置200，用于根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸。本发明中，可以根据作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度计算出调平油缸的电液比例阀所需的电流，从而能够使得作业平台保持水平，并且能够避免可能产生的抖动。

控制装置可以根据下式来计算用于控制所述调平油缸的电液比例阀的电流F，F=P(v)+I(v)+X(a)。其中F是输出的控制调平电液阀的控制电流值，v是作业平台的倾斜角度（该角度可以是正值也可以是负值，相对于水平面水平时v值为0），a是臂架末端加速度。

P(v)=Tp×v，Tp是已知的参数，可以通过实验获得。因此，P(v)是关于v的一个线性函数，P(v)随v的值线性变化，其结果为正或为正负可以指示调平的方向；

I(v)=Sum(v)/Ti，Ti是已知的参数，可以通过实验获得。Sum(v)可以通过对v求和得到。例如Sum(v)初始值为0，每50ms获取一次v的值，将所获取的v值加起来可以得到Sum(v)。I(v)是关于的v的离散积分函数，与倾斜角度误差信号的积分成正比关系。

X(a)是关于加速度a的计算函数，X(a)=A×t，A为电液比例阀的控制电流加速度，t为一次加速运动或减速运动的持续时间，不同次的加速运动和减速运动时间不进行累加。作为示例，T作为时间变量的取值可以通过如下方式实现：当a=0时，t清零；当a≠0时，t开始累计计时，每过一秒t的值增加1。可以参照图2计算X(a)。如图2所示，调平油缸3的长度L4、臂架1与作业平台2铰点和作业平台2与调平油缸1铰点之间的长度L3、以及调平油缸3与臂架1铰点和作业平台2与臂架1铰点之间的长度L2满足L4²＝L2²+L3²-2L2×L3cos(180°-θ)，θ为臂架角度，即L4²＝L2²+L3²+2L2×L3cosθ；

由于L1＝L0×sinθ，L0为臂架长度，因此 $L4=\frac{\sqrt{{L2}^2+{L3}^2+2L2\×L3\cos \mathrm{\θ}}}{L0\×\sin \mathrm{\θ}}\×L1.$

设L4/L1＝k，则在作业平台2以加速度a向下运动t时间时，则作业平台2距离地面的高度变为L1-a×t²/2。在这种情况下，如果保持水平，则调平油缸3的长度应变为。

设调平油缸3的加速为a'，则根据L4-a'×t²/2＝k×(L1-a×t²/2)，可以得到a'＝k×a。

也就是说，在作业平台2以加速度a向下运动时，调平油缸2需要以k×a的加速度向上运动才能抵消作业平台2向下运动所导致的作业平台倾斜。

在控制调平平台2时，一般采用电液比例阀，电液比例阀的受控电流和通过的流量成线性关系。假设电液比例阀的电流每增加1mA，通过的流量增加bm³/s，假设调平油缸2的内径面积为cm²，则调平油缸2的活塞杆增加的线速度为b/cm/s。

采用上述假设可以得出，以每秒增加1mA的速度给出电液比例阀的控制电流，则调平油缸2的活塞杆的加速度为b/cm/s²。如果调平油缸2以a'的加速度运动，则需要给出的电流加速度A需要满足条件：

A×b/c＝a'。

通过上述计算可以得到：

$X\left(a\right)=\frac{\sqrt{{L2}^2+{L3}^2+2\×L2\×L3\×\cos \mathrm{\θ}}}{L0\×\sin \mathrm{\θ}}\×\frac{c}{b}\×a\×t.$

使用上述的控制设备，可以完成工作平台的调平控制，并且整个控制过程的跟随性好，降低因为臂架突然动作产生加速度引起工作斗的抖动。

上述计算中用到了臂架长度L0，其可以是已知的参数，也可以通过加装一个长度传感器来获得该臂架长度。

需要说明的是，为了简化运算，在计算X(a)时，主要采用臂架末端在竖直平台方向上的加速度作为示例进行说明，本领域技术人员也可以通过采用三个方向上的加速度来实现本发明，具体的实现方案不在此赘述。

相应地，本发明提供了一种作业平台调平控制方法，如图3所示，该控制方法包括：接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度（步骤301）；根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸（步骤303）。各步骤的具体细节可以参照对控制设备的描述，不在此赘述。

相应地，本发明提供了一种作业平台调平控制系统，如图4所示，该控制系统包括接收装置100、控制装置200、第一角度检测装置300、第二角度检测装置400、以及加速度检测装置500。第一角度检测装置300，用于检测作业平台倾斜角度；第二角度检测装置400，用于检测臂架角度；加速度检测装置500，用于检测臂架运动加速度。优选地，该系统还包括臂架长度检测装置600，用于检测臂架长度。

相应地，本发明提供了一种高空作业车，该高空作业车包括所述的系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种作业平台调平控制设备，其特征在于，该控制设备包括：

接收装置，用于接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；

控制装置，用于根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸；

其中，所述控制装置用于根据下式计算用于控制所述调平油缸的电液比例阀的电流F：

其中Tp和Ti为已知参数，v为所述作业平台倾斜角度，θ为所述臂架角度，Sum(v)是v的求和函数，L0为臂架长度，L2为所述调平油缸与所述臂架铰点和所述作业平台与所述臂架铰点之间的长度，L3为所述臂架与所述作业平台铰点和所述作业平台与所述调平油缸铰点之间的长度，b/c为所述调平油缸的活塞运动线速度，a为臂架运动加速度，t为一次加速运动或减速运动持续的时间。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接收装置还用于接收所述臂架长度L0。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述臂架运动加速度为臂架末端在竖直方向的加速度。

4.一种作业平台调平控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

接收作业平台倾斜角度、臂架运动加速度、以及臂架角度；

根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸；

所述根据所述作业平台倾斜角度、所述臂架运动加速度、以及所述臂架角度控制调平油缸包括根据下式计算用于控制所述调平油缸的电液比例阀的电流F：

其中Tp和Ti为已知参数，v为所述作业平台倾斜角度，θ为所述臂架角度，Sum(v)是v的求和函数，L0为臂架长度，L2为所述调平油缸与所述臂架铰点和所述作业平台与所述臂架铰点之间的长度，L3为所述臂架与所述作业平台铰点和所述作业平台与所述调平油缸铰点之间的长度，b/c为所述调平油缸的活塞运动线速度，a为臂架运动加速度，t为一次加速运动或减速运动持续的时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括接收所述臂架长度L0。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述臂架运动加速度为臂架末端在竖直方向的加速度。

7.一种作业平台调平控制系统，其特征在于，该控制系统包括根据权利要求1-3任意一项所述的设备；该系统还包括：

第一角度检测装置，用于检测作业平台倾斜角度；

第二角度检测装置，用于检测臂架角度；

加速度检测装置，用于检测臂架运动加速度。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括臂架长度检测装置，用于检测臂架长度。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述加速度检测装置安装于所述臂架末端，用于检测所述臂架末端在竖直方向上的加速度。

10.一种高空作业车，其特征在于，该高空作业车包括根据权利要求7-9任意一项所述的系统。