CN103823404B - 手柄信号的处理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手柄信号的处理方法、装置及系统。其中，该方法包括：接收所述发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；检测每个控制周期内，所述手柄角度模拟量输入值的变化值；通过比较所述手柄角度模拟量输入值的变化值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量。通过本发明所提供的上述技术方案，能够解决相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制且系统稳定性差的问题。

Description

手柄信号的处理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种手柄信号的处理方法、装置及系统。

背景技术

极限功率匹配控制技术是目前工程机械为了防止发动机熄火而常运用的一种控制方法，是根据负载变化，按照一定的控制算法，通过改变变量泵斜盘摆角对系统流量进行调节，从而达到变量泵输出功率自动调节的目的，实现发动机在重载下不过载，不熄火，无需过多功率储备，即可保证设备全负荷安全可靠运行。

实际应用中，由于变量泵调节和发动机功率调节都需要一定的调整时间，加上控制算法的增益不能设置的很大，同时为了满足系统元件的泄漏和系统可靠安全运行，变量泵斜盘角度也不能达到很小，极限载荷控制存在较大的局限。实际使用中，手柄信号输入太快，发动机还是容易熄火，此时就需要对手柄信号进行处理，建立负载自适应控制策略，根据负载情况自适应调整缓冲参数，对极限载荷控制的输入进行提前处理，提高极限载荷控制的鲁棒性。在现有控制技术中，存在液压系统采用负载敏感和电液比例控制的技术方案，图1是本申请现有技术中发动机极限载荷的控制系统示意图，以起重机为例，如图1所示，控制手柄发出控制指令，PLC控制器对控制指令进行缓冲处理（改变曲线的斜率），输出与手柄指令相应的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称为PWM）电流给主控制阀比例电磁铁，主阀输出相应的流量到执行机构，实现系统流量比例控制。发动机一定转速下，当发动机实际扭矩达到设定的扭矩时，发动机极限载荷控制模块的PID起作用，通过变量泵的变量机构调节泵斜盘角度，减小系统流量，从而降低发动机负载功率，保护发动机不熄火。

图2为现有技术对控制指令处理的示意图。如图2所示，为了保持起重机吊装有良好的微动性，手柄从中位到最高位，其值的输出是根据两段直线进行插值处理。

目前该技术方案的主要缺点是：1、为了避免发动机因为响应慢而熄火，手柄信号在PLC控制器做了缓冲处理，通过控制程序一个周期的步长来实现，但是缓冲曲线的斜率值一旦确定之后，该值是个固定值，值太大，发动机还是容易熄火，该值太小，系统响应太慢，工作效率将大大降低；2、起重机吊装需要良好的低速微动性和平稳性，操作手柄的指令信号处理通过两端直线来做插值的方法太粗糙，不能很好满足操作的低速微动性要求，同时两段直线斜率相差较大，在两端直接相交点，存在较大的跳度，容易引起系统不稳，平稳性差。

目前针对相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制且系统稳定性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制且系统稳定性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种手柄信号的处理方法、装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种手柄信号的处理方法，该方法包括：接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；检测每个控制周期内，上述手柄角度模拟量输入值的变化值通过比较上述手柄角度模拟量输入值的变化值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

优选地，根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值的步骤包括：判断接收到的发动机的实际扭矩的扭矩状态，其中，当实际扭矩为高扭矩状态时，读取控制器预设的低步长设定值作为控制器的步长设定值；当实际扭矩为低扭矩状态时，读取控制器预设的高步长设定值作为控制器的步长设定值。

优选地，检测每个控制周期内，上述手柄角度模拟量输入值的变化值的步骤包括：读取上述控制周期内初始时刻的上述手柄角度模拟量输入值和当前时刻的上述手柄角度模拟量输入值；计算上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到上述手柄角度模拟量输入值的变化值。

优选地，通过比较上述手柄角度模拟量输入值的变化值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量的步骤包括：判断上述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于上述步长设定值，其中，在变化值大于步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值与上述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在变化值小于等于步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

优选地，在通过比较上述手柄角度模拟量输入值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量之后，还包括：将上述手柄模拟输出量转化为PWM电流值；输出上述PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

为了实现上述目的，根据本发明的再一个方面，还提供了一种手柄信号的处理装置，该装置包括：接收模块，用于接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；确定模块，用于根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；检测模块，用于检测每个控制周期内，上述手柄角度模拟量输入值的变化值；处理模块，用于通过比较上述手柄角度模拟量输入值的变化值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

优选地，上述确定模块包括：第一判断模块，用于判断接收到的发动机的实际扭矩的扭矩状态；第一设置模块，用于在当实际扭矩为高扭矩状态时，读取控制器预设的低步长设定值作为控制器的步长设定值；第二设置模块，用于在当实际扭矩为低扭矩状态时，读取控制器预设的高步长设定值作为控制器的步长设定值。

优选地，上述检测模块包括：读取模块，用于读取上述控制周期内初始时刻的上述手柄角度模拟量输入值和当前时刻的上述手柄角度模拟量输入值；计算模块，用于计算上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到上述手柄角度模拟量输入值的变化值。

优选地，上述处理模块包括：第二判断模块，用于判断上述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于上述步长设定值，其中，第三设置模块，用于在上述变化值大于上述步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值与上述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；第四设置模块，用于在上述变化值小于等于上述步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

优选地，上述装置还包括：转化模块，用于将上述手柄模拟输出量转化为PWM电流值；输出模块，用于输出上述PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

为了实现上述目的，根据本发明的又一个方面，还提供了一种手柄信号的处理系统，该系统包括：发动机；发动机扭矩处理器，与上述发动机电连接，用于生成并输出上述发动机的实际扭矩；控制手柄，用于发出手柄控制指令，并根据上述手柄控制指令获取上述控制手柄的手柄角度模拟量输入值；控制器，设置于上述发动机扭矩处理器和上述控制手柄之间，用于接收上述发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值，再根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值，且检测每个控制周期内，上述手柄角度模拟量输入值的变化值之后，通过比较上述手柄角度模拟量输入值的变化值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

优选地，上述控制器包括：第一处理器，用于判断接收到的发动机的实际扭矩的扭矩状态，其中，当实际扭矩为高扭矩状态时，读取预设的低步长设定值作为步长设定值；当实际扭矩为低扭矩状态时，读取预设的高步长设定值作为步长设定值。

优选地，上述控制器还包括：第一读取装置，用于读取上述控制周期内初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值；第一计算器，用于计算上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到上述手柄角度模拟量输入值的变化值。

优选地，上述控制器还包括：第二处理器，用于判断上述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于上述步长设定值，其中，在上述变化值大于上述步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述初始时刻的手柄角度模拟量输入值与上述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在上述变化值小于等于上述步长设定值的情况下，设置上述手柄模拟输出量为上述当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

优选地，上述系统还包括：主控制阀，与上述控制器电连接，在上述控制器将上述手柄模拟输出量转化为PWM电流值之后，接收上述PWM电流值，以控制系统流量比例。

通过本发明，采用接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；检测每个控制周期内，上述手柄角度模拟量输入值的变化值；通过比较上述手柄角度模拟量输入值的变化值与上述步长设定值，来确定手柄模拟输出量的技术方案，解决了相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制、且系统稳定性差的问题，进而可以提供更加精细的控制数据，达到了提高起重机系统中的微动性和平稳性的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中发动机极限载荷的控制框图；

图2是现有技术中对控制指令处理的示意图；

图3是根据本发明实施例的手柄信号的处理系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的手柄信号的处理系统的手柄信号的指令缓冲处理示意图；

图5是根据本发明实施例的N个周期内手柄信号进行缓冲处理后的输出值的示意图；

图6是根据本发明实施例的手柄信号处理方法流程图；

图7是根据本发明实施例的手柄信号的处理方法的又一流程图；

图8是根据本发明实施例的手柄信号的处理装置的结构框图；

图9是根据本发明实施例的手柄信号的处理装置的另一结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在描述本申请的各实施例的进一步细节之前，将参考图3来描述可用于实现本申请的原理的一个合适的计算体系结构。在以下描述中，除非另外指明，否则将参考由一个或多个计算机执行的动作和操作的符号表示来描述本申请的各实施例。由此，可以理解，有时被称为计算机执行的这类动作和操作包括计算机的处理单元对以结构化形式表示数据的电信号的操纵。这一操纵转换了数据或在计算机的存储器系统中的位置上维护它，这以本领域的技术人员都理解的方式重配置或改变了计算机的操作。维护数据的数据结构是具有数据的格式所定义的特定属性的存储器的物理位置。然而，尽管在上述上下文中描述本申请，但它并不意味着限制性的，如本领域的技术人员所理解的，后文所描述的动作和操作的各方面也可用硬件来实现。

转向附图，其中相同的参考标号指代相同的元素，本申请的原理被示为在一个合适的计算环境中实现。以下描述基于所述的本申请的实施例，并且不应认为是关于此处未明确描述的替换实施例而限制本申请。

图3示出了可用于这些设备的一个示例计算机体系结构的示意图。出于描述的目的，所绘的体系结构仅为合适环境的一个示例，并非对本申请的使用范围或功能提出任何局限。也不应将该计算系统解释为对图3所示的任一组件或其组合具有任何依赖或需求。

本申请的原理可以使用其它通用或专用计算或通信环境或配置来操作。适用于本申请的众所周知的计算系统、环境和配置的示例包括但不限于，个人计算机、服务器，多处理器系统、基于微处理的系统、小型机、大型计算机、以及包括任一上述系统或设备的分布式计算环境。

实施例1:

图3是根据本发明实施例的手柄信号的处理系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括：发动机；发动机扭矩处理器，与发动机电连接，用于生成并输出发动机的实际扭矩，在本实施例中，该发动机扭矩处理器可以为实际扭矩计算装置；控制手柄，用于发出手柄控制指令，并根据手柄控制指令获取控制手柄的手柄角度模拟量输入值；控制器（例如可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,简称为PLC）），设置于发动机扭矩处理器和控制手柄之间，用于接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值，再根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值，且检测每个控制周期内，手柄角度模拟量输入值的变化值之后，通过比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

本申请上述实施例中，由于控制器在接收到控制手柄的手柄角度模拟量输入值和发动机发送的实际扭矩之后，根据该实际扭矩合理的确定控制器的步长设定值，并且，在每个控制周期内检测完手柄角度模拟量输入值的变化值，综合考虑比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。采用上述技术方案，即手柄信号在PLC控制器内做了如上缓冲处理后，缓冲曲线的斜率就不会是一个固定值，那么就不会发生该值太大时，发动机容易熄火，该值太小时，系统响应太慢，工作效率将大大降低的问题，此外，合理步长设定值的确定还能够保证系统稳定且平稳性好。因此，上述系统能够较好的解决相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制且系统稳定性差的问题，进而可以提供更加精细的控制数据，达到了提高起重机系统中的微动性和平稳性的效果。

具体的，本申请上述图3是一个具有负载扭矩自适应的手柄信号缓冲处理的极限载荷控制框图，可以包括两部分：PID控制部分和手柄信号处理部分。PID控制部分实现的功能如下：根据发动机实际扭矩和目标扭矩的偏差调整控制电流ic，作用于变量调节机构，通过改变变量泵斜盘角度调节系统流量，降低负载功率和扭矩；手柄信号处理部分实现的功能如下：PLC控制器读取当前发动机的实际扭矩和控制手柄的输入，根据当前发动机扭矩大小状态，按照事先规定的手柄信号缓冲处理方法，输出相应的PWM电流给主控制阀比例电磁铁，主阀输出相应的流量。本发明主要体现在手柄信号处理部分，手柄信号的缓冲处理方法根据负载的实际扭矩状态进行动态调整，可有效避免因为PID控制部分响应慢而造成发动机熄火的情况，同时保持较快的系统响应性。手柄信号处理后的输出曲线采用多段直线拟合曲线进行插值计算，相邻直线斜率相近，具有微动性、平稳性好的特点。

优选地，在本实施例中，上述控制器可以包括：第一处理器，用于判断接收到的实际扭矩的扭矩状态，其中，当上述实际扭矩处于高扭矩状态时，则读取当前控制器中预设的低步长设定值作为当前速度下的控制器的步长设定值；当接收到的实际扭矩处于低扭矩状态时，则读取当前控制器中预设的高步长设定值作为当前速度下的控制器的步长设定值。

具体的，结合图3所示，本申请上述实施例中，PLC控制器首先确定发动机当前速度下的实际扭矩的状态，即确定负载扭矩状态，例如，可以通过将当前速度下的实际扭矩和控制器内置的数据进行比较，来判断发动机此时是否处于高扭矩状态，如果是，控制器读取控制器预设好的低步长设定值作为上述步长设定值，反之，控制器则读取控制器预设的高步长设定值作为上述步长设定值。

从而实现了在本实施例提供的上述系统中，在确定发动机的实际扭矩的扭矩状态之后，可以选择不同的步长设定值对手柄输入信号所确定的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理，其中，在低扭矩状态的情况下，可以选择较大的步长，从而可以满足系统响应的要求和工作的效率，在高扭矩状态的情况下，可以选择较小的步长，从而可以有效避免因为发动机响应慢而造成发动机熄火的情况。

在本实施例中，上述控制器还可以包括：第一读取装置，用于读取控制周期内初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值；第一计算器，用于计算初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到手柄角度模拟量输入值的变化值。

在本实施例中，上述控制器还可以包括：第二处理器，用于判断手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于步长设定值，其中，在变化值大于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在变化值小于等于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

由此可知，本申请上述实施例中，在确定了控制器预设的步长值的同时，控制器读取来自操作者的手柄输入指令，并进行判断，单个程序周期内，手柄输入指令的变化值若超过期望的步长，控制器对手柄输入信号进行步长限制，进行缓冲处理，反之，则不作缓冲处理，经过缓冲模块之后的手柄模拟输出量将按照图4所示的多段直线进行插值，将结果返回到PLC电流模块的输入段，控制器根据该结果输出相应的PWM电流，用来控制主阀比例电磁铁的阀芯位移，实现系统流量控制。

具体的，可以通过如下过程更好的理解上述控制器中第一读取装置和第二处理器的工作流程，图4是根据本发明实施例的手柄信号的处理系统的手柄信号的指令缓冲处理示意图；图5是根据本发明实施例的N个周期内手柄信号进行缓冲处理后的输出值的示意图。

如图4所示，虚线框x轴为时间轴，△y轴为手柄角度模拟量输入增加量。上述实施例中的初始时刻可以为t0，上述实施例中的当前时刻可以为t1。单个PLC程序周期内（t0到t1时间），OB长度为控制器程序预设的步长设定值，In0为初始时刻t0的手柄角度模拟量输入值，In2为程序预设的步长设定值下t1时刻，即当前时刻的手柄角度模拟量输入值，步长设定值可以通过如下公式算出：In2-In0=OB。当手柄输入信号变化较慢时（即虚线框内t1时刻并且手柄角度模拟量输入增加量OA时的区间步长OA1），t1时刻手柄角度模拟量的输入值In1，存在In1<In2，即OA<OB，也即变化值小于等于步长设定值，在这种情况下，在该程序周期内不对手柄输入信号进行缓冲处理，手柄模拟量的输出就等于t1时刻手柄角度模拟量的输入（即此时手柄模拟量的输出值可以表示为图4中Out0至Out1之间的实线部分）；当手柄输入信号变化较快时（即虚线框内t1时刻并且手柄角度模拟量输入增加量为OC时确定的区间步长OC1），在单个程序周期内变化为OC段，OC>OB，即变化值大于步长设定值的情况下，程序对输入的手柄信号进行步长限定，使手柄模拟量的输出值等于t0时刻的手柄输入加上设定的步长OB（即此时手柄模拟量的输出值可以表示为图4中Out2至Out3之间的实线部分），输出为In2，而不是In3，从而限制手柄模拟量的输出在单个程序周期变化过快，OB的大小和PID控制模块的系统参数有关，需要多次试验进行确定，图4所示的Out1，Out2，Out3为对不同时刻的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理后的输出值，即为PLC控制中电流模块的输入值，该值大小对应不同的电磁铁电流，用来为主阀比例电磁铁提供对相应大小的电流，从而控制比例阀开口。由此可知，图4中示出了单个PLC程序周期内对手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理而得到的手柄模拟量的输出值。

此处需要说明的是，本申请还提供了可以对单个PLC程序周期内得到的手柄模拟量的输出值进行插值处理的功能，从而可以计算得到每个PLC程序周期对应的手柄模拟量的输出值的插值，每个插值可以作为缓冲处理后手柄模拟量的中间值。由此，可以通过图5所示的多段直线的插值来表征N个PLC程序周期内手柄信号进行缓冲处理后的输出值。其中，在相邻PLC程序周期内接收到的实际扭矩可以是高扭矩也可以是低扭矩，这种扭矩的连续周期的变化可以构成如图5所示的多段直线拟合的曲线。

具体的，图5可以为手柄信号多段（例如10段）直线拟合的曲线，横坐标表示每个PLC程序周期内经过缓冲处理后手柄模拟量的中间值，纵坐标表示整个手柄信号处理后的输出值，该值直接传给PLC，并转换成相应的电磁阀电磁铁电流值。从图中可以看出，相邻两段直线的斜率相差较小。当手柄慢慢从中位状态拉到最大位置的过程中，由于相邻两直线斜率小，因此当指令信号沿一段直线变化到另一段直线时，平稳性和微动性将得到很大改善。多段直线拟合的曲线，形状类似三次曲线，在手柄中小开度时，直线斜率小，极大满足了起重机吊载的微动性要求，微动性得到提高。

上述工作过程可以总结为：控制器读取来自操作者的手柄输入指令，该手柄输入指令可以分为两种情况：手柄输入指令信号变化值较大（图4中的OC段）；手柄输入指令信号变化值较小（图4中的OA段）。然后控制器对上述变化值进行判断，单个程序周期内，手柄输入指令的变化值若超过预先设定好的步长，控制器对手柄输入信号进行步长限制，进行缓冲处理，反之，则不作缓冲处理，经过缓冲模块之后的手柄模拟输出量将按照图5所示的多段直线进行插值，将结果返回到PLC电流模块的输入段，控制器根据该结果输出相应的PWM电流，用来控制主阀比例电磁铁的阀芯位移，实现系统流量控制。

可以看出的是，图3所示的系统除了包含上述手柄信号的处理系统外，还包含PID控制系统，该PID控制系统，根据发动机实际扭矩和目标扭矩的偏差调整控制电流ic，作用于变量调节机构，通过改变变量泵斜盘角度调节系统流量，降低负载功率和扭矩；手柄信号的处理系统，PLC控制器读取当前发动机的实际扭矩和控制手柄的输入，根据当前发动机扭矩大小状态，按照事先规定的手柄信号缓冲处理方法，输出相应的PWM电流给主控制阀比例电磁铁，主阀输出相应的流量。

上述系统的作用主要体现在手柄信号的处理系统的工作过程上，手柄信号的缓冲处理系统根据负载扭矩状态进行调整，可有效避免因为PID控制系统响应慢而造成发动机熄火的情况，采用多段直线拟合曲线进行插值计算，相邻直线斜率相近，输出曲线平滑，具有微动性、平稳性好的特点。

在本实施例中，上述系统还包括：主控制阀，与控制器电连接，在控制器将手柄模拟输出量转化为PWM电流值之后，接收PWM电流值，以控制系统流量比例。

实施例2：

图6是根据本发明实施例的手柄信号处理方法流程图，图7是根据本发明实施例的手柄信号的处理方法的又一流程图。

如图6所示该方法包括如下步骤：

步骤S10，接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值。

步骤S20，根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值。

步骤S30，检测每个控制周期内手柄角度模拟量输入值的变化值。

步骤S40，通过比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

在本实施例中，由于控制器在接收到控制手柄的手柄角度模拟量输入值和发动机发送的实际扭矩之后，根据该实际扭矩合理的确定步长设定值，并且，在每个控制周期内检测完手柄角度模拟量输入值的变化值，综合考虑比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。采用上述技术方案，手柄信号在PLC控制器内做了如上缓冲处理后，缓冲曲线的斜率就不会是一个固定值，那么就不会发生该值太大，发动机容易熄火，该值太小，系统响应太慢，工作效率将大大降低的问题，此外，合理步长设定值的确定还能够保证系统稳定且平稳性好。因此，本发明提供的技术方案能够较好的解决相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制且系统稳定性差的问题，进而可以提供更加精细的控制数据，达到了提高起重机系统中的微动性和平稳性的效果。

在本实施例中，如图7所示，图6中的步骤S10接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值。包括如下步骤：

步骤S101，接收发动机的扭矩状态。

步骤S102，接收控制手柄的指令输入，从而获取到手柄角度模拟量输入值。

上述步骤S101和步骤S102在顺序上没有限定，如果先接收到发动机的扭矩状态就对进入步骤S20进行处理，如果先接收到控制手柄的操作指令，则转入步骤S30处理。

在本实施例中，如图7所示，图6中的步骤S20根据接收到的实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值的步骤可以详细包括如下步骤：

步骤S201，判断接收到的该发动机的实际扭矩的扭矩状态，其中，可以通过判断发动机的实际扭矩与控制器中预设的数据大小进行比较来确定当前实际扭矩是否为高扭矩状态，如果实际扭矩为高扭矩状态时则进入步骤S202，否则，如果实际扭矩为低扭矩状态时，则转入步骤S203。

具体的，上述步骤通过控制器对发动机的实际扭矩的扭矩状态进行检测，从而获取发动机当前速度下的负载扭矩状态，该负载扭矩状态可以是高扭矩状态，也可以是低扭矩状态。然后控制进行判断上述获取的负载扭矩状态是否处于高扭矩状态。

步骤S202，读取控制器预设的低步长设定值作为控制器的步长设定值。具体的，该步骤避免了在发动机处于高扭矩状态时，选取过高的步长导致的发动机容易熄火以及系统微动性不好的问题。

步骤S203，读取控制器预设的高步长设定值作为控制器的步长设定值。具体的，该步骤避免了发动机处于低扭矩状态时，选取过低的步长值导致的发动机反应过慢，系统工作效率太低的问题。

上述各个步骤的过程和作用可以总结为：在控制器读取发动机当前速度下的实际扭矩，即负载扭矩状态的情况下，对当前实际扭矩的大小状态进行判断，确定发动机是否处于高扭矩状态，如果是，控制器则读取预设好的低步长设定值，反之，控制器则读取高步长的设定值。从而使得本实施例提供的上述系统中，在确定发动机的实际扭矩的扭矩状态之后，可以选择不同的步长设定值对手柄输入信号所确定的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理，其中，在低扭矩状态的情况下，可以选择较大的步长，从而可以满足系统响应的要求和工作的效率，在高扭矩状态的情况下，可以选择较小的步长，从而可以有效避免因为发动机响应慢而造成发动机熄火的情况。

在本实施例中，上述步骤S30检测每个控制周期内，手柄角度模拟量输入值的变化值的步骤包括：读取控制周期内初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值；计算初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到手柄角度模拟量输入值的变化值。

在本实施例中，上述步骤S40通过比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量的步骤包括：判断手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于等于步长设定值，其中，在变化值大于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在变化值小于等于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

在本实施例中，如图7所示，图6中的步骤S30检测每个控制周期内，手柄角度模拟量输入值的变化值。包括如下步骤：

步骤S301，判断手柄输入值是否超过设定步长，如果是，则转入步骤S302，否则，转入步骤S303。

在上述步骤中，控制器判断手柄的输入值是否超过设定的步长值，其中，步长设定值与系统参数有关，需经过多次试验确定。

步骤S302，控制器进行缓冲处理。

在此步骤中，上述缓冲处理的过程包括:控制器在判断出手柄的输入值超过步长的设定值之后，控制器对步长进行限定，使得最终确定的步长值为系统设定步长值。

步骤S303，控制器不进行缓冲处理。

在本实施例中，在通过比较手柄角度模拟量输入值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量之后，方法还包括：将手柄模拟输出量转化为PWM电流值；输出PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

具体地，本实施例可以包括以下三个步骤，如图7所示：

步骤S501,将上述缓冲处理得到的手柄模拟输出量利用图5所示的多段直线进行插值，并将结果返回到PLC电流模块的输入段。

步骤S502,根据该结果输出相应的PWM电流。

步骤S503,控制主阀比例电磁铁的阀芯位移。

具体的，为了更好的理解上述各个步骤的工作流程，可参照图4和图5。图4是根据本发明实施例的手柄信号的处理系统的手柄信号的指令缓冲处理示意图。如图4所示，虚线框x轴为时间轴，△y轴为手柄角度模拟量输入增加量，上述实施例中的初始时刻可以为t0，上述实施例中的当前时刻可以为t1。单个PLC程序周期内（t0到t1时间），OB长度为控制器程序预设的步长设定值，In0为初始时刻t0的手柄角度模拟量输入值，In2为程序预设的步长设定值下t1时刻，即当前时刻的手柄角度模拟量输入值，步长设定值可以通过如下公式算出：In2-In0=OB。当手柄输入信号变化较慢时（即虚线框内t1时刻并且手柄角度模拟量输入增加量OA时的区间步长OA1），t1时刻手柄角度模拟量的输入值In1，存在In1<In2，即OA<OB，也即变化值小于等于步长设定值，在这种情况下，在该程序周期内不对手柄输入信号进行缓冲处理，手柄模拟量的输出就等于t1时刻手柄角度模拟量的输入（即此时手柄模拟量的输出值可以表示为图4中Out0至Out1之间的实线部分）；当手柄输入信号变化较快时（即虚线框内t1时刻并且手柄角度模拟量输入增加量为OC时确定的区间步长OC1），在单个程序周期内变化为OC段，OC>OB，即变化值大于步长设定值的情况下，程序对输入的手柄信号进行步长限定，使手柄模拟量的输出等于t0时刻的手柄输入加上设定的步长OB（即此时手柄模拟量的输出值可以表示为图4中Out2至Out3之间的实线部分），输出为In2，而不是In3，从而限制手柄模拟量的输出在单个程序周期变化过快，OB的大小和PID控制模块的系统参数有关，需要多次试验进行确定，图4所示的Out1，Out2，Out3为对不同时刻的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理后的输出值，即为PLC控制中电流模块的输入值，该值大小对应不同的电磁铁电流，用来为主阀比例电磁铁提供对相应大小的电流，从而控制比例阀开口。由此可知，图4中示出了单个PLC程序周期内对手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理而得到的手柄模拟量的输出值。

此处需要说明的是，本申请还提供了可以对单个PLC程序周期内得到的手柄模拟量的输出值进行插值处理的功能，从而可以计算得到每个PLC程序周期对应的手柄模拟量的输出值的插值，每个插值可以作为缓冲处理后手柄模拟量的中间值。由此，可以通过图5所示的多段直线的插值来表征N个PLC程序周期内手柄信号进行缓冲处理后的输出值。其中，在相邻PLC程序周期内接收到的实际扭矩可以是高扭矩也可以是低扭矩，这种扭矩的连续周期的变化可以构成如图5所示的多段直线拟合的曲线。

具体的，图5可以为手柄信号多段（例如10段）直线拟合的曲线，横坐标表示每个PLC程序周期内经过缓冲处理后手柄模拟量的中间值，纵坐标表示整个手柄信号处理后的输出值，该值直接传给PLC，并转换成相应的电磁阀电磁铁电流值。从图中可以看出，相邻两段直线的斜率相差较小。当手柄慢慢从中位状态拉到最大位置的过程中，由于相邻两直线斜率小，因此当指令信号沿一段直线变化到另一段直线时，平稳性和微动性将得到很大改善。多段直线拟合的曲线，形状类似三次曲线，在手柄中小开度时，直线斜率小，极大满足了起重机吊载的微动性要求，微动性得到提高。

本发明提供的上述技术方案，控制器读取来自操作者的手柄输入指令，并进行判断，单个程序周期内，手柄输入指令的变化值若超过预先设定好的步长，控制器对手柄输入信号进行步长限制，进行缓冲处理，反之，则不作缓冲处理，经过缓冲模块之后的手柄模拟输出量将按照图5所示的多段直线进行插值，将结果返回到PLC电流模块的输入段，控制器根据该结果输出相应的PWM电流，用来控制主阀比例电磁铁的阀芯位移，实现系统流量控制。可以有效避免因为发动机响应慢而造成发动机熄火的情况，按照预先设定好的多段直线进行插值输出，输出曲线平滑，具有微动性好、平稳性好的特点。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例3：

图8是根据本发明实施例的手柄信号的处理装置的结构示意图。图9是根据本发明实施例的手柄信号的处理装置的另一结构示意图。如图8所示，该装置包括：接收模块10，用于接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；确定模块30，用于根据接收到的实际扭矩来确定控制器的步长设定值；检测模块50，用于检测每个控制周期内，手柄角度模拟量输入值的变化值；处理模块70，用于通过比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。

通过上述各个模块的综合作用：接收模块10在接收到控制手柄的手柄角度模拟量输入值和发动机发送的实际扭矩之后，确定模块30根据该实际扭矩合理的确定步长设定值，并且，检测模块50会在每个控制周期内检测完手柄角度模拟量输入值的变化值，然后处理模块70综合考虑比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量。手柄信号在PLC控制器内做了如上缓冲处理后，缓冲曲线的斜率就不会是一个固定值，那么就不会发生该值太大，发动机容易熄火，该值太小，系统响应太慢，工作效率将大大降低的问题，此外，合理步长设定值的确定还能够保证系统稳定且平稳性好。因此，上述系统能够较好的解决相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制、且系统稳定性差的问题，进而可以提供更加精细的控制数据，达到了提高起重机系统中的微动性和平稳性的效果。

在本实施例中，如图9所示，确定模块30包括：第一判断模块300，用于判断接收到的该发动机的实际扭矩的扭矩状态；第一设置模块302，用于在当实际扭矩为高扭矩状态时，读取控制器预设的低步长设定值作为控制器的步长设定值；第二设置模块304，用于在当实际扭矩为低扭矩状态时，读取控制器预设的高步长设定值作为控制器的步长设定值。

在本实施例中，在上述接收模块10接收到发动机当前速度下的实际扭矩，并确定发动机当前速度下的实际扭矩的状态，即确定负载扭矩状态，确定模块30中的第一判断模块300对当前实际扭矩的大小状态进行判断，确定发动机是否处于高扭矩状态，如果是，则第一设置模块302读取控制器中设置的低步长设定值作为当前的步长设定值；反之，第二设置模块304读取控制器中设置的高步长设定值作为当前的步长设定值。从而实现了在本实施例提供的上述系统中，在确定发动机的实际扭矩的扭矩状态之后，可以选择不同的步长设定值对手柄输入信号所确定的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理，其中，在低扭矩状态的情况下，可以选择较大的步长，从而可以满足系统响应的要求和工作的效率，在高扭矩状态的情况下，可以选择较小的步长，从而可以有效避免因为发动机响应慢而造成发动机熄火的情况。

进一步的，本实施例提供的上述装置中，在确定发动机的实际扭矩的扭矩状态之后，可以选择不同的步长设定值对手柄输入信号所确定的手柄角度模拟量输入值进行缓冲处理，其中，在低扭矩状态的情况下，可以选择较大的步长，从而可以满足系统响应的要求和工作的效率，在高扭矩状态的情况下，可以选择较小的步长，从而可以有效避免因为发动机响应慢而造成发动机熄火的情况。

在本实施例中，如图9所示，检测模块50包括：读取模块500，用于读取控制周期内初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值；计算模块502，用于计算初始时刻的手柄角度模拟量输入值和当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到手柄角度模拟量输入值的变化值。

在本实施例中，如图9所示，处理模块70包括：第二判断模块700，用于判断手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于步长设定值，其中，第三设置模块702，用于在变化值大于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；第四设置模块704，用于在变化值小于等于步长设定值的情况下，设置手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

在本实施例中，如图8和9所示，装置还可以包括：转化模块90，用于将手柄模拟输出量转化为PWM电流；输出模块110，用于输出PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：采用接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；根据实际扭矩来确定控制器的步长设定值；检测每个控制周期内，手柄角度模拟量输入值的变化值；通过比较手柄角度模拟量输入值的变化值与步长设定值，来确定手柄模拟输出量的技术方案，解决了相关技术中在对控制器进行缓冲处理的方法后，由于缓冲处理结果固定，导致无法满足更加精细的操作控制、且系统稳定性差的问题，进而可以提供更加精细的控制数据，达到了提高起重机系统中的微动性和平稳性的效果。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分上述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手柄信号的处理方法，其特征在于，包括：

接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；

根据接收到的所述实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；

检测每个控制周期内所述手柄角度模拟量输入值的变化值；

通过比较所述手柄角度模拟量输入值的变化值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量；

其中，所述根据接收到的所述实际扭矩来确定控制器的步长设定值的步骤包括：判断接收到的所述发动机的实际扭矩的扭矩状态，其中，当所述实际扭矩为高扭矩状态时，读取所述控制器预设的低步长设定值作为所述控制器的步长设定值；当所述实际扭矩为低扭矩状态时，读取所述控制器预设的高步长设定值作为所述控制器的步长设定值；

其中，所述通过比较所述手柄角度模拟量输入值的变化值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量的步骤包括：判断所述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于所述步长设定值，其中，在所述变化值大于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与所述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在所述变化值小于等于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测每个控制周期内所述手柄角度模拟量输入值的变化值的步骤包括：

读取所述控制周期内初始时刻的所述手柄角度模拟量输入值和当前时刻的所述手柄角度模拟量输入值；

计算所述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和所述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到所述手柄角度模拟量输入值的变化值。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其特征在于，在通过比较所述手柄角度模拟量输入值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量之后，所述方法还包括：

将所述手柄模拟输出量转化为脉冲宽度调制PWM电流值；

输出所述PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

4.一种手柄信号的处理装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值；

确定模块，用于根据接收到的所述实际扭矩来确定控制器预设的步长设定值；

检测模块，用于检测每个控制周期内，所述手柄角度模拟量输入值的变化值；

处理模块，用于通过比较所述手柄角度模拟量输入值的变化值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量；

其中，所述确定模块包括：第一判断模块，用于判断接收到的所述发动机的实际扭矩的扭矩状态；第一设置模块，用于在当所述实际扭矩为高扭矩状态时，读取所述控制器预设的低步长设定值作为所述控制器的步长设定值；第二设置模块，用于在当所述实际扭矩为低扭矩状态时，读取所述控制器预设的高步长设定值作为所述控制器的步长设定值；

其中，所述处理模块包括：第二判断模块，用于判断所述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于所述步长设定值，其中，第三设置模块，用于在所述变化值大于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与所述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；第四设置模块，用于在所述变化值小于等于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：

读取模块，用于读取所述控制周期内初始时刻的所述手柄角度模拟量输入值和当前时刻的所述手柄角度模拟量输入值；

计算模块，用于计算所述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和所述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到所述手柄角度模拟量输入值的变化值。

6.根据权利要求4-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

转化模块，用于将所述手柄模拟输出量转化为脉冲宽度调制PWM电流值；

输出模块，用于输出所述PWM电流值给主控阀比例电磁铁，以控制系统流量比例。

7.一种手柄信号的处理系统，其特征在于，包括：

发动机；

发动机扭矩处理器，与所述发动机电连接，用于生成并输出所述发动机的实际扭矩；

控制手柄，用于发出手柄控制指令，并根据所述手柄控制指令获取所述控制手柄的手柄角度模拟量输入值；

控制器，设置于所述发动机扭矩处理器和所述控制手柄之间，用于接收所述发动机的实际扭矩和控制手柄的手柄角度模拟量输入值，再根据所述接收到的实际扭矩来确定所述控制器预设的步长设定值，且检测每个控制周期内所述手柄角度模拟量输入值的变化值之后，通过比较所述手柄角度模拟量输入值的变化值与所述步长设定值，来确定手柄模拟输出量；

其中，所述控制器还包括：第一处理器，用于判断接收到的所述发动机的实际扭矩的扭矩状态，其中，当所述实际扭矩为高扭矩状态时，读取预设的低步长设定值作为所述步长设定值；当所述实际扭矩为低扭矩状态时，读取预设的高步长设定值作为所述步长设定值；

其中，所述控制器还包括：第二处理器，用于判断所述手柄角度模拟量输入值的变化值是否大于所述步长设定值，其中，在所述变化值大于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为初始时刻的手柄角度模拟量输入值与所述步长设定值对应时刻的手柄角度模拟量输入值的和；在所述变化值小于等于所述步长设定值的情况下，设置所述手柄模拟输出量为当前时刻的手柄角度模拟量输入值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括：

第一读取装置，用于读取所述控制周期内初始时刻的所述手柄角度模拟量输入值和当前时刻的所述手柄角度模拟量输入值；

第一计算器，用于计算所述初始时刻的手柄角度模拟量输入值和所述当前时刻的手柄角度模拟量输入值的差值，得到所述手柄角度模拟量输入值的变化值。

9.根据权利要求7-8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

主控制阀，与所述控制器电连接，在所述控制器将所述手柄模拟输出量转化为脉冲宽度调制PWM电流值之后，接收所述PWM电流值，以控制系统流量比例。