CN104963376B - 一种挖掘机回转机构的防反转控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，包括以下步骤：设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构参数进行检测；对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号；控制信号控制液压马达的进出油口节流阀适时打开。本发明通过传感器技术和逻辑运算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号，使得节流阀适时打开，连通液压马达的进出油口，避免了回转平台的摇摆，提高了平台的制动平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑资料的管理领域，具体涉及一种挖掘机回转机构的防反转控制方法。
背景技术
挖掘机回转机构的制动方式可分为三类：机械制动、纯液压制动、液压与机械联合制动。制动方式的选择与挖掘机的工作情况和回转液压马达的结构形式有关。
采用纯机械制动，制动力矩大，制动时间短，工作可靠，制动时转台的转动动能几乎全部转换为机械制动器的摩擦热能，使摩擦片的温度升高而不会引起液压系统的温度升高，但是，这种制动方式的结构复杂，体积较大，且冲击较大，制动平稳性较差，难以起到保护液压元件的作用；采用液压与机械联合制动的方式，可以获得较大的制动力矩，结构紧凑，并可以缩短制动时间，实现精确制动，制动时的油温也不致过高，但这种制动方式的结构更为复杂。
纯液压制动结构紧凑，制动过程平稳，制动时间长且不易精确定位，制动时产生的油温也较高。如采用反顶车制动，虽然能使制动性能得到部分改善，但会增加换向时的液压冲击，使制动过程变得不平稳，并进一步导致油温升高。液压挖掘机回转装置在制动的过程中，由于回转平台巨大的惯性作用，要将上部结构和工作装置停止在要求的位置是十分困难的。这种惯性作用与液压马达出油口阻塞共同作用的结果是引起液压马达和转台的反转和摇摆，对结构强度产生不利影响，给液压系统造成冲击，给驾驶员带来不适。挖掘机回转机构在制动过程中的转速变化曲线如图1所示。
发明内容
本发明提供一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，提高了平台的制动平稳性，定位精确。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构参数进行检测；
对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号；
控制信号控制液压马达的进出油口节流阀适时打开。
进一步地，所述设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构进行检测，具体为：所述传感器装置包括设置在回转机构转轴上的转速传感器和转速加速度传感器，所述回转机构参数包括回转机构转速和回转机构转速加速度。
进一步地，所述挖掘机的制动反转时机，具体为：回转机构在制动时的速度第一次降为0的时间。
进一步地，所述传感器装置还包括设置在接油箱管路上的压力传感器。
进一步地，所述对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号，包括以下步骤：
步骤一：获取转速加速度传感器检测的加速度绝对值；
步骤二：将加速度绝对值与设定的加速度比较值比较获取加速度时间段；
步骤三：获取加速度时间段的转速；
步骤四：获取转速达到转速比较值的时间段；
步骤五：从步骤四的时间段中获取制动时转速小于一定值的时间段；
步骤六：对步骤五的时间段进行积分处理，获得回转机构的反转时间段；
步骤七：对管路压力检测的信号进行比例放大；
步骤八：对步骤七去除压力波动并延迟输出；
步骤九：将步骤八通过比较输出节流阀控制信号。
本发明具有如下有益效果：本发明通过传感器技术和逻辑运算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号，使得节流阀适时打开，连通液压马达的进出油口，避免了回转平台的摇摆，提高了平台的制动平稳性。
附图说明
图1是本发明提出的回转机构在传统制动转速变化曲线图；
图2是本发明提出的回转机构制动防反转原理结构图；
图3是本发明提出的回转机构的转动速度和加速度变化曲线图；
图4a是本发明提出的对加速度取绝对值后的加速度范围图；
图4b是本发明提出的对加速度取绝对值后与加速度比较值比较后的加速度时间段图；
图5是本发明实施例中筛选后的加速度对应的转速曲线图；
图6是本发明实施例中转速达到转速比较值时的时间段矩形图；
图7是本发明实施例中对图6增加积分环节的输出信号图；
图8a是本发明实施例中接油箱管路压力变化输出信号图；
图8b是本发明实施例中对图8a进行比例放大的输出信号图；
图9a是本发明实施例中对图8b消除压力波动的输入信号图；
图9b是本发明实施例中对图9b增加延迟环节的输出信号图；
图10是本发明提出的防反转系统与原系统的回转机构制动性能对比图；
图11是本发明提出的回转机构反转角度计算曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步的说明。
参见图2，图2是本发明提出的回转机构制动防反转原理结构图。
一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构参数进行检测；
对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号；
控制信号控制液压马达的进出油口节流阀适时打开。
进一步地，所述设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构进行检测，具体为：所述传感器装置包括设置在回转机构转轴上的转速传感器和转速加速度传感器，所述回转机构参数包括回转机构转速和回转机构转速加速度。
进一步地，所述挖掘机的制动反转时机，具体为：回转机构在制动时的速度第一次降为0的时间。
进一步地，所述传感器装置还包括设置在接油箱管路上的压力传感器。
进一步地，所述对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号，包括以下步骤：
步骤一：获取转速加速度传感器检测的加速度绝对值；
步骤二：将加速度绝对值与设定的加速度比较值比较获取加速度时间段；
步骤三：获取加速度时间段的转速；
步骤四：获取转速达到转速比较值的时间点；
步骤五：从步骤四的时间段中获取制动时转速小于一定值的时间段；
步骤六：对步骤五的时间段进行积分处理，获得回转机构的反转时间段；
步骤七：对管路压力检测的信号进行比例放大；
步骤八：对步骤七去除压力波动并延迟输出；
步骤九：将步骤八通过比较输出节流阀控制信号。
本发明实施例中，挖掘机回转机构在工作过程中包括正转、制动和反转三种状态，通过仿真并找出制动时的运动特征。在回转机构转轴上安装测转速传感器和测转速加速度传感器。假设0—2s正转，2—3s制动，3—5s反转，利用测转速传感器1和测转动加速度传感器2测得回转机构的转动速度和加速度变化曲线如图3所示。
参见图3可知，挖掘机回转机构在制动时，当速度第一次降为0时，加速度很大，此时会发生反转，因此当转速第一次降为0将要反转时，打开节流阀，可以防止回转机构反转。该过程具体的控制过程如下：预先设定加速度比较值4，对转速加速度传感器检测的加速度通过绝对值函数3获得绝对值；采用比较函数5将绝对值函数3获得的绝对值与加速度比较值4进行比较获取加速度大于加速度比较值4的时间段。获得的加速度大于加速度比较值4的时间段参见图4a和图4b，其中图4a是本发明提出的对加速度取绝对值后的加速度范围图；图4b是本发明提出的对加速度取绝对值后与加速度比较值比较后的加速度时间段图。
本发明实施例中，考虑到回转装置的加速度波动以及转速不是很高时加速的值，所以加速度比较值的设定应该合适，不应过大，应保证能输出转速第一次降为0时的时刻点，优选的，加速度比较值为2。
利用乘法函数6获取转动加速度大于加速度比较值的时间段的转速；参见图5，是本发明实施例中筛选后的加速度对应的转速曲线图。
在上一步输出的转速内，通过比较函数7找到回转机构反转时转速达到加速度比较值8的时间段。
本发明实施例中，考虑到挖掘机制动的性能，反转的转速不应太大，所以转速比较值8的设定不应太大，应尽量接近制动时转速为0这一值，优选的，取转速小于一定值中的一定值具体为0.0000001。
参见图6，获得的转速时间段中，共有三段矩形波，其中第一段矩形波就是需要的控制信号，因为它产生的时刻极为接近回转机构制动时转速初次降为0的时刻点，当节流阀在第一段波形信号的控制下打开后，图中的第二段矩形波将消失，所以不会产生干扰；第三段信号发生在回转机构反转期间，如果也作为输入信号，将影响回转机构的反转。因此，需要对该转速时间段增加积分环节9进行积分处理；其中积分环节9的积分函数为f(s)＝1000/s；输出信号如图7所示，是本发明实施例中对图6增加积分环节的输出信号图。
从图6中可以看出，在3—4s内的信号输出将影响回转机构的反转，所以必须消除，防止节流阀在这段时间内打开。
本发明实施例中，考虑到回转马达在制动时要从油箱补油，所以利用这一特点，可将3—4s内的信号消除。在接油箱的管路里装压力传感器10，测压力的变化并进行比例放大，比例系数由比例放大环节11给定，输出分别如图8a和图b所示，其中图8a是本发明实施例中接油箱管路压力变化输出信号图；图8b是本发明实施例中对图8a进行比例放大的输出信号图。
通过用消除波动函数12消除压力波动，通过比较函数13将消除压力波动后的值大于预先设定的第三比较值时，压力信号置1。
其中消除波动环节采用的消除波动函数为f(x)＝x-0.001；预先设定的第三比较值14取0，其目的是取正值。
为了能与积分环节9的输出有交集，加延迟环节15，延迟0.1s，其中延迟环节采用的延时函数为f(s)＝e-TS，T＝0.1；但压力信号发生的时刻不应早于积分环节9中的信号，保留积分环节9中信号的发生时刻。利用乘积函数16将延迟环节15和积分环节9的输出作乘法运算，利用比较函数17将乘积函数16与预先设定的取正比较值18进行比较，使得输出置1，输入与输出信号如图9a和图9b所示。其中图9a是本发明实施例中对图8b消除压力波动的输入信号图；图9b是本发明实施例中对图9b增加延迟环节的输出信号图。
用比较函数17的输出信号作为控制节流阀的信号，对比该系统与原系统的回转机构制动性能。对比结果如图10所示。
参见图11，是本发明提出的回转机构反转角度计算曲线图。本发明实施例中，估算的挖掘机反转的角度大大改善了挖掘机回转机构在制动过程中的反转和摇摆问题。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (4)
1.一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构参数进行检测；
对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号；
控制信号控制液压马达的进出油口节流阀适时打开；
其中，所述对检测的参数进行计算，确定挖掘机的制动反转的时机，输出控制信号，包括以下步骤：
步骤一：获取转速加速度传感器检测的加速度绝对值；
步骤二：将加速度绝对值与设定的加速度比较值比较获取加速度时间段；
步骤三：获取加速度时间段的转速；
步骤四：获取转速达到转速比较值的时间段；
步骤五：从步骤四的时间段中获取制动时转速小于一定值的时间段；
步骤六：对步骤五的时间段进行积分处理，获得回转机构的反转时间段；
步骤七：对管路压力检测的信号进行比例放大；
步骤八：对步骤七去除压力波动并延迟输出；
步骤九：将步骤八通过比较输出节流阀控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，所述设置在挖掘机回转机构上的传感器装置对回转机构进行检测，具体为：所述传感器装置包括设置在回转机构转轴上的转速传感器和转速加速度传感器，所述回转机构参数包括回转机构转速和回转机构转速加速度。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，所述挖掘机的制动反转时机，具体为：回转机构在制动时的速度第一次降为0的时刻。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转机构的防反转控制方法，其特征在于，所述传感器装置还包括设置在接油箱管路上的压力传感器。
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