CN105329811B - 一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法，通过控制器中的逻辑控制输出PWM信号对比例阀进行控制，比例阀PWM信号为臂架动作控制输出信号，其特征在于，将起停控制分为起动斜坡控制方法和停止斜坡控制方法：通过判断Xmin、Xmax、Ymin、Ymax、Xin、Active、AAC、ADC和Yauto之间的逻辑关系来实现不同控制方法下比例阀PWM信号Yout的输出。本发明采用一种柔性起停控制方法，解决传统作业平台操控平稳性依赖于操作人员技能的局限性，提升操作的安全性和舒适度；采用二次函数曲线启动及指数函数曲线停止模式，该模式使动作起停更加平稳，无信号突变现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法。
背景技术
自行走直曲臂式高空作业平台是由多节伸缩臂组成臂架结构，利用自身动力在工作场地或场地之间短距离行走的高空作业平台，用来运送工作人员和使用器材到指定高度进行作业。如下图所示为一自行走直臂式高空作业平台，作业时，作业人员在平台操纵台处操作，控制臂架变幅、伸缩、转台回转等动作，以便作业人员可以在所需的高度进行高空作业。作业时，作业人员会长时间呆在平台上，对于臂架转台动作操控的舒适性直接影响对于设备的认可度，每个动作起、停的次数比较多，如果臂架变幅（伸缩等动作）起动、停止控制不好，动作冲击会比较大，从而导致整个平台的晃动，作业人员对于车辆的安全感降低，越来越不敢使用。现市场上有不少高空作业平台的动作起停控制效果都不好，不能实现每个动作平稳起动、停止，操作舒适感较差。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法，保证自行走作业平台臂架起停动作的平稳可靠，提升臂架动作操控的安全性和舒适度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法，通过控制器中的逻辑控制输出PWM信号对比例阀进行控制，比例阀PWM信号为臂架动作控制输出信号，其特征在于，将起停控制分为起动斜坡控制方法和停止斜坡控制方法：通过判断Xmin、Xmax、Ymin、Ymax、Xin、Active、AAC、ADC和Yauto之间的逻辑关系来实现不同控制方法下比例阀PWM信号Yout的输出；
其中Xin为手柄控制输入信号；
Yout为比例阀PWM控制信号；
Tbase为斜坡运行周期，即在一个Tbase周期内控制器执行一次斜坡控制程序；
Xmin为手柄控制最小值；
Xmax为手柄信号最大值，即手柄推到极限位置时的最大信号；
Ymin为比例阀控制信号最小值，即比例阀对应的臂架动作速度为最小时的控制信号；
Ymax为比例阀控制信号最大值，即比例阀对应的臂架动作速度为最大师的控制信号；
AAC为起动斜坡参数，即控制臂架动作起动快慢的参数；
ADC为停止斜坡参数，即控制臂架动作停止快慢的参数；
Yauto为动作停止最小控制信号。
所述的起动斜坡功能的控制方法包括判断( Xin-Xmin)/ Tbase与 XTmax的大小，
若( Xin-Xmin)/ Tbase小于 XTmax，则说明操作人员慢速推动手柄，此时Yout=Ymin+(Ymax-Ymin)/ ( Xmax-Xmin)*( Xin-Xmin)；
若( Xin-Xmin)/ Tbase大于 XTmax，则说明操作人员快速推动手柄，此时Yout=Ymin+AAC(nTbase)2，n=Sqrt( (Yold- Ymin）/ AAC)/ Tbase。
所述的停止斜坡功能控制方法包括判断( Xin-Xmin)/ Tbase与XTmax之间的大小，若( Xin-Xmin)/ Tbase< XTmax则说明当操作人员慢速将手柄从工作状态到手柄中位，此时Yout=Ymin+( Ymax-Ymin)/ ( Xmax-Xmin)*( Xin-Xmin)；
若( Xin-Xmin)/ Tbase> XTmax，说明操作人员快速将手柄回中位或迅速放开手柄，
此时Yout=Yold- ADC e^ nTbase，n= (ln((Yold- Yauto)/ ADC))/ Tbase。
本发明采用一种柔性起停控制方法，解决传统作业平台操控平稳性依赖于操作人员技能的局限性，提升操作的安全性和舒适度；采用二次函数曲线启动及指数函数曲线停止模式，该模式使动作起停更加平稳，无信号突变现象。
附图说明
图1是自行走直臂式高空作业平台结构图
图2是本发明控制模块详细逻辑关系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明主要通过控制器中控制逻辑模块实现，如图2所示，Xin为手柄控制输入信号，手柄信号进入控制器后通过该控制模块对阀输出进行控制； Yout为比例阀PWM控制信号，该信号通过控制器PWM端口输出，对比例阀开口大小进行控制；Tbase为斜坡运行周期，即在一个Tbase周期内控制器执行一次斜坡控制程序；Xmin为手柄控制最小值，Xin<Xmin为手柄信号死区；Xmax为手柄信号最大值，即手柄推到极限位置时的最大信号；Ymin为比例阀控制信号最小值，即比例阀对应的臂架动作速度为最小时的控制信号；Ymax为比例阀控制信号最大值，即比例阀对应的臂架动作速度为最大师的控制信号；AAC为起动斜坡参数，即控制臂架动作起动快慢的参数；ADC为停止斜坡参数，即控制臂架动作停止快慢的参数；Yauto为动作停止最小控制信号，该信号是为保证动作停止时动作更加平稳而设置；Active为斜坡驱动使能，该信号为True时斜坡功能执行，信号为False时，斜坡功能不执行。参数Xmin、Xmax、Ymin、Ymax、Tbase、Active、AAC、ADC、Yauto为可更改参数。
（1）手柄控制信号Xin与比例阀PWM控制信号Yout的逻辑关系为
Yout=Ymin+( Ymax-Ymin)/ ( Xmax-Xmin)*( Xin-Xmin)
两者为线性关系，该公式是手柄处于工作状态时的逻辑关系，无法适用于手柄起动、停止状态。起动、停止时需要控制Xin和Yout在系统运行周期内的变化，这样才能控制动作起动、停止时的快慢，以达到对操作舒适度的控制。
（2）斜坡驱动使能Active
当手柄控制信号Xin从中位X0向手柄控制最大值X max 变化，且大于手柄控制最小值Xmin时，斜坡驱动使能Active为True，起动斜坡功能执行；当手柄控制信号Xin从工作区域回到中位X0，且小于手柄控制最小值Xmin时，斜坡驱动使能Active为True，停止斜坡功能执行。其他状态时，斜坡功能不执行。
X0为手柄中位信号，即不操作手柄时的手柄中位信号；
（3）起动斜坡功能
因不同的操作人员操作方式不同，有的从中位向最大位置推手柄时会缓慢推动，有的会快速将手柄推到最大位置。如果比例阀控制按照（1）中公式执行，快速推动手柄的方式会使比例阀控制信号迅速从Y0到Ymax,比例阀流量会从0急剧增加最大流量，比例阀控制的相应动作也会快速动静止到最大速度，有较大的冲击，严重的会导致车辆晃动，无操控舒适度可言。因此需要增加起动斜坡功能，保证无论操作人员如何推手柄，比例阀控制的相应臂架动作都会平稳起动，操控舒适度非常好。（Y0为比例阀控制中位值，即阀不动作时的信号；）
起动斜坡逻辑控制关系如下：
当操作人员慢速推动手柄时，( Xin-Xmin)/ Tbase< XTmax，Yout=Ymin+( Ymax-Ymin)/ (Xmax-Xmin)*( Xin-Xmin)，由于手柄控制信号Xin变化较慢，相应比例阀输出信号Yout也会缓慢变化，臂架动作会平稳起动；
（XTmax为手柄信号单位斜坡运行周期内的最大变化值）
当操作人员快速推动手柄时，( Xin-Xmin)/ Tbase> XTmax，Yout=Ymin+AAC (nTbase)2，n=Sqrt( (Yold- Ymin）/ AAC)/ Tbase，起动时的比例阀控制信号Yout不受手柄控制信号Xin的影响，按照设定的起动斜坡参数AAC和斜坡运行周期Tbase增加，直到手柄对应的比例阀控制信号记忆值Yold，比例阀控制信号按照设计的二次函数曲线平稳变化，比例阀控制的相应臂架动作会平稳起动。
（4）停止斜坡功能
当操作人员需要停止臂架动作时，不同的操作人员操作方式不同，有的操作员会操纵手柄慢慢回到中位，臂架动作会随着操作人员的操控平稳停止；而有的操作员会直接把手柄松开，让手柄迅速回零位，如果比例阀控制按照（1）中公式执行，快速推动手柄的方式会使比例阀控制信号迅速从Ymax到Y0,比例阀流量会从最大流量急剧减小到0，比例阀控制的相应动作也会从最大速度突然停止，有较大的冲击，会导致车体有较大的晃动，严重的会将操作人员从工作平台上甩出，造成人员伤亡。因此需要增加停止斜坡功能，设置合理的斜坡参数，使臂架无论以任何状态停止动作，都会按设定的斜坡平稳停止。
停止斜坡逻辑控制关系如下：
当操作人员慢速将手柄从工作状态到手柄中位时，( Xin-Xmin)/ Tbase< XTmax，Yout=Ymin+( Ymax-Ymin)/ ( Xmax-Xmin)*( Xin-Xmin)，由于手柄控制信号Xin变化较慢，相应比例阀输出信号Yout也会缓慢变化，臂架动作会平稳起动；
（XTmax为手柄信号单位斜坡运行周期内的最大变化值）
当操作人员快速将手柄回中位或迅速放开手柄时，( Xin-Xmin)/ Tbase> XTmax，Yout=Yold- ADC e^ nTbase，n= (ln((Yold- Yauto)/ ADC))/ Tbase，起动时的比例阀控制信号Yout不受手柄控制信号Xin的影响，按照设定的起动斜坡参数ADC和斜坡运行周期Tbase增加，直到快速回位之前手柄对应的比例阀控制信号记忆值Yold，比例阀控制信号按照设计的指数函数曲线平稳变化，比例阀控制的相应臂架动作会平稳停止
上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (1)
1.一种高空作平台车臂架动作起停柔性控制方法：通过控制器中的逻辑控制输出PWM信号对比例阀进行控制，比例阀PWM信号为臂架动作控制输出信号，其特征在于，将起停控制分为起动斜坡控制方法和停止斜坡控制方法：通过判断Xmin、Xmax、Ymin、Ymax、Xin、Active、AAC、ADC和Yauto之间的逻辑关系来实现不同控制方法下比例阀PWM信号Yout的输出；
其中Xin为手柄控制输入信号；
Yout为比例阀PWM控制信号；
Tbase为斜坡运行周期，即在一个Tbase周期内控制器执行一次斜坡控制程序；
Xmin为手柄控制最小值；
Xmax为手柄信号最大值，即手柄推到极限位置时的最大信号；
Ymin为比例阀控制信号最小值，即比例阀对应的臂架动作速度为最小时的控制信号；
Ymax为比例阀控制信号最大值，即比例阀对应的臂架动作速度为最大师的控制信号；
AAC为起动斜坡参数，即控制臂架动作起动快慢的参数；
ADC为停止斜坡参数，即控制臂架动作停止快慢的参数；
Yauto为动作停止最小控制信号，
所述的起动斜坡功能的控制方法包括判断(Xin-Xmin)/Tbase与XTmax的大小，
若(Xin-Xmin)/Tbase小于XTmax，则说明操作人员慢速推动于柄，此时Yout＝Ymin+(Ymax-Ymin)/(Xmax-Xmin)*(Xin-Xmin)；
若(Xin-Xmin)/Tbase大于XTmax，则说明操作人员快速推动于柄，此时Yout＝Ymin+AAC(nTbase)2，n＝Sqrt((Yold-Ymin)/AAC)/Tbase，
所述的停止斜坡功能控制方法包括判断(Xin-Xmin)/Tbase与XTmax之间的大小，若(Xin-Xmin)/Tbase＜XTmax则说明当操作人员慢速将手柄从工作状态到手柄中位，此时Yout＝Ymin+(Ymax-Ymin)/(Xmax-Xmin)*(Xin-Xmin)；
若(Xin-Xmin)/Tbase＞XTmax，说明操作人员快速将手柄回中位或迅速放开手柄，
此时Yout＝Yold-ADC e^nTbase，n＝(ln((Yold-Yauto)/ADC))/Tbase。
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