CN105417448A - 一种用于消防云梯车的变幅控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消防云梯车的变幅控制系统及控制方法，该系统能保证消防云梯车工作平台在臂架变幅过程中始终保持平稳运动，该系统包括：控制器，手柄，长角传感器，加速度传感器，陀螺仪，比例阀，液压缸。其特征在于：控制器接收安装在臂架上的长角传感器测量的反馈信号，通过运算，得出工作平台的具体位置信息，再与预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出相应的控制信息到比例阀，控制比例阀的阀门开度，输出液压油，推动变幅液压油缸执行变幅，安装在工作平台上的加速度传感器及陀螺仪能实时检测臂架的运动状况，出现意外情况立即报警并输出禁止变幅信息。对比于现有技术，本发明的技术方案能根据工作平台所在位置，实时的给出相应的输出，并跟踪工作平台的运动情况，在保障平台作业安全性的同时，也提高了其作业的舒适性，同时对控制手柄的功能进行了重新设计，大大降低了操作员的工作难度，该技术方案还能有效补偿结构设计或液压系统的缺陷，适用性广。

Description

一种用于消防云梯车的变幅控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种消防云梯车的变幅控制系统及控制方法。

背景技术

消防云梯车工作平台是一种用来载人进行髙空作业的专用装置,由于工作环境的特殊性,其安全性与运动平稳性尤为重要。而目前消防云梯车工作平台在臂架变幅过程中存在安全性和平稳性差的问题,轻则影响作业的舒适性及作业效率，重则引发安全事故、造成人员伤亡。

现有消防云梯车臂架变幅系统中，操作员根据变幅需求，推动手柄启动变幅；并将该信息发送至PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，简称PLC)控制器；PLC控制器根据收到的变幅信息，通过其I/O接口输出相应的变幅电流信号给变幅电磁阀；变幅电磁阀在变幅电流信号的控制下改变阀口开度，调整变幅油缸的伸缩量，从而调整臂架的倾角。且手柄偏离中位的距离越大，变幅的速度越快。

现有技术的缺陷在于，当控制变幅油缸匀速运动时，位于梯架顶端的的工作平台的运动却不是匀速的；在变幅过程中推动手柄，改变油缸的运动速度，又会造成冲击，对操作员的工作能力要求很高；当控制系统出现问题时，极易造成工作平台运动异常。工作平台的作业舒适性与安全性、变幅控制系统的操纵性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单，快速方便，稳定安全的消防云梯车变幅控制系统及控制方法，用以解决现有技术中工作平台作业舒适性及安全性差，变幅系统操纵性较差，结构设计或液压系统缺陷对控制系统的影响等问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于消防云梯车的变幅控制系统，包括控制器，手柄，长角传感器，加速度传感器，陀螺仪，比例阀，液压缸，控制台，臂架，工作平台，其特征在于：所述控制器安装在消防云梯车控制台上，与手柄、比例阀及各传感器相连，手柄安装于消防云梯车控制台上，用于输出变幅启动或停止信息，长角传感器安装于臂架之上，测量臂架的变幅角度及伸长等信息，加速度传感器及陀螺仪安装于工作平台之上，测量工作平台的速度及加速度等信息，比例阀安装于车架之上，与液压缸相连，根据所述控制器发出的变幅信息与禁止变幅信息，控制油路开闭及流量大小，液压缸安装于控制台和臂架之上，执行变幅。

一种用于消防云梯车变幅的控制方法，包括：

推动手柄，发送启动变幅控制信息；

采集臂架变幅角度和伸出长度等信息；

控制器进行运算，得到工作平台的位置信息；

与预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出相应的变幅控制信息；

根据当前的变幅控制信息，执行变幅；

采集工作平台的速度及加速度等信息；

控制器根据所述信息判断工作状况，出现意外立即报警并输出禁止变幅信息，控制对臂架禁止变幅。

在本发明技术方案中，将工作平台和油缸的运动规律结合起来加以利用，使得臂架在变幅时，工作平台能平稳运动；同时工作平台上的传感器能实时监测工作平台的运动状况，出现意外时立即报警并输出禁止变幅控制信息，保障工作人员的人身安全；将手柄功能进行重新设计，使其变成一个开关式手柄，降低了操作员的工作难度；在液压系统和机械结构设计有缺陷的时候，可以通过参数设置进行补偿。大大提高了工作平台的作业舒适性与安全性、变幅控制系统的操纵性及适用性。

附图说明

图1为本发明系统组成图。

图2为本发明控制方法流程示意图。

图3为本发明重新设计后的手柄功能示意图。

图中：1控制器，2手柄，3长角传感器，4加速度传感器，5陀螺仪，6比例阀，7液压缸，8控制台，9臂架，10工作平台。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，一种用于消防云梯车的变幅控制系统及控制方法，包括控制器1，手柄2，长角传感器3，加速度传感器4，陀螺仪5，比例阀6，液压缸7，控制台8，臂架9，工作平台10，其特征在于：所述控制器1安装在消防云梯车控制台8上，与手柄2、比例阀6及各传感器相连，手柄2安装于消防云梯车控制台8上，长角传感器3安装于臂架9之上，加速度传感器4及陀螺仪5安装于工作平台10之上，比例阀6安装于车架之上，与液压缸7相连。

控制器1接收安装在臂架9上的长角传感器3测量的反馈信号，通过运算，得出工作平台10的具体位置信息，与预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出相应的变幅控制信息，根据所述控制器1发出的变幅信息与禁止变幅信息，控制油路开闭及流量大小，液压缸7安装于控制台8和臂架9之上，执行变幅。控制器1接收工作平台10的速度及加速度等信息，判断出意外情况立即报警并输出禁止变幅信息。

如图2所示，本发明变幅控制方法，包括；

步骤11、推动手柄，输出变幅控制启动信息；

步骤12、采集臂架变幅角度和伸出长度等信息；

步骤13、控制器进行运算，得到工作平台的位置信息，

步骤14、与预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出变幅控制信息；

步骤15、根据当前的变幅控制信息，执行变幅；

步骤16、采集工作平台的速度及加速度等信息；

步骤17、控制器根据所述信息判断工作状况，出现意外立即报警并输出禁止变幅信息，控制对臂架禁止变幅。

所述变幅启动信息，由手柄发出。将手柄的功能进行重新设计，如图3所示，手柄分成两个功能区，分别控制臂架上升和下降，而每个功能区只能输出启动（开）和停止（关）两种信息。

所述变幅控制信息可以为变幅电流信号、变幅电压信号、或者变幅数字信号等，同理，禁止变幅控制信息可以为禁止变幅电流信号、禁止变幅电压信号、或者禁止变幅数字信号等。在本发明的实施例中，所述变幅控制信息为变幅电流信号，所述禁止变幅控制信息为禁止变幅电流信号。

在本发明的实施例中，所述预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系，是由实验测试得来。对变幅系统进行运动学分析，得到工作平台的运动与变幅油缸的运动之间的关系，同时建立油缸运动速度与流量大小、流量大小与阀门开度、阀门开度与比例阀阀芯电磁铁线圈电流的数学模型，进而得到工作平台的运动和控制电流之间的关系。对云梯车工作平台所在的位置进行分析，得到使其平稳运动的控制电流信息，并建立位置信息与变幅控制信息的标准对应关系。包括位置信息与变幅电流信号的电流大小之间的对应关系以及变幅方向与变幅电流信号的电流输出方向之间的对应关系等，再将此对应关系存储在控制器中。启动变幅指令后，将预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出相应的变幅控制信息。

在本发明的实施例中，所述变幅控制信息包含变幅控制规则，该规则优选为PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例—积分—微分，简称PID)闭环控制算法，具有原理简单、易于实现、适用面广、控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点。但本发明绝不局限于此，也可以采用其他闭环控制算法得到输出结果。

在本发明的实施例中，所述步骤6、步骤7在整个变幅过程中一直进行，随时监测工作平台的运动状况。

在本发明的实施例中，在液压系统或机械结构设计有缺陷或出现问题的时候，通过控制器参数设置进行补偿。具体流程如下：当传感器监测到工作平台的运动不符合预期或出现异常时，对机械结构和液压系统进行分析，找出该问题的原因，如设计缺陷、零件失效等，对该系统的性能进行重新测试，修改位置信息与控制信息的对应关系，达到补偿缺陷的目的。该技术方法也可用到其他诸如消防云梯车支腿自动调平、工作平台自动调平等系统中，而且不限制使用在消防云梯车中，如各种高空作业车、高空消防车、自行走高空车都可采用。

在本发明技术方案中，将工作平台和油缸的运动规律结合起来加以控制和利用，使得臂架在变幅时，工作平台能平稳运动；工作平台上的传感器能实时监测工作平台的运动状况，出现意外时立即报警并输出禁止变幅控制信息，可保障工作人员的人身安全；将传统手柄进行功能进行重新设计，使其变成一个开关式手柄，降低了操作员的工作难度；在液压系统和机械结构设计有缺陷或出现问题的时候，可以通过参数设置进行补偿。大大提高了工作平台的作业舒适性与安全性、变幅控制系统的操纵性及适用性。

Claims (5)

1.一种用于消防云梯车的变幅控制系统，包括控制器(1)，手柄(2)，长角传感器(3)，加速度传感器(4)，陀螺仪(5)，比例阀(6)，液压缸(7)，控制台(8)，臂架(9)，工作平台(10)，其特征在于：所述控制器(1)安装在消防云梯车控制台(8)上，与手柄(2)、比例阀(6)及各传感器相连，手柄(2)安装于消防云梯车控制台(8)上，用于输出变幅启动或停止信息，长角传感器(3)安装于臂架(9)之上，测量臂架(9)的变幅角度及伸长等信息，加速度传感器(4)及陀螺仪(5)安装于工作平台(10)之上，测量工作平台(10)的速度及加速度等信息，比例阀(6)安装于车架之上，与液压缸(7)相连，根据所述控制器发出的变幅信息与禁止变幅信息，控制油路开闭及流量大小，液压缸(7)安装于控制台(8)和臂架（9）之上，执行变幅。

2.一种用于消防云梯车变幅的控制方法，其特征在于：

推动手柄，发送变幅控制信息；

采集臂架变幅角度和伸长等信息；

控制器进行运算，得到工作平台的位置信息；

与预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系进行比对，输出相应的变幅控制信息；

根据当前的变幅控制信息，执行变幅；

采集工作平台的速度及加速度等信息；

控制器根据所述信息判断工作状况，出现意外立即报警并输出禁止变幅信息，控制对臂架禁止变幅。

3.如权利要求2所述的一种用于消防云梯车变幅的控制方法，其特征在于变幅控制信息与禁止变幅控制信息均为电流信号。

4.如权利要求2所述的一种用于消防云梯车变幅的控制方法，其特征在于预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系，是根据工作平台平稳运动的要求，求解出任一位置变幅的控制信息，位置信息与变幅控制信息的标准对应关系包括位置信息与变幅电流信号的电流大小之间的对应关系以及变幅方向与变幅电流信号的电流输出方向之间的对应关系等。

5.如权利要求2所述的一种用于消防云梯车变幅的控制方法，其特征在于预先设置的位置信息与变幅控制信息的标准对应关系，当结构设计或液压系统或有缺陷时，通过对系统的性能进行重新测试，修改该对应关系，可以补偿这些缺陷，在新的系统条件下，继续正常工作。