CN106082043B - 一种自行走高空作业车控制系统 - Google Patents

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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
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Abstract

本发明公开了一种自行走高空作业车控制系统。通过距离检测传感器对指定作业距离的检测，控制器对比实时状态下的行走速度、转台回转角度、臂架变幅角度、臂架伸缩距离、平台角度信息，与规划中的控制要求进行对比，控制系统对高空作业车的液压系统进行精确控制，可以实现高空作业平台距离指定作业平面上的规划运动，实现自动化作业。

Description

一种自行走高空作业车控制系统
技术领域
本发明涉及高空作业车技术领域，尤其涉及一种自行走高空作业车控制系统。
背景技术
自行走高空作业车，具有自行走、转台可回转、臂架可伸缩和变幅功能，作业平台可以进行各类作业，广泛应用于各类高空作业场合，包括船厂外表面的涂装、喷漆等各类作业。
但是都是利用人工进行操控，精确度较低，无法适应大量重复性施工作业。人员工作量大，并且人工目测距离不准确，无法精准控制作业路径，作业质量不好。
发明内容
为了克服上述现有技术人工目测距离不准确，无法精准控制作业路径，作业质量不好的技术问题，本发明提供了一种自行走高空作业车控制系统。
为了达到上述目的，本发明提供的一种自行走高空作业车控制系统。所述自行走高空作业车控制系统包括：路线设定模块、传感器模块、液压系统、协同控制模块、执行元件。
所述路线设定模块，用于设定事先规划好的作业面，和在所述平面上的运动路径和运动速度。
所述液压系统采用负载敏感系统，包括泵、电比例多路阀；执行元件的运动速度跟对应的电比例多路阀的开口大小成正比，电比例多路阀的开口大小由输入电流信号的大小控制。
所述协同控制模块，预先建立相应延时时间库，记录每个执行元件的延迟动作时间；在进行协同动作时，每个执行元件根据延时动作时间提前进行响应；将运动路径和运动速度分解成多个位置、速度区间，每个区间的起点作为平台的当前位置、终点作为目标位置，区间内平台的移动速度为起点位置和终点位置的均值，按照该多个区间对执行元件的运动速度进行逐步调整；根据传感器模块测得的数据确定高空作业车平台的当前位置、速度，以及臂架、转台和行走机构的当前状态，再根据目标位置和速度，确定当前位置区间中执行机构状态的调整量，根据调整量对执行机构进行调整；协同控制模块对电比例多路阀输出电流信号。
所述执行元件根据电比例多路阀输出电流信号控制执行部位运动。
其中，所述传感器模块包括位于车身两侧的第一距离传感器、平台外侧的第二距离传感器、转台上的回转角度传感器、臂架上的臂架长度传感器、臂架上的变幅角度传感器及平台上的平台回转角度传感器。
其中，所述执行元件包括：行走马达，安装于下车行走驱动处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制行走；转台回转马达，安装于转台处，用于根据电比例多路阀输出电流信号转台回转；变幅油缸，安装于上车转台上，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架变幅；伸缩油缸，安装于臂架内部，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架伸缩；及平台回转马达，安装于平台回转处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制平台回转。
有益效果：本发明通过距离检测传感器对指定作业距离的检测，控制器对比实时状态下的行走速度、转台回转角度、臂架变幅角度、臂架伸缩距离、平台角度信息，与规划中的控制要求进行对比，控制系统对高空作业车的液压系统进行精确控制，可以实现高空作业平台距离指定作业平面上的规划运动，实现自动化作业。
附图说明
图1为本发明实施例自行走高空作业车控制系统的传感器模块安装位置示意图。
图2为本发明实施例自行走高空作业车控制系统结构示意图。
图3为本发明实施例自行走高空作业车控制系统控制方法流程图。
图4为本发明实施例基本尺寸图。
图中：1、第一距离传感器；2、回转角度传感器；3、臂架长度传感器；4、平台回转角度传感器；5、第二距离传感器；6、变幅角度传感器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参照图1至图3，本实施例提供的一种自行走高空作业车控制系统。所述自行走高空作业车控制系统包括：路线设定模块、传感器模块、液压系统、协同控制模块、执行元件。
所述路线设定模块，用于设定事先规划好的作业面，和在所述平面上的运动路径和运动速度。
所述液压系统采用负载敏感系统，包括泵、电比例多路阀；执行元件的运动速度跟对应的电比例多路阀的开口大小成正比，电比例多路阀的开口大小由输入电流信号的大小控制。
所述协同控制模块，预先建立相应延时时间库，记录每个执行元件的延迟动作时间；在进行协同动作时，每个执行元件根据延时动作时间提前进行响应；将运动路径和运动速度分解成多个位置、速度区间，每个区间的起点作为平台的当前位置、终点作为目标位置，区间内平台的移动速度为起点位置和终点位置的均值，按照该多个区间对执行元件的运动速度进行逐步调整；根据传感器模块测得的数据确定高空作业车平台的当前位置、速度，以及臂架、转台和行走机构的当前状态，再根据目标位置和速度，确定当前位置区间中执行机构状态的调整量，根据调整量对执行机构进行调整；协同控制模块对电比例多路阀输出电流信号。
所述执行元件根据电比例多路阀输出电流信号控制执行部位运动。
其中，所述传感器模块包括位于车身两侧的第一距离传感器1、平台外侧的第二距离传感器5、转台上的回转角度传感器2、臂架上的臂架长度传感器3、臂架上的变幅角度传感器6及平台上的平台回转角度传感器4。
其中，所述执行元件包括：行走马达，安装于下车行走驱动处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制行走；转台回转马达，安装于转台处，用于根据电比例多路阀输出电流信号转台回转；变幅油缸，安装于上车转台上，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架变幅；伸缩油缸，安装于臂架内部，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架伸缩；及平台回转马达，安装于平台回转处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制平台回转。
在路线设定模块中设定事先规划好的作业面，和在该平面上的运动路径和运动速度。通过接受传感器模块测量信号确定臂架、转台、行走机构的当前状态。根据当前状态和规划运动路径和运动速度，将运动路径和运动速度分解成多个位置、速度区间，每个区间的起点作为平台的当前位置、终点作为目标位置，区间内平台的移动速度为起点位置和终点位置的均值，按照该多个区间对执行元件的运动速度进行逐步调整。根据实验预先建立的延时时间库，确定执行机构的运动相应时间。从而确定各个执行机构在每个时间节点上的运动速度。再根据传感器模块测得的数据确定高空作业车平台的当前位置、速度，以及臂架、转台和行走机构的当前状态，再根据目标位置和速度，确定当前位置区间中执行机构状态的调整量，根据调整量对执行机构进行调整。
实例：见图4的基本尺寸图
已知：
X1：臂架下铰点距离指定作业面的垂直距离
X2：平台端面指定作业面的垂直距离，是需要在控制系统中设定的距离
A：臂架变幅油缸的初始长度
B：臂架初始长度，假定水平状态为初始状态
C：变幅油缸上铰点距离臂架下铰点的距离
H：平台底面上升高度
计算：
A1：平台底面上升高度H后的臂架变幅油缸的变化后的长度
B1：平台底面上升高度H后的臂架变化后的长度
Φ：臂架变化角度
Φ1：臂架变幅油缸的变化角度
其中：Φ与Φ1是通过结构直接一一确定的，假定为Φ1＝k*Φ
当在t时间内，作业平台的高度变化H时，保持X2不变，则至少需要通过臂架变幅和臂架伸缩两个动作实现此功能：
平台高度变化的速度为H/t
臂架伸缩的变化量为B1-B＝B/cosΦ＝B/cos(arctan(H/B))
臂架伸缩的变化速度为(B1-B)/t＝B/((cos(arctan(H/B))*t)
利用三角函数关系，变幅油缸的伸缩变化量为：A1-A，其中：A1通过如下公式求取：
(2*C*sin(Φ/2))2＝A2+A12-2*A*A1*cos(Φ1)
则，变幅油缸的变化速度为(A1-A)/t
至此，当平台高度的变化速度确定时，则臂架伸缩的变化速度和变幅油缸的变幅速度已经通过计算确定。通过调节相关多路阀的流量，即可以实现此速度。
同理，当面对比较复杂的指定规划路径时，需要同时对行走机构、转台回转机构和平台回转机构进行控制才能实现相应功能，其速度计算依据同上所述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种自行走高空作业车控制系统，其特征在于，所述自行走高空作业车控制系统包括：路线设定模块、传感器模块、液压系统、协同控制模块、执行元件；
所述路线设定模块，用于设定事先规划好的作业面，和在所述作业面上的运动路径和运动速度；
所述液压系统采用负载敏感系统，包括泵、电比例多路阀；执行元件的运动速度跟对应的电比例多路阀的开口大小成正比，电比例多路阀的开口大小由输入电流信号的大小控制；
所述协同控制模块，预先建立相应延时时间库，记录每个执行元件的延时动作时间；在进行协同动作时，每个执行元件根据延时动作时间提前进行响应；将运动路径和运动速度分解成多个位置、速度区间，每个区间的起点作为平台的当前位置、终点作为目标位置，区间内平台的移动速度为起点位置和终点位置的均值，按照该多个区间对执行元件的运动速度进行逐步调整；根据传感器模块测得的数据确定高空作业车平台的当前位置、速度，以及臂架、转台和行走机构的当前状态，再根据目标位置和速度，确定当前位置区间中执行元件状态的调整量，根据调整量对执行元件进行调整；协同控制模块对电比例多路阀输出电流信号；
所述执行元件根据电比例多路阀输出电流信号控制执行元件运动；
所述传感器模块包括位于车身两侧的第一距离传感器(1)、平台外侧的第二距离传感器(5)、转台上的回转角度传感器(2)、臂架上的臂架长度传感器(3)、臂架上的变幅角度传感器(6)及平台上的平台回转角度传感器(4)；
所述执行元件包括：行走马达，安装于行走机构驱动处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制行走；转台回转马达，安装于转台处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制转台回转；变幅油缸，安装于转台上，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架变幅；
伸缩油缸，安装于臂架内部，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制臂架伸缩；及平台回转马达，安装于平台回转处，用于根据电比例多路阀输出电流信号控制平台回转。
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