CN109033020A - 一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法 - Google Patents

一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，包括以下步骤：使用线性回归方法拟合剪叉式高空作业平台单次举升时间与举升高度之间的线性关系；建立角度传感器输出的电压信号与举升高度之间的线性函数关系；使用线性回归函数对剪叉式高空作业平台单次举升的高度做预测，得到预测高度；根据角度传感器的电压信号和电压信号与举升高度之间的线性函数关系，得到观测高度；根据举升高度的预测误差和观测误差，得到剪叉式高空作业平台的举升高度增益；根据预测高度、观测高度和高度增益计算出举升高度的最优解，作为当前的实际举升高度。该方法能够减小误差和噪声的影响，得到更加准确的举升高度的剪叉式高空作业平台举升高度计算方法。

Description

一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法
技术领域
本发明涉及高空作业平台技术领域，特别是涉及一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法。
背景技术
随着经济的快速发展以及对安全生产、文明施工、电网安全的日益重视，高空作业车产品不论是在传统的市政、电力行业、石化、通信和灾害救援等行业领域，还是在物业装修、酒店、高速铁路、比赛场馆等新兴领域都得到了快速发展。目前，高空作业车主要分为曲臂式高空作业车、自行式高空作业平台、剪叉式高空作业平台和伸缩臂式高空作业平台，其中剪叉式高空作业平台是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉机械结构，使升降台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业，从而使高空作业效率更高，安全更有保障。
如何准确得出剪叉式高空作业平台的举升高度是制造商需要解决的一个问题，如果根据举升时间和举升速度计算，因为液压系统给出的举升力度不恒定，所以误差比较大；如果单独依赖装在剪叉臂上的角度传感器来测算举升高度，因为传感器的测量本身存在一定的误差，而且通过测量值计算举升高度的方法也会带入很多噪声，所以同样不够准确。
基于以上情况，提供一种能够减小误差和噪声的影响，得到更加准确的举升高度的剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，是本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，该方法采用线性回归的方法来预测举升高度，使用角度传感器来测量举升高度，最后利用卡尔曼滤波来融合两者、减少误差的影响，得到更加准确的举升高度。
本发明的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法技术方案为，包括以下步骤：
(1)使用线性回归方法拟合剪叉式高空作业平台单次举升时间与举升高度之间的线性关系，并统计预测误差；
(2)建立角度传感器输出的电压信号与举升高度之间的线性函数关系，并统计观测误差；
(3)使用线性回归函数对剪叉式高空作业平台单次举升的高度做预测，得到预测高度；根据角度传感器的电压信号和电压信号与举升高度之间的线性函数关系，得到观测高度；
(4)根据举升高度的预测误差和观测误差，得到剪叉式高空作业平台的举升高度增益；
(5)根据预测高度、观测高度和高度增益计算出举升高度的最优解，作为当前的实际举升高度。
步骤(1)具体为：
1.1统计此型号的剪叉式高空作业平台最长举升时间，记为max(t)；
1.2最短举升时间为0，将区间[0,max(t)]均分为m段，每段内取n个样本点，共m*n个样本点，统计不同的举升时间t与对应的举升高度值h，记为(ti,hj)；
1.3将m*n个样本点的值分成训练集和测试集，使用线性规划的方法，训练出单次举升时间与举升高度之间的线性关系，线性方程为：h(t)＝a*t+b，其中a和b为线性方程的参数，通过训练得出；
1.4已知线性方程，统计预测误差：根据m*n个样本点的实际值和线性方程的预测值，计算出样本点的误差(服从高斯分布)，记为q0；
步骤(2)具体为：
2.1统计剪叉式高空作业平台安装的角度传感器输出的最低电压值min(v)(初始状态时)和最高电压值max(v)(最大举升状态时)，v是输出电压；
2.2举升高度的线性函数为：h＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v))，H是剪叉式高空作业平台的最大举升高度，view(v)是电压的当前观测值，h是当前的举升高度；
2.3已知线性函数，统计观测误差：随机取s个角度传感器的输出电压作为样本，使用步骤2.2中的线性函数计算出s个样本的高度值h′，然后使用高度测量工具对s个样本进行精确测量，得到高度值h″，使用公式：h″i＝h′i+εi计算出s个样本的误差，即方差，记为r。
步骤(3)中，利用步骤(1)中拟合出的线性函数，根据举升时间对剪叉式高空作业平台的举升高度做预测，得到预测值；
h(k|k-1)＝h(k-1|k-1)+a*Δt+b，
各参数定义如下：
h(k|k-1)：当前时刻的预测高度；
h(k-1|k-1):上一时刻的预测高度；
a，b:线性函数的参数；
Δt：k-1时刻到k时刻的举升时间。
步骤(3)中，利用步骤(2)中的线性函数，根据角度传感器的输出电压计算出举升高度，得到测量值；
zk＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v)
其中，zk为k时刻的测量值。
步骤(4)中，举升高度增益其中qk-1为k-1时刻举升高度的预测值误差，r为举升高度的观测值误差。
步骤(5)中，当前的实际举升高度h(k|k-1)＝h(k|k-1)+kgk*(zk-h(k|k-1))，k时刻举升高度的预测值误差：
所述举升高度是指以米(m)为单位的高度，或者是举升总高度的百分比。
所述的计算方法适用于向上升高的高度计算，也适用于向下降低的高度计算。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，使用线性回归方法来拟合举升时间与举升高度之间的线性函数关系，使用线性函数将角度传感器输出的电压信号映射为举升高度，然后采用卡尔曼滤波对实际举升高度进行预测。由于举升时间与举升高度之间的线性函数和角度传感器输出的电压信号与举升高度之间的线性函数都可以在一次构建后重复使用，所以整个方法的计算复杂度不高，具有较好的实时性。
本发明解决了剪叉式高空作业平台举升高度计算不准确的问题，采用该方法后剪叉式高空作业平台可以向操作者提供更加准确的举升高度信息，帮助操作者做出正确的决策。
附图说明：
图1所示为计算实际举升高度流程图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
本发明的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，包括以下步骤：
(1)使用线性回归方法拟合剪叉式高空作业平台单次举升时间与举升高度之间的线性关系，并统计预测误差；
1.1统计此型号的剪叉式高空作业平台最长举升时间，记为max(t)；
1.2最短举升时间为0，将区间[0,max(t)]均分为m段，每段内取n个样本点，共m*n个样本点，统计不同的举升时间t与对应的举升高度值h，记为(ti,hj)；
1.3将m*n个样本点的值分成训练集和测试集，使用线性规划的方法，训练出单次举升时间与举升高度之间的线性关系，线性方程为：h(t)＝a*t+b，其中a和b为线性方程的参数，通过训练得出；
1.4已知线性方程，统计预测误差：根据m*n个样本点的实际值和线性方程的预测值，计算出样本点的误差(服从高斯分布)，记为q0
(2)建立角度传感器输出的电压信号与举升高度之间的线性函数关系，并统计观测误差；
2.1统计剪叉式高空作业平台安装的角度传感器输出的最低电压值min(v)(初始状态时)和最高电压值max(v)(最大举升状态时)，v是输出电压；
2.2举升高度的线性函数为：h＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v))，H是剪叉式高空作业平台的最大举升高度，view(v)是电压的当前观测值，h是当前的举升高度；
2.3已知线性函数，统计观测误差：随机取s个角度传感器的输出电压作为样本，使用步骤2.2中的线性函数计算出s个样本的高度值h′，然后使用高度测量工具对s个样本进行精确测量，得到高度值h″，使用公式：h″i＝h′i+εi计算出s个样本的误差，即方差，记为r。
(3)使用线性回归函数对剪叉式高空作业平台单次举升的高度做预测，得到预测高度；根据角度传感器的电压信号和电压信号与举升高度之间的线性函数关系，得到观测高度；
利用步骤(1)中拟合出的线性函数，根据举升时间对剪叉式高空作业平台的举升高度做预测，得到预测值；
h(k|k-1)＝h(k-1|k-1)+a*Δt+b
各参数定义如下：
h(k|k-1)：当前时刻的预测高度；
h(k-1|k-1):上一时刻的预测高度；
a，b:线性函数的参数；
Δt：k-1时刻到k时刻的举升时间。
利用步骤(2)中的线性函数，根据角度传感器的输出电压计算出举升高度，得到测量值；
zk＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v)
其中，zk为k时刻的测量值。
(4)根据举升高度的预测误差和观测误差，得到剪叉式高空作业平台的举升高度增益；
举升高度增益其中qk-1为k-1时刻举升高度的预测值误差，r为举升高度的观测值误差。
(5)根据预测高度、观测高度和高度增益计算出举升高度的最优解，作为当前的实际举升高度。
当前的实际举升高度h(k|k)＝h(k|k-1)+kgk*(zk-h(k|k-1))，k时刻举升高度的预测值误差：
相同的方法，继续迭代可以得到k+1时刻的实际举升高度。
所述举升高度是指以米(m)为单位的高度，或者是举升总高度的百分比。
所述的计算方法适用于向上升高的高度计算，也适用于向下降低的高度计算。

Claims (9)

1.一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用线性回归方法拟合剪叉式高空作业平台单次举升时间与举升高度之间的线性关系，并统计预测误差；
(2)建立角度传感器输出的电压信号与举升高度之间的线性函数关系，并统计观测误差；
(3)使用线性回归函数对剪叉式高空作业平台单次举升的高度做预测，得到预测高度；根据角度传感器的电压信号和电压信号与举升高度之间的线性函数关系，得到观测高度；
(4)根据举升高度的预测误差和观测误差，得到剪叉式高空作业平台的举升高度增益；
(5)根据预测高度、观测高度和高度增益计算出举升高度的最优解，作为当前的实际举升高度。
2.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
1.1统计此型号的剪叉式高空作业平台最长举升时间，记为max(t)；
1.2最短举升时间为0，将区间[0,max(t)]均分为m段，每段内取n个样本点，共m*n个样本点，统计不同的举升时间t与对应的举升高度值h，记为(ti,hj)；
1.3将m*n个样本点的值分成训练集和测试集，使用线性规划的方法，训练出单次举升时间与举升高度之间的线性关系，线性方程为：h(t)＝a*t+b，其中a和b为线性方程的参数，通过训练得出；
1.4已知线性方程，统计预测误差：根据m*n个样本点的实际值和线性方程的预测值，计算出样本点的误差，记为q0。
3.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
2.1统计剪叉式高空作业平台安装的角度传感器输出的最低电压值min(v)和最高电压值max(v)，v是输出电压；
2.2举升高度的线性函数为：h＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v))，H是剪叉式高空作业平台的最大举升高度，view(v)是电压的当前观测值，h是当前的举升高度；
2.3已知线性函数，统计观测误差：随机取s个角度传感器的输出电压作为样本，使用步骤2.2中的线性函数计算出s个样本的高度值h′，然后使用高度测量工具对s个样本进行精确测量，得到高度值h″，使用公式：h″i＝h′i+εi计算出s个样本的误差，即方差，记为r。
4.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(3)中，利用步骤(1)中拟合出的线性函数，根据举升时间对剪叉式高空作业平台的举升高度做预测，得到预测值；
h(k|k-1)＝h(k-1|k-1)+a*Δt+b，
各参数定义如下：
h(k|k-1)：当前时刻的预测高度；
h(k-1|k-1):上一时刻的预测高度；
a，b:线性函数的参数；
Δt：k-1时刻到k时刻的举升时间。
5.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(3)中，利用步骤(2)中的线性函数，根据角度传感器的输出电压计算出举升高度，得到测量值；
zk＝H*(view(v)-min(v))/(max(v)-min(v)
其中，zk为k时刻的测量值。
6.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(4)中，举升高度增益其中qk-1为k-1时刻举升高度的预测值误差，r为举升高度的观测值误差。
7.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，步骤(5)中，当前的实际举升高度h(k|k)＝h(k|k-1)+kgk*(zk-h(k|k-1))，k时刻举升高度的预测值误差：
8.根据权利要求7所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，所述举升高度是指以米(m)为单位的高度，或者是举升总高度的百分比。
9.根据权利要求1所述的一种剪叉式高空作业平台举升高度计算方法，其特征在于，所述的计算方法适用于向上升高的高度计算，也适用于向下降低的高度计算。
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