CN109534240A - 伸缩油缸、用于伸缩油缸的控制系统及工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高空作业机械控制领域，公开了一种伸缩油缸、用于伸缩油缸的控制系统及工程机械。该伸缩油缸包括：活塞杆；以及缸筒，该缸筒上设有缸筒支撑架，该缸筒支撑架与所述臂架的缸筒限位块组成支撑点，且该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，其中，所述弯曲角度为当所述臂架处于全伸状态时，所述伸缩油缸弯曲形成的曲线在所述支撑点处的切线的倾斜角。该伸缩油缸的缸筒在臂架扰度范围内自由摆动，从而可通过缸筒对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，减小因臂架扰度导致的油缸内部的运动副的不均匀摩擦力，通过该伸缩油缸驱动臂架可减轻臂架在高空作业中的抖动及爬行的现象。

Description

伸缩油缸、用于伸缩油缸的控制系统及工程机械
技术领域
本发明涉及高空作业机械控制领域，具体地，涉及一种伸缩油缸、用于伸缩油缸的控制系统及工程机械。
背景技术
随着高空作业机械产品作业高度的不断提升，长距离伸缩臂架在高空作业机械中的应用越来越广泛。如无特别声明，本发明统一将长距离伸缩臂架简称为臂架。现有技术中的臂架1及伸缩油缸的具体结构展示在图1a，伸缩油缸2通过两个支撑点安装在臂架1里面，一个支撑点是活塞杆支撑架3与臂架1内的活塞杆限位块4组成的支撑点，另一个支撑点是缸筒支撑架5与臂架1内的缸筒限位块6组成的支撑点。其中，活塞杆支撑架3和缸筒支撑架5与伸缩油缸2是固联的；活塞杆限位块4和缸筒限位块6与臂架1是固联的。伸缩油缸2通过上述两个支撑点在臂架1内形成了支撑并被限制在一定自由度内运动。具体地，当臂架1全伸时，所述伸缩油缸也会随之变形弯曲，从图1b所示的沿油缸轴向的缸筒支撑架5和缸筒限位块6的正视结构图可以看出，缸筒支撑架5受所述缸筒限位块6的限制，伸缩油缸内部的运动副产生不均匀摩擦力。为了更清楚地区分伸缩油缸及臂架的结构，将图1a中的伸缩油缸的结构示意图单独展示在图2a中；以及将图1a中的沿油缸轴向的缸筒支撑架5展示在图2b中，其中，所示缸筒支撑架5的形状为长方形。
臂架的伸缩系统为典型性的机电液一体化系统，一般包括伸缩机构、伸缩油缸、一节臂、二节臂、液压系统和控制系统等组成。在高空作业中，由该伸缩油缸驱动的臂架经常出现抖动及爬行的现象，产生该抖动及爬行的主要原因包括：臂架机构间的运动副间及油缸内部的运动副间不均匀的摩擦力。
发明内容
本发明的目的是提供一种伸缩油缸、用于伸缩油缸的控制系统及工程机械，其可使伸缩油缸的缸筒在臂架扰度范围内自由摆动，从而可通过缸筒对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，减小因臂架扰度导致的油缸内部的运动副的不均匀摩擦力，通过该伸缩油缸驱动臂架可减轻臂架在高空作业中的抖动及爬行的现象。
为了实现上述目的，本发明提供一种伸缩油缸，该伸缩油缸安装在臂架内，用于驱动该臂架伸缩，所述伸缩油缸包括：活塞杆；以及缸筒，所述活塞杆设置在该缸筒内，该缸筒上设有缸筒支撑架，该缸筒支撑架与所述臂架的缸筒限位块组成支撑点，且该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，其中，所述弯曲角度为当所述臂架处于全伸状态时，所述伸缩油缸弯曲形成的曲线在所述支撑点处的切线的倾斜角。
优选地，所述弯曲角度与所述臂架的扰度相关。
优选地，所述最大转动角度与所述缸筒支撑架及所述缸筒限位块对该缸筒支撑架进行限位的配合区域的尺寸相关。
相应地，本发明还提供一种用于伸缩油缸的控制系统，该控制系统包括：控制装置，用于控制该伸缩油缸的伸缩，其中，所述伸缩油缸为上述的伸缩油缸。
优选地，所述控制系统还包括：位置传感器，用于采集所述伸缩油缸的活塞杆的位置，所述控制装置还用于执行以下操作：在所采集的所述活塞杆的位置达到第一预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止缩回；以及在所采集的所述活塞杆的位置达到第二预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止伸出，其中，所述第一预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的起始位置且距该起始位置的距离为第一预设值的位置；以及所述第二预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的终止位置且距该终止位置的距离为第二预设值的位置。
优选地，该控制系统还包括：电信号采集装置，用于采集上一个预设控制周期的实际输出的用于控制所述伸缩油缸的伸缩的电信号；所述控制装置还用于根据上一个预设控制周期的实际输出的电信号及下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。
优选地，所述控制装置包括：平滑过渡装置，用于根据所述下一个预设控制周期的预设电信号及所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号之间的差值，对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行一次平滑处理以获得所述下一个预设控制周期的控制电信号；以及控制器，用于利用所述下一个预设控制周期的控制电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。
优选地，所述平滑过渡装置还用于执行以下操作：在所述差值小于第一预设值的情况下，将所述下一个预设控制周期的预设电信号确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号；在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，根据所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第二预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号；或者在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，根据所述下一个预设控制周期的预设电信号、所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第一预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号。
优选地，所述平滑过渡装置还用于执行以下操作：在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，将所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号与所述第二预设值之和确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号；或者在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，将S(ti)＝Sset(ti)-[Sset(ti)-S(ti-1)-Sset1]/k确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号，其中，Sset(ti)为所述下一个预设控制周期的预设电信号，S(ti-1)为所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号，Sset1为所述第一预设值，k为常数。
优选地，所述平滑过渡装置还包括：惯性环节模块，用于对经一次平滑处理的所述下一个预设控制周期的预设电信号进行二次平滑处理。
相应地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述的伸缩油缸和/或上述的控制系统。
通过上述技术方案，本发明创造性地通过设计伸缩油缸的缸筒支撑架与臂架的缸筒限位块的尺寸，使该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，从而可使伸缩油缸的缸筒在臂架扰度范围内自由摆动，从而可通过缸筒对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，减小因臂架扰度导致的油缸内部的运动副的不均匀摩擦力，通过该伸缩油缸驱动臂架可减轻臂架在高空作业中的抖动及爬行的现象
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1a是现有技术中臂架及伸缩油缸的侧视结构图；
图1b是现有技术中沿油缸轴向的臂架及伸缩油缸的正视结构图；
图2a是现有技术中伸缩油缸的侧视结构图；
图2b是现有技术中沿油缸轴向的伸缩油缸的正视结构图；
图3是本发明一种实施方式提供的沿油缸轴向的伸缩油缸的缸筒支撑架及臂架的缸筒限位块内的正视结构图；
图4是本发明一种实施方式提供的在臂架全伸状态下伸缩油缸弯曲的示意图；
图5是本发明一种实施方式提供的伸缩油缸有效行程与现有技术中的油缸行程的对比示意图；
图6是本发明一种实施方式提供的控制系统的结构图；
图7是本发明一种实施方式提供的控制装置的结构图；
图8是本发明一种实施方式提供的通过平滑过渡装置对电流进行平滑处理的流程图；以及
图9是本发明一种实施方式提供的用于伸缩油缸的控制系统的结构图。
附图标记说明
1 臂架 2 伸缩油缸
3 活塞杆支撑架 4 活塞杆限位块
5 缸筒支撑架 6 缸筒限位块
30 缸筒支撑架 31 缸筒限位块
40 伸缩油缸 50 位置传感器
60 控制装置 61 平滑过渡装置
62 控制器 70 电信号采集装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
由于本发明是基于现有技术中的伸缩油缸及臂架的组成结构，主要针对伸缩油缸的缸筒支撑架和臂架的缸筒限位块的尺寸进行设计的，故于此不再赘述关于伸缩油缸的整体结构，仅通过引用的方式将相关的内容引用于此。伸缩油缸的缸筒支撑架的形状可为正方形、长方形及其他多边形，现以正方形的缸筒支撑架为例详细介绍本发明提供的伸缩油缸，如图3所示，相应的缸筒限位块对该缸筒支撑架进行限位的配合区域的形状也未正方形。在臂架伸缩过程中，缸筒支撑架30可在所述臂架的缸筒限位块31限定的范围内转动或移动，故所述缸筒支撑架30可活动的空间就是由所述缸筒支撑架30和所述缸筒限位块31围成的区域。因此，在所述缸筒支撑架30与所述缸筒限位块31的尺寸确定的情况下，所述缸筒支撑架30在所述缸筒限位块31内可转动的角度，即最大转动角度α就可以确定。由于臂架存在扰度且伸缩油缸位于臂架内，故在臂架处于全伸状态下，所述伸缩油缸必然会产生弯曲。我们将此状态下伸缩油缸弯曲所形成的角度称之为弯曲角度(具体的定义见下文)。若通过尺寸设计使得最大转动角度α等于或稍大于臂架全伸时所述伸缩油缸弯曲所形成的角度(即弯曲角度)，则通过该方式可对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，减轻油缸内部的运动副的不均匀摩擦力。
基于上述的设计原理，本发明提供的一种伸缩油缸，该伸缩油缸安装在臂架内，用于驱动该臂架伸缩，所述伸缩油缸可包括：活塞杆；以及缸筒，所述活塞杆设置在该缸筒内，该缸筒上设有缸筒支撑架，该缸筒支撑架与所述臂架的缸筒限位块组成支撑点，且该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，其中，所述弯曲角度为当所述臂架处于全伸状态时，所述伸缩油缸弯曲形成的曲线在所述支撑点处的切线的倾斜角。本发明通过设计伸缩油缸的缸筒支撑架与臂架的缸筒限位块的尺寸，使该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，从而可使伸缩油缸的缸筒在臂架扰度范围内自由摆动，对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，减小因臂架扰度导致的油缸内部的运动副的不均匀摩擦力，进而减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
所述最大转动角度α与所述缸筒支撑架及所述缸筒限位块对该缸筒支撑架进行限位的配合区域的尺寸相关，具体地，如图3所示，所述缸筒限位块30的边长为m，所述缸筒限位块31对该缸筒支撑架30进行限位的配合区域(简称为所述缸筒限位块31的配合区域)的边长为n(m<n)，假设所述缸筒支撑架30将所述缸筒限位块31的配合区域的边长分为长度分别为x和y的线段，则x和y满足以下关系式
由该关系式可得x，y的唯一正解，由于sinα＝x/m，则所述最大转动角度α可得唯一解且仅与m，n(即所述缸筒限位块30及所述缸筒限位块31的配合区域的边长)相关。
如图4示出了在所述臂架处于全伸状态下，因臂架变形导致所述伸缩油缸40弯曲的示意图，其中，O点为该缸筒支撑架与所述臂架的缸筒限位块组成支撑点，曲线C为所述伸缩油缸40弯曲形成的曲线。所述伸缩油缸40弯曲形成的曲线C在所述支撑点O处的切线B与水平线之间所形成的锐角β(即倾斜角)为所述伸缩油缸40的弯曲角度。所述弯曲角度β与所述臂架的扰度相关。所述臂架的挠度越大，所述弯曲角度β越大。
通过调整图3中的所述缸筒支撑架30与所述缸筒限位块31的尺寸，使角α满足以下关系β≤α≤β+k(例如，k可为0.5°)，从而保证所述缸筒在臂架扰度范围内自由摆动，对臂架扰度引起的变形进行完全补偿，进而伸缩油缸本身不受因臂架扰度所导致的变形影响，极大地减小了伸缩油缸内部的运动副的不均匀的摩擦力。
所述活塞杆上可设有活塞杆支撑架，该活塞杆支撑架可与所述臂架的活塞杆限位块组成另一支撑点。当然，本发明并不限于上述的活塞杆的固定方式，其他合理的固定方式和不固定的方式均是可行的。
相应地，本发明还提供一种用于伸缩油缸的控制系统，该控制系统可包括：控制装置，用于控制该伸缩油缸的伸缩，其中，所述伸缩油缸为上述的伸缩油缸(如图3所示)。当然，本发明中的伸缩油缸并不限于上述的伸缩油缸，对于其他未进行结构改进的普通伸缩油缸也是可行的。由于上述伸缩油缸在臂架全伸状态下也能够自由摆动，其内部的运动副的不均匀摩擦力较小，故控制装置控制该伸缩油缸进行伸缩时，臂架产生的爬行及抖动现象会在一定程度较弱，从而保证高空作业能够更为平稳地进行。
对于导致臂架在高空作业时所出现的爬行及抖动现象的原因，除了上述现有技术中伸缩油缸的本身结构的缺陷之外，还包括现有技术中伸缩油缸的油缸行程的具体设置的缺陷。如图5所示，现有技术中伸缩油缸的油缸行程Q略小于该伸缩油缸的机械允许空间P，其仅被设置为在机械允许的油缸全伸的一端提前停止伸出。但实际上，由该伸缩油缸驱动的臂架在高空作业时，该伸缩油缸运行到油缸行程的两端仍会产生一定的液压冲击及流量不稳的现象，从而导致臂架出现抖动及爬行的现象。
考虑到伸缩油缸在油缸行程的两端伸缩时所产生的缺陷，如图6所示，本发明提供的所述控制系统还可包括：位置传感器50，用于采集所述伸缩油缸40的活塞杆的位置，所述控制装置60还用于执行以下操作：在所采集的所述活塞杆的位置达到第一预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止缩回；以及在所采集的所述活塞杆的位置达到第二预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止伸出，其中，所述第一预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的起始位置且距该起始位置的距离为第一预设值的位置；以及所述第二预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的终止位置且距该终止位置的距离为第二预设值的位置。该控制系统可通过位置传感器检测伸缩油缸的位置，控制该伸缩油缸在油缸有效行程(如图5中的油缸有效行程R)内进行伸缩，从而避免了在油缸行程两端产生的液压冲击及流量不稳的现象，可保证液压系统的稳定控制，减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
所述第一预设值及所述第二预设值与所述伸缩油缸的油缸行程相关，例如，当所述油缸行程小于或等于1m时，所述第一预设值及所述第二预设值可被设置为该油缸行程的1％-2％之间的任意值；当所述油缸行程大于1m且小于等于10m时，所述第一预设值及所述第二预设值可被设置为该油缸行程的5‰，所述第一预设值与所述第二预设值可以相同或不同。将所述第二预设值设置为所述油缸行程的％，即伸缩油缸的油缸有效行程为所述第一预设位置与所述第二预设位置之间的间距。例如，一伸缩油缸的机械允许空间为11m，现有技术中所设置的油缸行程为10m。本实施例中的第一预设值及第二预设值均为0.05m，也就是说，所述伸缩油缸在到达其机械允许空间的两端之前的0.05m处停止伸出和缩回，油缸有效行程为9.9m。在高空作业中，控制伸缩油缸在上述油缸有效行程内进行伸缩，可在很大程度减轻液压冲击及流量不稳，从而保证液压系统运行的稳定性，进而减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
本发明提供的所述控制系统还可包括：安全阀，用于在所述伸缩油缸内的液压油的压力大于该伸缩油缸所能承受的压力的情况下，执行开启动作以排出高压油来保证该伸缩油缸的安全。
综上所述，本发明创造性地通过位置传感器检测伸缩油缸的位置，控制该伸缩油缸在油缸有效行程内进行伸缩，从而避免了在油缸行程两端产生的液压冲击及流量不稳的现象，可保证液压系统的稳定控制，减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
对于导致臂架在高空作业时所出现的爬行及抖动现象的原因，除了上述现有技术中伸缩油缸的本身结构及油缸行程的具体设置的缺陷之外，还包括现有技术中控制系统所输出的控制伸缩油缸的电流不稳定。现有技术中控制系统通过输出周期性的电流直接控制伸缩油缸的伸缩，但其所输出的电流会存在一定的突变，具体地，下一个控制周期的指令电流与上一个周期实际输出的电流之间存在差异，偶然因素会导致该差异或大或小。该电流突变会引起伸缩油缸产生的液压冲击及流量不稳的现象。
考虑到控制系统输出的电流突变所产生的缺陷，本发明所提供的所述控制系统还可包括：电信号采集装置，用于采集上一个预设控制周期的实际输出的用于控制所述伸缩油缸的伸缩的电信号；以及所述控制装置还可用于根据上一个预设控制周期的实际输出的电信号及下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩，其中，所述预设控制周期可为几ms或几十ms，故可将上一个预设控制周期和下一个预设控制周期的电信号视为上一时刻和下一时刻的电信号。具体地，如图7所示，本发明中的所述控制装置60还包括：平滑过渡装置61，用于根据所述下一个预设控制周期的预设电信号及所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号之间的差值，对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行一次平滑处理；以及控制器62，用于利用经平滑处理过的所述下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。其中，所述电信号可包括电流或电压，所述下一个预设控制周期的预设电信号及所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号之间的差值可通过求差模块获得。该控制系统通过平滑过渡装置对所输出的电信号进行平滑处理，实现对伸缩油缸的平稳控制，从而可减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
当然，本发明中的平滑过渡装置可以是集成在控制装置内的一个装置，也可以是独立于控制装置之外的一个装置。另外，该平滑过渡装置并不限于对用于控制伸缩油缸的电信号进行平滑处理，还可对用于控制其他液压元件(例如液压泵、液压马达及各种液压控制阀等)的电信号进行平滑处理。
所述平滑过渡装置还可用于执行以下操作：在所述差值小于第一预设值的情况下，将所述下一个预设控制周期的预设电信号确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号；在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，根据所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第二预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号；或者在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，根据所述下一个预设控制周期的预设电信号、所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第一预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号。
具体地，在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，所述根据所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第二预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号可包括：将所述下一个预设控制周期的预设电信号确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号。在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，所述根据所述下一个预设控制周期的预设电信号、所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第一预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号可包括：在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，将S(ti)＝Sset(ti)-[Sset(ti)-S(ti-1)-Sset1]/k确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号，其中，Sset(ti)为所述下一个预设控制周期的预设电信号，S(ti-1)为所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号，Sset1为所述第一预设值，k为常数且由系统本身的特性决定(k可为2)。
本发明提供的所述平滑过渡装置还可包括：惯性环节模块，用于对经一次平滑处理的所述下一个预设控制周期的预设电信号进行二次平滑处理以获得所述下一个预设控制周期的控制电信号。所述惯性环节模块所设置的时间常数就是惯性大小的量度，具体地，所述惯性环节模块可按照指数衰减的规律对突变的电信号进行处理，使得该突变的电信号必须经过一段时间才能实现，故在较短的时间内所输出的电信号基本维持在稳定值附近。经过所述惯性环节模块对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行二次平滑处理所获得的控制信号更加平滑，可实现伸缩油缸的平稳控制，从而更大程度地减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
具体而言，如图8所示，现以包括惯性环节模块的平滑过渡装置为例对下一个预设控制周期t时刻的预设电流进行平滑处理的过程加以详细地解释和说明，假设第一预设值为S，第二预设值为2S，常数k＝2。
步骤S801，获取下一个预设控制周期的预设电流Iset(ti)及上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)之间的差值ΔI。
步骤S802，判断所获取的差值ΔI是否大于或等于第一预设值S，若是，则执行步骤S803；否则，执行步骤S804。
步骤S803，判断所获取的差值ΔI是否大于或等于第二预设值2S，若是，则执行步骤S805；否则，执行步骤S806。
在所获取的差值ΔI大于或等于所述第一预设值S的情况下，说明下一个预设控制周期的预设值电流Iset(ti)与上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)之间的差异较大，需要接着判断其是否大于或等于第二预设值2S。
步骤S804，将所述下一个预设控制周期的预设电流Iset(ti)确定为所述下一个预设控制周期的控制电流。
在所获取的差值ΔI小于所述第一预设值S的情况下，说明下一个预设控制周期的预设值电流Iset(ti)与上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)之间的差异非常小，不需要进行平滑处理。
步骤S805，将所述上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)与所述第二预设值2S之和确定为所述下一个预设控制周期的控制电流。
在所获取的差值ΔI大于或等于所述第二预设值2S的情况下，说明下一个预设控制周期的预设值电流Iset(ti)与上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)之间的差异大，通过添加所述第二预设值2S来补偿该差异。
步骤S806，将S(ti)＝Sset(ti)-[ΔI-Sset1]/2确定为所述下一个预设控制周期的控制电流。
在所获取的差值ΔI小于所述第二预设值2S的情况下，说明下一个预设控制周期的预设值电流Sset(ti)与上一个预设控制周期的实际输出的电流I(ti-1)之间的差异较大，需要控制电流的变化率小于2(该值由系统本身的特性决定)。
步骤S807，通过所述惯性环节模块对所述下一个预设控制周期的控制电流进行二次平滑处理。
经过所述惯性环节模块对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行二次平滑处理所获得的控制信号更加平滑
步骤S808，将经二次平滑处理的电信号作为所述下一个预设控制周期的控制电流输出。
以所输出的平滑过渡的控制电流控制伸缩油缸伸缩，可避免该伸缩油缸产生的液压冲击及流量不稳的现象，从而更大程度地减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
当然，本发明中所涉及的所述电信号采集装置(例如电信号传感器)可以是单独的装置，也可集成在所述控制装置内。
综上所述，本发明创造性地通过平滑过渡装置对所输出的电信号进行平滑处理，实现对伸缩油缸的平稳控制，从而可减轻高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
如图9所示，本发明还提供一种用于伸缩油缸的控制系统，该控制系统还可包括：位置传感器50，用于采集所述伸缩油缸40的活塞杆的位置；以及控制装置60，用于执行以下操作：在所采集的所述活塞杆的位置达到第一预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸40停止缩回；以及在所采集的所述活塞杆的位置达到第二预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸40停止伸出，所述控制装置60还用于根据上一个预设控制周期的实际输出的电信号及下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸40的伸缩，其中，所述伸缩油缸为上述的伸缩油缸(如图3、4所示)，当然，本发明中的伸缩油缸并不限于上述的伸缩油缸，对于其他未进行结构改进的普通伸缩油缸也是可行的；所述第一预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的起始位置且距该起始位置的距离为第一预设值的位置；所述第二预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的终止位置且距该终止位置的距离为第二预设值的位置；以及所述控制装置60还可包括：平滑过渡装置61，用于根据所述下一个预设控制周期的预设电信号及所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号之间的差值，对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行一次平滑处理；以及控制器62，用于利用经平滑处理过的所述下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。
有关本发明提供的臂架碰撞的检测保护方法的具体细节及益处可参阅上述针对臂架碰撞的检测保护系统的描述，于此不再赘述。
综上所述，本发明提供的所述控制系统创造性地通过对伸缩油缸的结构设计、油缸有效行程的控制及控制电流的平滑处理，可减弱因臂架扰度导致的油缸内部的运动副的不均匀摩擦力及伸缩油缸所产生的液压冲击及流量不稳定性，从而在很大程度上减轻或消除高空作业中臂架的抖动及爬行的现象。
相应地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述的伸缩油缸和/或上述的控制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种伸缩油缸，该伸缩油缸安装在臂架内，用于驱动该臂架伸缩，其特征在于，所述伸缩油缸包括：
活塞杆；以及
缸筒，所述活塞杆设置在该缸筒内，该缸筒上设有缸筒支撑架，该缸筒支撑架与所述臂架的缸筒限位块组成支撑点，且该缸筒支撑架在所述缸筒限位块内的最大转动角度比所述伸缩油缸的弯曲角度大预设角度，
其中，所述弯曲角度为当所述臂架处于全伸状态时，所述伸缩油缸弯曲形成的曲线在所述支撑点处的切线的倾斜角。
2.根据权利要求1所述的伸缩油缸，其特征在于，所述弯曲角度与所述臂架的扰度相关。
3.根据权利要求1所述的伸缩油缸，其特征在于，所述最大转动角度与所述缸筒支撑架及所述缸筒限位块对该缸筒支撑架进行限位的配合区域的尺寸相关。
4.一种用于伸缩油缸的控制系统，其特征在于，该控制系统包括：
控制装置，用于控制所述伸缩油缸的伸缩，
其中，所述伸缩油缸为根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的伸缩油缸。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
位置传感器，用于采集所述伸缩油缸的活塞杆的位置，
所述控制装置还用于执行以下操作：
在所采集的所述活塞杆的位置达到第一预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止缩回；以及
在所采集的所述活塞杆的位置达到第二预设位置的情况下，控制所述伸缩油缸停止伸出，
其中，所述第一预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的起始位置且距该起始位置的距离为第一预设值的位置；以及所述第二预设位置为未到达所述伸缩油缸的油缸行程的终止位置且距该终止位置的距离为第二预设值的位置。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：
电信号采集装置，用于采集上一个预设控制周期的实际输出的用于控制所述伸缩油缸的伸缩的电信号；以及
所述控制装置还用于根据所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及下一个预设控制周期的预设电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置包括：
平滑过渡装置，用于根据所述下一个预设控制周期的预设电信号及所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号之间的差值，对所述下一个预设控制周期的预设电信号进行一次平滑处理以获得所述下一个预设控制周期的控制电信号；以及
控制器，用于利用所述下一个预设控制周期的控制电信号，控制所述伸缩油缸的伸缩。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述平滑过渡装置还用于执行以下操作：
在所述差值小于第一预设值的情况下，将所述下一个预设控制周期的预设电信号确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号；
在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，根据所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第二预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号；或者
在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，根据所述下一个预设控制周期的预设电信号、所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号及所述第一预设值，确定所述下一个预设控制周期的控制电信号。
9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述平滑过渡装置还用于执行以下操作：
在所述差值大于或等于第二预设值的情况下，将所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号与所述第二预设值之和确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号；或者
在所述差值大于或等于所述第一预设值且小于所述第二预设值的情况下，将S(ti)＝Sset(ti)-[Sset(ti)-S(ti-1)-Sset1]/k确定为所述下一个预设控制周期的控制电信号，其中，Sset(ti)为所述下一个预设控制周期的预设电信号，S(ti-1)为所述上一个预设控制周期的实际输出的电信号，Sset1为所述第一预设值，k为常数。
10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述平滑过渡装置还包括：惯性环节模块，用于对经一次平滑处理的所述下一个预设控制周期的预设电信号进行二次平滑处理。
11.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包含根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的伸缩油缸和/或根据权利要求4-10中任一项权利要求所述的控制系统。
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