CN109867236A - 一种叉车叉臂控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业智能控制技术领域，具体地说是一种叉车叉臂控制系统及方法，控制系统包括：计时装置、测量装置、运算装置、存储装置；控制方法包括通过测得小车在测量周期内的偏差值并进行PID控制以求得举升电机电压，并在叉臂即将到达目标高度时持续监测单位偏差值的正负以调节举升电机电压；本发明和现有技术相比，能够控制电机速度平滑下降，最终叉臂精准停在目标位置，从而避免了叉臂抖动的问题，提高运输效率。
Description
技术领域
本发明涉及工业智能控制技术领域，具体地说是一种叉车叉臂控制系统及方法。
背景技术
目前，在叉车的工作过程中，当叉臂带动负载进行垂直位移时，对叉臂上升速度的平滑程度要求非常高，叉臂带动的负载越重，当速度出现波动时，叉臂抖动就越明显，甚至会出现卡顿现象，使得工作无法正常进行。
因此，现有技术还有待发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种。旨在解决的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本发明提供一种叉车叉臂控制系统，包括叉臂，其特征在于，还包括：
计时装置；
测量装置，用于按照固定测量周期测量所述叉臂高度值；
运算装置，包括速度计算单元、PID控制单元；所述速度计算单元用于接收所述测量装置测得的所述叉臂高度和所述计时装置测得的时间，并计算出所述叉臂在垂直方向上的移动速度；所述PID控制单元用于对所述叉臂高度进行PID控制，并向所述叉臂举升电机发出控制指令；
存储装置，用于存储所述叉臂的速度信息、位置信息。
进一步的，所述测量装置采用拉线编码器。
本发明还提供一种叉车叉臂控制方法，包括上述的控制系统，其特征在于，还包括以下步骤：
1)设置所述叉臂的最终目标高度；
2)计算当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的预期周期位移，并将其减去当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的实际位移，得到单位位置偏差；
3)在所述运算装置中对所述单位位置偏差进行PID控制(公式实施例写)，得到所述叉臂的举升电机的电压参考值，并根据所述电压参考值设定所述叉臂的举升电机的电压。
4)当所述叉臂距离所述最终目标高度的差值小于第一目标差值时，采集所述叉臂的所述单位位置偏差；若所述单位位置偏差为负，则将所述叉臂举升电机的电压降低一步长值；否则判断下一个所述固定测量周期中单位偏差的正负，若连续若干个所述固定测量周期中，所述单位偏差均为正，则将所述叉臂举升电机的电压升高一步长值。
进一步的，还需根据所述叉臂垂直方向上的移动速度测算出所述叉臂的负载重量，并根据其负载重量的大小将所述叉臂分为若干工作模式，所述PID控制中设有若干组PID参数，每组所述PID参数分别与所述工作模式一一对应。
进一步的，步骤3)中所述PID控制的输出值需进行一阶低通滤波处理。
进一步的，步骤3)中所述PID控制采用位置式PID控制。
进一步的，步骤4)中所述连续若干个所述固定测量周期具体为连续三个所述固定测量周期。
进一步的，所述将所述叉臂分为若干工作模式具体为：所述叉臂负载每上升0.5吨即切换至下一工作模式。
进一步的，步骤2)中所述预期周期位移为根据所述叉臂垂直方向上的移动速度与所述固定测量周期相乘得到。
进一步的，用户通过外部装置向所述存储装置发送指令来设定所述叉臂的最终目标高度。
本发明与现有技术相比，能够控制电机速度平滑下降，最终叉臂精准停在目标位置，从而避免了叉臂抖动的问题，提高运输效率。
附图说明
图1为本发明的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种叉车叉臂控制系统，包括叉臂，其特征在于，还包括：
计时装置；
测量装置，用于按照固定测量周期测量所述叉臂高度值；
运算装置，包括速度计算单元、PID控制单元；所述速度计算单元用于接收所述测量装置测得的所述叉臂高度和所述计时装置测得的时间，并计算出所述叉臂在垂直方向上的移动速度；所述PID控制单元用于对所述叉臂高度进行PID控制，并向所述叉臂举升电机发出控制指令；
存储装置，用于存储所述叉臂的速度信息、位置信息。
进一步的，所述测量装置采用拉线编码器。
如图1所示，本发明还提供一种叉车叉臂控制方法，包括上述的控制系统，其特征在于，还包括以下步骤：
1)用户通过外部装置向所述存储装置发送指令来设定所述叉臂的最终目标高度
2)计算当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的预期周期位移，并将其减去当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的实际位移，得到单位位置偏差；
3)在所述运算装置中对所述单位位置偏差进行位置式PID控制，得到所述叉臂的举升电机的电压参考值，并根据所述电压参考值设定所述叉臂的举升电机的电压。
4)当所述叉臂距离所述最终目标高度的差值小于第一目标差值时，采集所述叉臂的所述单位位置偏差；若所述单位位置偏差为负，则证明速度比预期要快，为避免叉臂超过最终目标高度，需立即将所述叉臂举升电机的电压降低一步长值以降低速度，若所述单位偏差值为正，则说明速度比预期要慢，此时判断下一个所述固定测量周期中单位偏差的正负，若连续三个所述固定测量周期中，所述单位偏差均为正，此时为了防止电机堵转，需将所述叉臂举升电机的电压升高一步长值。
进一步的，还需根据所述叉臂垂直方向上的移动速度测算出所述叉臂的负载重量，并根据其负载重量的大小将所述叉臂分为若干工作模式，具体为：负载重量0～0.5吨为第一模式、0.5～1吨为第二模式，以此类推，所述PID控制中设有若干组PID参数，每组所述PID参数分别与所述工作模式一一对应。
进一步的，步骤3)中所述PID控制的输出值需进行一阶低通滤波处理。
进一步的，步骤3)中所述位置式PID控制的公式为：
PIDOUT＝P*err+I*errsum+D*(err-lasterr)
其中，PIDOUT为电压参考值；
err为单位位置偏差；
errsum为之前经过的所有固定测量周期中单位位置偏差的和；
lasterr为上一固定测量周期的单位位置偏差；
P、I、D分别为PID控制参数。
进一步的，步骤2)中所述预期周期位移为根据所述叉臂垂直方向上的移动速度与所述固定测量周期相乘得到。
Claims (10)
1.一种叉车叉臂控制系统，包括叉臂，其特征在于，还包括：
计时装置；
测量装置，用于按照固定测量周期测量所述叉臂高度值；
运算装置，包括速度计算单元、PID控制单元；所述速度计算单元用于接收所述测量装置测得的所述叉臂高度和所述计时装置测得的时间，并计算出所述叉臂在垂直方向上的移动速度；所述PID控制单元用于对所述叉臂高度进行PID控制，并向所述叉臂举升电机发出控制指令；
存储装置，用于存储所述叉臂的速度信息、位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种叉车叉臂控制系统，其特征在于，所述测量装置采用拉线编码器。
3.一种叉车叉臂控制方法，包括权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，还包括以下步骤：
1)设置所述叉臂的最终目标高度；
2)计算当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的预期周期位移，并将其减去当前所述固定测量周期结束时所述叉臂的实际位移，得到单位位置偏差；
3)在所述运算装置中对所述单位位置偏差进行PID控制，得到所述叉臂的举升电机的电压参考值，并根据所述电压参考值设定所述叉臂的举升电机的电压；
4)当所述叉臂距离所述最终目标高度的差值小于第一目标差值时，采集所述叉臂的所述单位位置偏差；若所述单位位置偏差为负，则将所述叉臂举升电机的电压降低一步长值；否则判断下一个所述固定测量周期中单位偏差的正负，若连续若干个所述固定测量周期中，所述单位偏差均为正，则将所述叉臂举升电机的电压升高一步长值。
4.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，还需根据所述叉臂垂直方向上的移动速度测算出所述叉臂的负载重量，并根据其负载重量的大小将所述叉臂分为若干工作模式，所述PID控制中设有若干组PID参数，每组所述PID参数分别与所述工作模式一一对应。
5.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，步骤3)中所述PID控制的输出值需进行一阶低通滤波处理。
6.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，步骤3)中所述PID控制采用位置式PID控制。
7.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，步骤4)中所述连续若干个所述固定测量周期具体为连续三个所述固定测量周期。
8.根据权利要求4所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，所述将所述叉臂分为若干工作模式具体为：所述叉臂负载每上升0.5吨即切换至下一工作模式。
9.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，步骤2)中所述预期周期位移为根据所述叉臂垂直方向上的移动速度与所述固定测量周期相乘得到。
10.根据权利要求3所述的一种叉车叉臂控制方法，其特征在于，用户通过外部装置向所述存储装置发送指令来设定所述叉臂的最终目标高度。
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