CN111152666B - 下坡速度控制系统、下坡速度控制方法及高空作业设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开一种下坡速度控制系统、控制方法及高空作业设备。所述控制系统包括：坡度获取装置，用于获取底盘相对于水平面的实际坡度；目标转速获取装置，用于获取电机的目标转速；电流获取装置，用于获取所述电机的驱动器的实际电流；控制转速确定装置，用于在高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据底盘相对于水平面的实际坡度、所述目标转速、预设参数对应关系及所述实际电流，确定所述电机的预设控制转速；以及第一控制装置，用于在下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡。本发明无需增设额外的电气元件即可实现下坡速度的安全控制。

Description

下坡速度控制系统、下坡速度控制方法及高空作业设备
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种下坡速度控制系统、下坡速度控制方法及高空作业设备。
背景技术
臂式高空作业设备包括可行走底盘、载人的工作平台以及连接底盘与工作平台的转台及伸缩机构，其中，所述伸缩机构可以采用直臂式伸缩机构或折叠式伸缩机构；所述转台可在360°范围内旋转以用于提供较大的作业范围。
对于采用电机驱动的臂式高空作业设备，在设计时，如果允许高速下坡，则电机功率需要足够大才，这样才能提供足够大的反接制动力矩(或电流)以满足各种工况高速安全行驶的需要。但为了节省成本，设计电机时往往不考虑高速下坡的工况，在这种情况下，如果臂式高空作业车高速下坡而反接制动力矩(或电流)不够，则很有可能出现失速的情况，进而影响行驶安全。
在现有技术中，为了避免出现高速失速的情况，工作平台上的电控箱上设计了低速开关和速度控制手柄，从而可通过手动操作来降低电机速度。也就是说，可由操作人员根据实际情况控制整车移动速度以防止出现下坡失速的危险。然而，由于臂式高空作业车行驶时震动比较大，速度控制手柄不易保持在低速位置，稍有操作不当就会加剧整车的晃动，从而影响行驶安全。另外，由于操作人员的经验参差不齐且实际工况复杂多变，很难保证操作人员能及时识别下坡工况并降低电机速度。因此，现有技术中防止出现下坡失速的方式既不可靠又不安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种下坡速度控制系统、下坡速度控制方法及高空作业设备，其无需增设额外的电气元件即可实现下坡速度的安全控制。
为了实现上述目的，本发明提供一种下坡速度控制系统，应用于高空作业设备，所述下坡速度控制系统包括：坡度获取装置，用于获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；目标转速获取装置，用于获取所述高空作业设备的电机的目标转速；电流获取装置，用于获取所述电机的驱动器的实际电流；控制转速确定装置，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及第一控制装置，用于在下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡。
优选地，所述控制转速确定装置包括：目标电流确定模块，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速及所述预设参数对应关系，确定所述电机的驱动器的目标电流；以及控制转速确定模块，用于比较所述驱动器的所述目标电流及所述实际电流，并根据比较结果确定所述电机的预设控制转速。
优选地，所述控制转速确定模块用于根据比较结果确定所述电机的预设控制转速包括：在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值小于或等于预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速为所述电机的预设控制转速；或者在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值大于所述预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速与预设变量的差值为所述电机的预设控制转速，其中，所述预设变量与所述电流差值相关。
优选地，所述下坡速度控制系统还包括：下坡工况识别装置，用于识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况。
优选地，所述下坡工况识别装置包括：行驶方向获取模块，用于获取所述高空作业设备的行驶方向；以及第一工况确定模块，该第一工况确定模块在所述行驶方向为前进的情况下包括：实际转速获取模块，用于获取所述高空作业设备的电机的实际转速；目标电流获取模块，用于根据所述电机的目标转速及所述实际坡度，获取所述电机的驱动器的目标电流；以及第一工况确定模块，用在所述电机的实际转速与所述电机的目标转速的差值大于或等于转速差阈值，且所述驱动器的目标电流与实际电流的差值处于电流差范围内的情况下，获取第一工况结果，该第一工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况。
优选地，所述下坡工况识别装置还包括：第二工况确定模块，用于在所述行驶方向为前进且所述实际坡度为负值的情况下，获取第二工况结果，该第二工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况；以及第三工况确定模块，用于在所述第一工况结果及所述第二工况结果均表明所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，确定所述高空作业设备处于下坡工况。
优选地，所述第一控制装置还包括：求差模块，用于获得所述电机的预设控制转速及所述电机的当前转速之间的差值；以及平滑处理模块，用于根据所获取的所述差值，对所述电机的预设控制转速进行平滑处理，以获取所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速以及控制模块，用于在所述下一个预设控制周期内，以所获取的所述电机的控制转速控制所述高空作业设备下坡。
优选地，所述平滑处理模块用于所述电机的预设控制转速进行平滑处理包括：在所获得的所述差值小于预设值的情况下，将所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；或者在所获得的所述差值大于或等于所述预设值的情况下，将由所述电机的当前转速按照预设曲线平滑过渡到所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速。
相应地，本发明还提供一种高空作业设备，所述高空作业设备包括根据所述的下坡速度控制系统。
优选地，所述高空作业设备还包括：坡度检测装置，用于检测所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；转速检测装置，用于检测所述高空作业设备的电机的实际转速；以及电流检测装置，用于检测所述电机的驱动器的实际电流。
优选地，所述高空作业设备还包括：第二控制装置，用于在所述坡度检测装置、所述转速检测装置和/或所述电流检测装置故障的情况下，控制所述高空作业设备的电机以预设转速阈值运行或停止运行。
相应地，本发明还提供一种下坡速度控制方法，应用于高空作业设备，所述下坡速度控制方法包括：获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；获取所述高空作业设备的电机的目标转速；获取所述电机的驱动器的实际电流；在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及在所述下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡。
通过上述技术方案，本发明创造性地根据底盘相对于水平面的实际坡度、电机的目标转速、预设参数对应关系及所述电机的驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，并在下一个预设控制周期内，以所述预设控制转速控制所述高空作业设备下坡，由此，本发明无需增设额外的电气元件即可实现下坡速度的安全控制，实现下坡速度控制的成本低且实用性强。
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1是本发明一实施例提供的下坡速度控制系统的结构图；
图2是本发明一实施例提供的下坡速度控制系统的结构图；
图3是本发明一实施例提供的下坡工况识别装置的结构图；
图4是本发明一实施例提供的第一工况确定模块的结构图；
图5是本发明一实施例提供的下坡工况识别装置的结构图；
图6是本发明一实施例提供的高空作业设备的结构图；
图7是本发明一实施例提供的高空作业设备的结构示意图；
图8是本发明一实施例提供的高空作业设备的下坡速度控制原理图；以及
图9是本发明一实施例提供的下坡速度控制方法的流程图。
附图标记说明
1 电机 2 电机
3 底盘 4 驾驶方向检测开关
5 转台 6 倾角传感器
7 驱动器 8 驱动器
9 控制手柄 10 坡度获取装置
11 速度选择开关 12 作业平台
13 电控箱 14 控制装置
15 速度传感器 16 速度传感器
17 电流传感器 18 电流传感器
20 目标转速获取装置 30 电流获取装置
40 控制转速确定装置 50 第一控制装置
60 下坡工况识别装置 61 行驶方向获取模块
62 第一工况确定模块 63 第二工况确定模块
64 第三工况确定模块 70 速度控制系统
80 坡度检测装置 90 转速检测装置
100 电流检测装置 620 实际转速获取单元
621 目标电流获取单元 622 第一工况确定单元
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。
图1是本发明一实施例提供的下坡速度控制系统的结构图。所述下坡速度控制系统应用于高空作业设备。如图1所示，所述下坡速度控制系统可包括：坡度获取装置10，用于获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；目标转速获取装置20，用于获取所述高空作业设备的电机的目标转速；电流获取装置30，用于获取所述电机的驱动器的实际电流；控制转速确定装置40，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及第一控制装置50，用于在下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡。
对于所述坡度获取装置10可通过以下方式获取所述底盘相对于水平面的实际坡度。
具体地，可通过安装于底盘3(如图7所示)上的坡度检测装置80(如图6所示)实时检测当前所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度(即底盘的倾斜角度)。坡度检测装置(如图6所示)的安装位置能够根据实际需求调整，只要能够较好的检测底盘的倾斜角度即可。例如，可以将坡度检测装置(如图6所示)安装于底盘3上靠近车头部位且左右居中的位置。
举例说明，所述坡度检测装置80可为倾角传感器6(如图7所示)，倾角传感器6的输出信号可以是0-5V DC、0.5-4.5V DC或4-20mA DC，测量范围从0°～±90°可调整。以输出信号为0.5-4.5V DC、测量范围为±30°为例，由于倾角传感器6的输出信号与坡度呈线性关系，可根据倾角传感器6的输出信号确定当前底盘相对于水平面的坡度，例如，输出信号为0.5V时，坡度为30°(相对于水平面，车头高于车尾)；例如，输出信号为2.5V时，坡度为0(平坦道路)；例如，输出信号为4.5V时，坡度为-30°(相对于水平面，车头低于车尾)。并且，坡度检测装置还用于将检测到的坡度发送至所述坡度获取装置10。
对于所述目标转速获取装置20可根据所述高空作业设备的控制手柄的输出信号及所选择的最高允许转速，获取所述电机的目标转速。
其中，在所述控制手柄9的输出信号范围为0.5-4.5V的情况下，0.5-2.5V范围内的任意值与最高允许转速的百分比一一对应，2.5-4.5V范围内的任意值与最高允许转速的百分比一一对应。通过控制手柄9的输出信号可换算为最高允许转速的相应百分比，然后将换算后的相应百分比乘以通过速度选择开关11所选择的最高允许转速，即可得到所述电机的目标转速。其中，所述速度选择开关11安装在作业平台12的电控箱13上，用于提供不同档位(高、低速两个档位)的切换，如图7所示。
对于所述电流获取装置30可通过以下方式获取所述电机的驱动器的实际电流。
具体地，可通过电流检测装置100(如图6所示)采集所述电机的驱动器的实际电流。电流检测装置100(如图6所示)可包括安装在电机1的驱动器7内部的电流传感器17(如图8所示)及安装在电机2的驱动器8内部的电流传感器18(如图8所示)。并且，所述电流检测装置100可将采集到的电机的驱动器的实际电流发送至电流获取装置30。
所述控制转速确定装置40可包括：目标电流确定模块(未示出)，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速及所述预设参数对应关系，确定所述电机的驱动器的目标电流；以及控制转速确定模块(未示出)，用于比较所述驱动器的所述目标电流及所述实际电流，并根据比较结果确定所述电机的预设控制转速。
具体地，对于所述高空作业设备处于下坡工况，在所述预设参数对应关系为工况特性表(可以结合机械传动参数以及参展参数测量得到，如表1所示)的情况下，可在所述工况特性表中查找与所述底盘3相对于水平面的实际坡度及所述电机的目标转速两者的数值相等的预设坡度及预设转速，从而可获取所查找到的预设坡度及预设转速相对应的目标电流；然后，根据所述目标电流与所述实际电流的比较结果确定所述电机的预设控制转速。对于本领域技术人员来讲，所述工况特性表可结合整机的参数测量得到。例如，可以根据实际情况从机械传动参数(包括驱动轮直径、传动系统机械效率、减速比、电机转速等)中选择一者或多者及从负载参数(包括整车重量、混动摩擦系数、载重、输出扭矩等)中选择一者或多者，在模拟工况下通过常规的测试手段最终得到目标设备的工况数据表。
表1下坡工况下的工况特性表
Figure GDA0002931887550000091
具体而言，当实际测量得到的实际坡度为5.5°且目标转速为738rpm时，结合上述工况特性表中的工况四数据(预设坡度为5.5°且预设转速为731rpm)，可查找到相应的预设电流为17.3A，也就是说，确定目标电流为17.3A。然后，再根据实际电流与目标电流的具体情况，确定电机的预设控制转速(具体情况将于下文说明)。
所述控制转速确定模块(未示出)用于根据比较结果确定所述电机的预设控制转速包括：在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值小于或等于预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速为所述电机的预设控制转速；或者在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值大于所述预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速与预设变量的差值为所述电机的预设控制转速。其中，所述预设变量与所述电流差值相关。
其中，所述预设电流差可为1-2A中的任意值。如果所述目标电流与所述实际电流的电流差值小于或等于预设电流差，则表明实际电流(即实际转矩)可提供足够的反接制动力矩支持以目标转速运行；否则，表明实际电流(即实际转矩)不能提供足够的反接制动力矩支持以目标转速运行，若以目标转速运行会失速，故需要适应性地降低目标转速。例如，如果电流差值越大，则将目标转速降低的程度越大。
如图2所示，所述下坡速度控制系统还可包括：下坡工况识别装置60，用于识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况。所述下坡工况识别装置60可通过现有的下坡工况判断方法(例如，下述的“底盘状态法”)进行下坡工况判定，也可通过下述的“转速电流法”或“转速电流法”与“底盘状态法”两者的结合进行下坡工况判定。
首先，对“转速电流法”进行详细地解释和说明。
如图3所示，所述下坡工况识别装置60可包括：行驶方向获取模块61，用于获取所述高空作业设备的行驶方向；以及第一工况确定模块62，该第一工况确定模块在所述行驶方向为前进的情况下包括：实际转速获取单元620，用于获取所述高空作业设备的电机的实际转速；目标电流获取单元621，用于根据所述电机的目标转速及所述坡度，获取所述电机的驱动器的目标电流；以及第一工况确定单元622，用在所述电机的实际转速与所述电机的目标转速的差值大于或等于转速差阈值，且所述驱动器的目标电流与实际电流的差值处于电流差范围内的情况下，获取第一工况结果，该第一工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况，如图4所示。其中，所述转速差阈值与目标转速相关，例如由所述目标转速的预设百分比决定；所述电流差范围与目标电流相关，由所述目标电流的两个百分比确定。
对于所述行驶方向获取模块61，至少可通过以下三种方式获取所述高空作业设备的行驶方向。
第一，可根据所述电机的实际转速及驾驶方向检测开关的状态，获取所述行驶方向。
其中，所述电机可包括第一电机(如图7中的电机1)及第二电机(如图7中的电机2)，并且从面向所述高空作业设备的车尾的角度来看，所述第一电机及所述第二电机分别位于所述底盘3的右侧及左侧。
由于电机的实际转速可包括正转和反转，因此按照镜像对称的方式安装上述两个电机，并且可按以下表2的判断准则确定行驶方向。下面首先对正转及反转的定义进行简单的介绍：从位于所述第一电机与所述第二电机之间的任一点面向所述第一电机或所述第二电机的角度来看，所述第一电机或所述第二电机沿逆时针方向运转为正转，及沿顺时针方向运转为反转。其中，所述第一电机及所述第二电机的实际转速可通过转速检测装置90(如图6所示)进行采集，并将所采集的实际转速发送至所述第一工况确定模块62中的实际转速获取单元620。所述转速检测装置90可为被安装在电机1内部的速度传感器15(如图8所示)及被安装在电机2内部的速度传感器16(如图8所示)。
所述获取所述行驶方向可包括：在所述电机的实际转速表明所述电机中的第一电机正转及所述电机中的第二电机反转且所述驾驶方向检测开关处于开启状态，或在所述电机的实际转速表明第一电机反转及第二电机正转且所述驾驶方向检测开关处于关闭状态的情况下，确定所述行驶方向为前进；或者在所述电机的实际转速表明所述第一电机反转及所述第二电机正转且所述驾驶方向检测开关处于开启状态，或在所述电机的实际转速表明第一电机正转及第二电机反转且所述驾驶方向检测开关处于关闭状态的情况下，确定所述行驶方向为前进。
其中，所述驾驶方向检测开关4安装在转台5的尾部，用于检测转台5的位置是否偏离驾驶方向，如图7所示。例如，在所述驾驶方向检测开关4处于开启状态的情况下，所述高空作业设备的转台5与所述底盘3之间的夹角(即回转角度)处于预设角度范围(例如，0-37.5度)内；以及在所述驾驶方向检测开关4处于关闭状态的情况下，所述转台5与所述底盘3之间的夹角处于所述预设角度范围外。
具体地，以图7所示的高空作业设备为例，从电机1与电机2的中点沿面向电机1的方向来看，若电机1的实际转速信号为正，表明其沿逆时针运转，则确定其处于正转状态；从所述中点沿面向电机2的方向来看，若电机2的实际转速信号为负，表明其沿顺时针运转，则确定其处于反转状态，在此状态下，若驾驶方向检测开关4处于开启状态(即转台5与底盘3的车尾指向车头的中心线之间的夹角处于0-37.5度的范围内，属于正常行驶状态)，则确定行驶方向为前进方向。其他判断准则，于此不再详述，如表2的内容所示。
表2 行驶方向判断准则
电机1 电机2 驾驶方向检测开关 行驶方向
正转 反转 开启 前进
反转 正转 开启 后退
正转 反转 关闭 后退
反转 正转 关闭 前进
第二，可以根据高空作业设备的控制手柄9的输出信号确定所述行驶方向。
其中，控制手柄9安装在作业平台12的电控箱13上，操作人员可在作业平台12控制整车的行驶方向和行驶速度，如图7所示。具体地，可以将控制手柄9的输出信号范围设置为0.5-4.5V，当输出信号在0.5-2.5V范围内时，可判定所述行驶方向为前进；当其输出信号在2.5-4.5V范围内时，可判定所述行驶方向为后退。
第三，通过转台相对于底盘的回转角度来判断所述行驶方向。
如图7所示，可以在转台5上增加编码器(未示出)，通过编码器实时检测转台5相对于底盘3的回转角度，并通过回转角度来判断所述行驶方向。
对于上述通过控制手柄信号确定行驶方向的方式，当转台旋转180度后，根据手柄信号判断出的行驶方向与实际行驶方向正好相反，由此引起误判；对于上述通过编码器确定行驶方向的方式，需要增加一个绝对值编码器，并且还需要增加编码器回与转减速机之间连接的中间件，由此增加安装成本。上述通过电机的实际转速信号及驾驶方向检测开关的状态确定行驶方向的方法与上述通过控制手柄信号(或通过编码器)确定行驶方向的方向相比，前者具有简单可靠且不需要增加任何成本的优势。
对于所述第一工况确定模块62，在所述行驶方向为前进的情况下，通过以下各个单元实现高空作业设备处于下坡工况的判定。
对于所述实际转速获取单元620，可通过转速检测装置90(如图6所示)可采集并发送电机的实际转速，相应地，所述第一工况确定模块62中的实际转速获取单元620接收(即获取)该电机的实际转速。
对于所述目标电流获取单元621，可根据所述电机的目标转速、所述坡度及预设参数对应关系，获取所述电机的驱动器的目标电流。其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系。
如图7所示，驱动器7、8安装在底盘的车头附近，将直流(DC)电转换成交流(AC)电，从而为电机提供电压和频率可调的电源，实现电机的速度控制。具体地，在所述预设参数对应关系为工况特性表的情况下，可在所述工况特性表中查找与所述底盘3相对于水平面的坡度及所述电机的目标转速两者的数值相等的预设坡度及预设转速，从而可获取所查找到的预设坡度及预设转速相对应的目标电流。
对于所述第一工况确定单元622，下坡时由于受到向下的重力分力影响，电机的实际转速会增大(例如，工况四下，实际转速738rpm大于731rpm，且差值大于转速差阈值(例如，5rpm))，并且由于车体没有减震机构，高空作业设备在行驶时实际负载会随震动轻微变动，由此实际电流会出现微小波动。如果实际电流在目标电流附近波动(例如，工况四下，实际电流为17.1A)或远大于目标电流(例如，实际电流为30.3A)，则表明该高空作业设备不处于下坡工况，应该控制目标转速保持不变；如果实际电流远小于目标电流(例如，实际电流为5.1A)，则表明该高空作业设备具有失速的危险，应该立刻控制降低目标转速或停止相应的作业动作。由此，若电机的实际转速大于目标转速且差值大于或等于转速差阈值，以及实际电流小于目标电流且目标电流与实际电流的差值处于电流差范围内(例如，工况四下，为[12.3，16.3]区间)，则可确定高空作业设备处于下坡工况。
上述判定高空作业设备的下坡工况的方法可简称为“转速电流法”。通过“转速电流法”可避免以下的下坡工况误判：在高空作业设备后退的过程中，因车轮悬空在路面上的凹陷处电机转速增大且电流基本保持不变的情况满足下坡工况判据而被确定为下坡工况。
其次，针对现有的“底盘状态法”进行简单的介绍。
如图5所示，所述下坡工况识别装置60还可包括：第二工况确定模块63，用于在所述行驶方向为前进且所述实际坡度为负值的情况下，获取第二工况结果，该第二工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况；以及第三工况确定模块64，用于在所述第一工况结果及所述第二工况结果均表明所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，确定所述高空作业设备处于下坡工况。具体地，若实际坡度为负值，则表明相对于水平面车头低于车尾，由此，在实际坡度为负值且行驶方向为前进的情况下，表明高空作业设备处于下坡状态。
上述“转速电流法”与现有的“底盘状态法”相比，通过目标转速、实际转速以及实际电流获得下坡工况的方式更加及时且更加可靠。原因在于“底盘状态法”采用的倾角传感器通常为惯性元件，其检测角度的变化存在滞后和迟延，而转速和电流信号的滞后和延迟相对小很多。
此外，还可通过“转速电流法”与“底盘状态法”判定高空作业设备均处于下坡状态，此时可综合确定其确实处于下坡工况。与现有技术中的底盘状态法相比，两种方法的结合可及时有效地识别高空作业设备的下坡工况，且测量结果准确性高。
若下一个控制周期的预设控制转速与当前周期的控制转速之间存在差异较大，则该转速突变会引起高空作业设备(尤其是作业平台)的剧烈晃动的现象，由此会严重影响作业平台上的工作人员的生命危险。为了保证从当前转速平滑地过渡到下一个预设控制周期内的预设控制转速，可在本发明一实施例中增设求差模块及平滑处理模块。
所述第一控制装置50可包括：求差模块(未示出)，用于获得所述电机的预设控制转速及所述电机的当前转速之间的差值；以及平滑处理模块(未示出)，用于根据所获取的所述差值，对所述电机的预设控制转速进行平滑处理，以获取所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；以及控制模块(未示出)，用于在所述下一个预设控制周期内，以所获取的所述电机的控制转速控制所述高空作业设备下坡。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，所述平滑处理模块用于所述电机的预设控制转速进行平滑处理可包括：在所获得的所述差值小于预设值的情况下，将所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；或者在所获得的所述差值大于或等于所述预设值的情况下，将由所述电机的当前转速按照预设曲线平滑过渡到所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速。也就是说，若所述差值小于所述预设值，表明转速突变较小，其产生的不良影响可忽略不计；若所述差值大于或等于所述预设值，表明转速突变较大，实际上不可能由当前转速立即变化到下一个预设控制周期内的所述预设控制转速，而是以例如斜坡曲线或S曲线等合理的曲线平滑过渡到所述预设控制转速。
在本发明的上述各个实施例中，因为可由驱动器的(输出)电流(例如实际电流及目标电流)推导为相应的转矩(实际扭矩及目标扭矩)，因此在本发明中，电流与转矩可互换使用。
综上所述，本发明创造性地根据底盘相对于水平面的实际坡度、电机的目标转速、预设参数对应关系及所述电机的驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，并在下一个预设控制周期内，以所述预设控制转速控制所述高空作业设备下坡，由此，本发明无需增设额外的电气元件即可实现下坡速度的安全控制，实现下坡速度控制的成本低且实用性强。
相应地，本发明还提供一种高空作业设备，所述高空作业设备包括所述的下坡速度控制系统。
图6是本发明一实施例提供的空作业设备的结构图。如图6所示，所述高空作业设备可包括：所述速度控制系统70；坡度检测装置80，用于检测所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；转速检测装置90，用于检测所述高空作业设备的电机的实际转速；以及电流检测装置100，用于检测所述电机的驱动器的实际电流。
其中，所述坡度检测装置80可为倾角传感器6，所述转速检测装置90可为图8中的速度传感器15、16，所述电流检测装置100可为图8中的电流传感器17、18。
为了提高高空作业设备的下坡速度控制的可靠性，还可在坡度检测装置、转速检测装置及电流检测装置中至少一者故障的情况下，执行相应的故障处理。由此，所述高空作业设备还可包括：第二控制装置(未示出)，用于在所述坡度检测装置80、所述转速检测装置90和/或所述电流检测装置100故障的情况下，控制所述高空作业设备的电机以预设转速阈值(该阈值比较小)运行或停止运行。
需要说明的是，所述坡度获取装置10、所述目标转速获取装置20、所述电流获取装置30、所述控制转速确定装置40、所述第一控制装置50、下坡工况识别装置60及第二控制装置(未示出)可为单独的部件，也可集成为同一部件(例如，可集成在高空作业设备原有的控制装置14内)。以上述各个装置集成在控制装置14内为例，控制装置14可接收驾驶方向检测开关4、倾角传感器6、控制手柄9、速度选择开关11、电流传感器17、18、速度传感器15、16的信号，并根据所接收的信号对高空作业设备的下坡工况进行判定；以及所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，基于所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，如图8所示。相应地，控制装置14还可根据故障情况对驱动器7、8做出相应的控制操作。
有关本发明提供的高空作业设备的具体细节及益处可参阅上述针对下坡速度控制系统的描述，于此不再赘述。
图9是本发明提供的一种下坡速度控制方法的流程图。所述下坡速度控制方法应用于高空作业设备。如图9所示，所述下坡速度控制方法可包括：步骤S901，获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；步骤S902，获取所述高空作业设备的电机的目标转速；步骤S903，获取所述电机的驱动器的实际电流；步骤S904，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及步骤S905，在所述下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡。
优选地，所述确定所述电机的预设控制转速包括：在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速及所述预设参数对应关系，确定所述电机的驱动器的目标电流；以及比较所述驱动器的所述目标电流及所述实际电流，并根据比较结果确定所述电机的预设控制转速。
优选地，所述根据比较结果确定所述电机的预设控制转速包括：在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值小于或等于预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速为所述电机的预设控制转速；或者在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值大于所述预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速与预设变量的差值为所述电机的预设控制转速，其中，所述预设变量与所述电流差值相关。
优选地，所述下坡速度控制方法还包括：识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况。
优选地，所述识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况包括：行驶方向获取模块，用于获取所述高空作业设备的行驶方向；以及第一工况确定模块，该第一工况确定模块在所述行驶方向为前进的情况下包括：实际转速获取单元，用于获取所述高空作业设备的电机的实际转速；目标电流获取单元，用于根据所述电机的目标转速及所述坡度，获取所述电机的驱动器的目标电流；以及第一工况确定单元，用在所述电机的实际转速与所述电机的目标转速的差值大于或等于转速差阈值，且所述驱动器的目标电流与实际电流的差值处于电流差范围内的情况下，获取第一工况结果，该第一工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况。
优选地，所述识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况还包括：在所述行驶方向为前进且所述坡度为负值的情况下，获取第二工况结果，该第二工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况；以及在所述第一工况结果及所述第二工况结果均表明所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，确定所述高空作业设备处于下坡工况。
优选地，所述控制所述高空作业设备下坡包括：获得所述电机的预设控制转速及所述电机的当前转速之间的差值；以及根据所获取的所述差值，对所述电机的预设控制转速进行平滑处理，以获取所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；在所述下一个预设控制周期内，以所获取的所述电机的控制转速控制所述高空作业设备下坡。
优选地，所述对所述电机的预设控制转速进行平滑处理包括：在所获得的所述差值小于预设值的情况下，将所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；或者在所获得的所述差值大于或等于所述预设值的情况下，将由所述电机的当前转速按照预设曲线平滑过渡到所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速。
有关本发明提供的下坡速度控制方法的具体细节及益处可参阅上述针对下坡速度控制系统的描述，于此不再赘述。
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)

1.一种下坡速度控制系统，其特征在于，应用于高空作业设备，所述下坡速度控制系统包括：
坡度获取装置，用于获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；
目标转速获取装置，用于获取所述高空作业设备的电机的目标转速；
电流获取装置，用于获取所述电机的驱动器的实际电流；
控制转速确定装置，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及
第一控制装置，用于在下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡，
其中，所述控制转速确定装置包括：
目标电流确定模块，用于在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速及所述预设参数对应关系，确定所述电机的驱动器的目标电流；以及
控制转速确定模块，用于比较所述驱动器的所述目标电流及所述实际电流，并根据比较结果确定所述电机的预设控制转速。
2.根据权利要求1所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述控制转速确定模块用于根据比较结果确定所述电机的预设控制转速包括：
在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值小于或等于预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速为所述电机的预设控制转速；或者
在所述驱动器的所述目标电流与所述实际电流的电流差值大于所述预设电流差的情况下，确定所述电机的目标转速与预设变量的差值为所述电机的预设控制转速，其中，所述预设变量与所述电流差值相关。
3.根据权利要求1所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述下坡速度控制系统还包括：
下坡工况识别装置，用于识别所述高空作业设备所处的工况为下坡工况。
4.根据权利要求3所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述下坡工况识别装置包括：
行驶方向获取模块，用于获取所述高空作业设备的行驶方向；以及
第一工况确定模块，该第一工况确定模块在所述行驶方向为前进的情况下包括：
实际转速获取单元，用于获取所述高空作业设备的电机的实际转速；
目标电流获取单元，用于根据所述电机的目标转速及所述实际坡度，获取所述电机的驱动器的目标电流；以及
第一工况确定单元，用在所述电机的实际转速与所述电机的目标转速的差值大于或等于转速差阈值，且所述驱动器的目标电流与实际电流的差值处于电流差范围内的情况下，获取第一工况结果，该第一工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况。
5.根据权利要求4所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述下坡工况识别装置还包括：
第二工况确定模块，用于在所述行驶方向为前进且所述实际坡度为负值的情况下，获取第二工况结果，该第二工况结果表明所述高空作业设备处于下坡工况；以及
第三工况确定模块，用于在所述第一工况结果及所述第二工况结果均表明所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，确定所述高空作业设备处于下坡工况。
6.根据权利要求1所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述第一控制装置包括：
求差模块，用于获得所述电机的预设控制转速及所述电机的当前转速之间的差值；
平滑处理模块，用于根据所获取的所述差值，对所述电机的预设控制转速进行平滑处理，以获取所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；以及
控制模块，用于在所述下一个预设控制周期内，以所获取的所述电机的控制转速控制所述高空作业设备下坡。
7.根据权利要求6所述的下坡速度控制系统，其特征在于，所述平滑处理模块用于所述电机的预设控制转速进行平滑处理包括：
在所获得的所述差值小于预设值的情况下，将所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速；或者
在所获得的所述差值大于或等于所述预设值的情况下，将由所述电机的当前转速按照预设曲线平滑过渡到所述电机的预设控制转速确定为所述下一个预设控制周期内的所述电机的控制转速。
8.一种高空作业设备，其特征在于，所述高空作业设备包括根据上述权利要求1-7中任一项权利要求所述的下坡速度控制系统。
9.根据权利要求8所述的高空作业设备，其特征在于，所述高空作业设备还包括：
坡度检测装置，用于检测所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；
转速检测装置，用于检测所述高空作业设备的电机的实际转速；以及
电流检测装置，用于检测所述电机的驱动器的实际电流。
10.根据权利要求9所述的高空作业设备，其特征在于，所述高空作业设备还包括：
第二控制装置，用于在所述坡度检测装置、所述转速检测装置和/或所述电流检测装置故障的情况下，控制所述高空作业设备的电机以预设转速阈值运行或停止运行。
11.一种下坡速度控制方法，其特征在于，应用于高空作业设备，所述下坡速度控制方法包括：
获取所述高空作业设备的底盘相对于水平面的实际坡度；
获取所述高空作业设备的电机的目标转速；
获取所述电机的驱动器的实际电流；
根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速、预设参数对应关系及所述驱动器的实际电流，确定所述电机的预设控制转速，其中，所述预设参数对应关系为预设坡度、预设转速与预设电流三者之间的对应关系；以及
在下一个预设控制周期内，以所述电机的预设控制转速控制所述高空作业设备下坡，
其中，所述确定所述电机的预设控制转速包括：
在所述高空作业设备处于下坡工况的情况下，根据所述底盘相对于水平面的实际坡度、所述电机的目标转速及所述预设参数对应关系，确定所述电机的驱动器的目标电流；以及
比较所述驱动器的所述目标电流及所述实际电流，并根据比较结果确定所述电机的预设控制转速。
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Applicant after: Hunan Zoomlion intelligent aerial work machinery Co.,Ltd.

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