CN112880813A - 一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置，该臂架固有频率计算方法包括步骤S1：开关信号判断模块实时接收泵车遥控器开关信号和泵送开关信号；步骤S2：所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态；步骤S3：臂架激励模块产生激励信号，使臂架产生臂架运动；步骤S4：信号采集模块采集臂架运动信号；步骤S5：信号处理模块处理所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号，计算获得臂架固有频率。本发明能够实现混凝土泵车操作人员在实际施工过程中对混凝土泵车臂架固有频率的获取，为混凝土泵车操作人员提供参考指标。

Description

一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置
技术领域
本发明涉及建筑工程机械领域，具体地，涉及一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置。
背景技术
当前，在建筑工程领域中，混凝土泵车越来越成为一种主要的工程机械设备。
混凝土泵车主要的作用是将混凝土从混凝土泵车当前所在位置运输到指定的目标位置。混凝土泵车由底盘系统、泵送系统、臂架系统组成。臂架系统由臂架，臂架油缸、臂架连接杆组、固定在臂架上面的混凝土输送管道组成，臂架一般多节，每节臂架上都设有臂架油缸，通过操作控制每节臂架上面的臂架油缸的伸出与缩回，使臂架运动，从而实现末节臂架到达指定目标位置将混凝土运输至目标位置。
由于泵送系统将混凝土泵送至混凝土输送管道中，混凝土在混凝土输送管道中运动到指定目标位置。这个过程使混凝土泵车臂架产生振动，当泵送系统的泵送频率与混凝土泵车臂架固有频率接近或者相同时，混凝土泵车臂架的振动更加剧烈。当前现有的混凝土泵车虽然采用减振技术，能够有效的降低混凝土泵车臂架的振动，但是混凝土泵车的使用工况复杂多变，当混凝土泵车操作人员遇到混凝土泵车泵送系统的泵送频率达到或者接近当前混凝土泵车臂架固有频率时，混凝土泵车臂架将产生过大振动。由于混凝土泵车操作人员缺乏对当前混凝土泵车臂架固有频率数据指标的获取，去调整混凝土泵车泵送系统的泵送参数，使混凝土泵车泵送系统的泵送频率远离此时的混凝土泵车臂架固有频率，从而达到混凝土泵车臂架振动程度的降低。
发明内容
本发明目的是提供一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置，实现混凝土泵车操作人员在实际施工过程中对混凝土泵车臂架固有频率的获取。
为了实现上述目的，本发明提供一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法，该方法包括以下步骤：
S1：开关信号判断模块实时接收泵车遥控器开关信号和泵送开关信号；
S2：所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号为所述设定状态，则进行步骤S3，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号不为所述设定状态，则结束所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法步骤；
S3：臂架激励模块产生激励信号，使臂架产生臂架运动；
S4：信号采集模块采集臂架运动信号；
S5：信号处理模块处理所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号，计算获得臂架固有频率。
进一步的，所述开关信号判断模块实时接收所述泵车遥控器开关信号和所述泵送信号，若所述泵车遥控器开关信号为开启状态且所述泵送信号为关闭状态，则判断为设定状态，否则判断为不为设定状态。
进一步的，所述臂架激励模块为臂架油缸或者泵送油缸，所述激励信号由所述臂架油缸动作一次或者所述泵送油缸动作一次产生。
进一步的，所述信号采集模块为位移传感器、倾角传感器、加速度传感器或者压力传感器中的一种或多种；所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
进一步的，所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法中所述步骤S5中包括：
第一步：按照以下公式(1)，公式(2)，公式(3)，公式(4)，公式(5)计算出Y(t),
W1(0)＝A,W2(0)＝B 公式(1)
Y(t)＝W1(t)*X(t)+W2(t)*X(t-1) 公式(2)
E(t)＝X(t)-Y(t) 公式(3)
W1(t+1)＝W1(t)+2*u*E(t)*X(t) 公式(4)
W2(t+1)＝W2(t)+2*u*E(t)*X(t-1) 公式(5)
其中:
X(t)为t时刻所述臂架运动信号，X(t-1)为t-1时刻所述臂架运动信号，X(t+1)为t+1时刻所述臂架运动信号，Y(t)为经过整频处理后的臂架运动信号，E(t)为误差信号，t为时间，初始值t＝0；u为设定控制因子，用于控制整频收敛速度和稳定性；W1(0)为零时刻的第一整频系数，W1(t)为t时刻的第一整频系数，A为第一设定值；W2(0)为零时刻的第二整频系数，W2(t)为t时刻的第二整频系数，B为第二设定值；
第二步：判断所述Y(t)是否为零，若判断所述Y(t)为零，则进行第三步，若判断所述Y(t)不为零，则进行第四步；
第三步：将m的值增加一，并令T(m)＝t，其中：T(m)为Y(t)等于零的时刻，m为Y(t)等于零的次数，初始值m＝0，
第四步：将t的值增加一；
第五步：判断所述第三步中m是否大于第三设定值，若判断所述第三步中m大于所述第三设定值，则所述混凝土泵车臂架固有频率
Figure BDA0002906268250000031
若判断所述第三步中m没有大于所述第三设定值，则重复到第一步。
本发明还提供一种混凝土泵车臂架固有频率计算装置，该装置包括：用于对泵车遥控器开关信号和泵送开关信号进行实时接收并判断的开关信号判断模块，用于使臂架产生臂架运动的臂架激励模块，用于对臂架运动信号进行采集的信号采集模块，用于对所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号进行处理计算获得混凝土泵车臂架固有频率的信号处理模块，所述信号采集模块与所述信号处理模块相连。
进一步的，所述开关信号判断模块用于实时接收所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号，并判断所述泵送遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，所述设定状态为所述泵送遥控器开关信号为开启状态且所述泵送开关信号为关闭状态。
进一步的，所述臂架激励模块为臂架油缸或者泵送油缸。
进一步的，所述信号采集模块为安装在一节或者多节臂架末端上的位移传感器、倾角传感器、加速度传感器一种或多种，或者为安装在一节或者多节臂架油缸上的压力传感器；所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
采用本发明提供的混凝土泵车臂架固有频率计算方法、混凝土泵车臂架固有频率计算装置，能够实现在混凝土泵车施工过程中实时的获取混凝土泵车臂架固有频率，为混凝土泵车操作人员提供参考指标。
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示出了混凝土泵车臂架结构图；
图2示出了根据本发明的混凝土泵车臂架固有频率计算装置的框图；
图3示出了根据本发明的混凝土泵车臂架固有频率计算方法的流程图；
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2示出了根据本发明的实施方式的混凝土泵车臂架固有频率计算装置的框图，该混凝土泵车臂架固有频率计算装置包括用于对泵车遥控器开关信号和泵送开关信号进行实时接收并判断的开关信号判断模块201，用于使臂架产生臂架运动的臂架激励模块202，用于对臂架运动信号进行采集的信号采集模块203，用于对所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号进行处理计算获得臂架固有频率的信号处理模块204，所述信号采集模块203与信号处理模块204相连。
在根据本发明的一种优选实施例中，所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号由混凝土泵车的电控柜中控制器获取，通过以指令代码、电流信号或者电压信号的方式传输到所述开关信号判断模块201，所述控制器对混凝土泵车的泵送系统和臂架系统具有控制作用，所述控制器对混凝土泵车的泵送系统和臂架系统具有控制作用对于本领域的技术人员是公知的。
一种优选实施例中，所述开关信号判断模块201实时接收所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号，并判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，所述设定状态为所述泵车遥控器开关信号为开启状态和所述泵送开关信号为关闭状态。
一种优选实施例中，所述臂架激励模块202为混凝土泵车臂架油缸或者泵送油缸，所述开关信号判断模块将判断结果通过指令代码、电流信号或者电压信号传输到所述控制器中，所述控制器控制臂架激励模块202产生激励信号使臂架产生臂架运动，所述臂架激励模块为臂架油缸或者泵送油缸，所述激励信号由所述臂架油缸动作一次或者所述泵送油缸动作一次产生。
一种优选实施例中，所述信号采集模块203为安装在一节或者多节臂架末端上的位移传感器、倾角传感器、加速度传感器一种或多种，或者为安装在一节或者多节臂架油缸上的压力传感器，所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
一种优选实施例中，所述信号处理模块204处理所述信号采集模块203采集的所述臂架运动信号，所述信号采集模块203的输出端连接到所述信号处理模块204的输入端。
本实施例还提供一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法，下面结合图3来描述根据本发明的一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法，该混凝土泵车臂架固有频率计算方法包括以下步骤：
S1：开关信号判断模块实时接收泵车遥控器开关信号和泵送开关信号；
S2：所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号为所述设定状态，则进行步骤S3，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号不为所述设定状态，则结束所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法步骤；
S3：臂架激励模块产生激励信号，使臂架产生臂架运动；
S4：信号采集模块采集臂架运动信号；
S5：信号处理模块处理所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号，计算获得臂架固有频率。
一种优选实施例中，在步骤S2中所述设定状态为所述泵车遥控器开关信号为开启状态且所述泵送开关信号为关闭状态，当所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号为所述设定状态，则执行步骤S3；当所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号不为所述设定状态，则结束所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法步骤。
一种优选实施例中，在步骤S3中所述信号采集模块为位移传感器、倾角传感器、加速度传感器或者压力传感器的一种或多种，所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
一种优选实施例中，所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法中所述步骤S5中包括：
第一步：按照以下公式(1)，公式(2)，公式(3)，公式(4)，公式(5)计算出Y(t),
W1(0)＝A,W2(0)＝B 公式(1)
Y(t)＝W1(t)*X(t)+W2(t)*X(t-1) 公式(2)
E(t)＝X(t)-Y(t) 公式(3)
W1(t+1)＝W1(t)+2*u*E(t)*X(t) 公式(4)
W2(t+1)＝W2(t)+2*u*E(t)*X(t-1) 公式(5)
其中:
X(t)为t时刻所述臂架运动信号，X(t-1)为t-1时刻所述臂架运动信号，X(t+1)为t+1时刻所述臂架运动信号，Y(t)为经过整频处理后的臂架运动信号，E(t)为误差信号，t为时间，初始值t＝0；u为设定控制因子，用于控制整频收敛速度和稳定性；W1(0)为零时刻的第一整频系数，W1(t)为t时刻的第一整频系数，A为第一设定值；W2(0)为零时刻的第二整频系数，W2(t)为t时刻的第二整频系数，B为第二设定值,所述设定控制因子、所述第一设定值、所述第二设定值由信号处理知识而设定；
第二步：判断所述Y(t)是否为零，若判断所述Y(t)为零，则进行第三步，若判断所述Y(t)不为零，则进行第四步；
第三步：将m的值增加一，并令T(m)＝t，其中：T(m)为Y(t)等于零的时刻，m为Y(t)等于零的次数，初始值m＝0，
第四步：将t的值增加一；
第五步：判断所述第三步中m是否大于第三设定值，若判断所述第三步中m大于所述第三设定值，则所述混凝土泵车臂架固有频率
Figure BDA0002906268250000061
若判断所述第三步中m没有大于所述第三设定值，则重复到第一步，所述第三设定值由振动知识而设定。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法，该混凝土泵车包括底盘系统、泵送系统和臂架系统，其特征在于：所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法包括以下步骤：
S1：开关信号判断模块实时接收泵车遥控器开关信号和泵送开关信号；
S2：所述开关信号判断模块判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号为所述设定状态，则进行步骤S3，若判断所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号不为所述设定状态，则结束所述混凝土泵车臂架固有频率计算方法步骤；
S3：臂架激励模块产生激励信号，使臂架产生臂架运动；
S4：信号采集模块采集臂架运动信号；
S5：信号处理模块处理所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号，计算获得臂架固有频率。
2.根据权利要求1所述的混凝土泵车臂架固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤S2中所述设定状态为所述泵车遥控器开关信号为开启状态且所述泵送开关信号为关闭状态。
3.根据权利要求1所述的混凝土泵车臂架固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤S3中所述臂架激励模块为臂架油缸或者泵送油缸，所述激励信号由所述臂架油缸动作一次或者所述泵送油缸动作一次产生。
4.根据权利要求1所诉的混凝土泵车臂架固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤S4中所述信号采集模块为位移传感器、倾角传感器、加速度传感器、或者压力传感器的一种或多种；所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的混凝土泵车臂架固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤S5中包括：
第一步：按照以下公式(1)，公式(2)，公式(3)，公式(4)，公式(5)计算出Y(t),
W1(0)＝A,W2(0)＝B 公式(1)
Y(t)＝W1(t)*X(t)+W2(t)*X(t-1) 公式(2)
E(t)＝X(t)-Y(t) 公式(3)
W1(t+1)＝W1(t)+2*u*E(t)*X(t) 公式(4)
W2(t+1)＝W2(t)+2*u*E(t)*X(t-1) 公式(5)
其中:
X(t)为t时刻所述臂架运动信号，X(t-1)为t-1时刻所述臂架运动信号，X(t+1)为t+1时刻所述臂架运动信号，Y(t)为经过整频处理后的臂架运动信号，E(t)为误差信号，t为时间，初始值t＝0；u为设定控制因子，用于控制整频收敛速度和稳定性；W1(0)为零时刻的第一整频系数，W1(t)为t时刻的第一整频系数，A为第一设定值；W2(0)为零时刻的第二整频系数，W2(t)为t时刻的第二整频系数，B为第二设定值；
第二步：判断所述Y(t)是否为零，若判断所述Y(t)为零，则进行第三步，若判断所述Y(t)不为零，则进行第四步；
第三步：将m的值增加一，并令T(m)＝t，其中：T(m)为Y(t)等于零的时刻，m为Y(t)等于零的次数，初始值m＝0；
第四步：将t的值增加一；
第五步：判断所述第三步中m是否大于第三设定值，若判断所述第三步中m大于所述第三设定值，则所述混凝土泵车臂架固有频率
Figure FDA0002906268240000021
若判断所述第三步中m没有大于所述第三设定值，则重复到第一步。
6.一种混凝土泵车臂架固有频率计算装置，该混凝土泵车包括底盘系统、泵送系统和臂架系统，其特征在于：所述混凝土泵车臂架固有频率计算装置包括用于对泵车遥控器开关信号和泵送开关信号进行实时接收并判断的开关信号判断模块，用于使臂架产生臂架运动的臂架激励模块，用于对臂架运动信号进行采集的信号采集模块，用于对所述信号采集模块采集的所述臂架运动信号进行处理计算获得混凝土泵车臂架固有频率的信号处理模块，所述信号采集模块与所述信号处理模块相连。
7.根据权利要求6所述的一种混凝土泵车臂架固有频率计算装置，其特征在于：
所述的开关信号判断模块用于实时接收所述泵车遥控器开关信号和所述泵送开关信号，并判断所述泵送遥控器开关信号和所述泵送开关信号是否为设定状态，所述设定状态为泵车遥控器开关信号为开启状态且泵送开关信号为关闭状态。
8.根据权利要求6所述的一种混凝土泵车臂架固有频率计算装置，其特征在于：
所述的臂架激励模块为臂架油缸或者泵送油缸。
9.根据权利要求6所述的一种混凝土泵车臂架固有频率计算装置，其特征在于：所述的信号采集模块为安装在一节或者多节臂架末端上的位移传感器、倾角传感器、加速度传感器一种或多种，或者为安装在一节或者多节臂架油缸上的压力传感器；所述臂架运动信号为臂架位移、臂架角度、臂架加速度或者臂架油缸压力的一种或多种。
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徐昶: "汽轮机叶片振动状态监测的实验研究", 《中国优秀硕士论文全文数据库 工程科技II辑》 *

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Assignee: SHANGHAI HAIXI INDUSTRIAL COMMUNICATION EQUIPMENT Co.,Ltd.

Assignor: CHANGSHA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980038462

Denomination of invention: A Method and Device for Calculating the Natural Frequency of the Arm Frame of a Concrete Pump Truck

Granted publication date: 20230602

License type: Exclusive License

Record date: 20230724

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