CN202677093U - 臂架的振动控制装置、系统及具有臂架的工程机械 - Google Patents

Abstract

公开一种臂架的振动控制装置、系统及具有臂架的工程机械。在该装置中，臂架包括顺次连接的多段臂节，每段臂节设置有通过伸长或收缩来控制臂节的动作的臂节油缸，振动控制装置与至少一段臂节的臂节油缸连接，振动控制装置包括依次连接的：接收表示至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送臂节状态信号的信号接收单元；包括存储有臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库、根据接收自信号接收单元的臂节状态信号从动态特性参数数据库中提取对应的动态特性参数、通过臂节状态信号和提取的动态特性参数计算臂节控制参数、并发送臂节控制参数的信号处理单元；根据接收自信号处理单元的臂节控制参数输出至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元。

Description

臂架的振动控制装置、系统及具有臂架的工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架的振动控制装置、一种臂架的振动控制系统、以及具有臂架的工程机械。 

背景技术

具有臂架结构的工程机械是一种常用的机械设备，其臂架的使用寿命和维护成本不仅受限于生产、制造质量，更严重的受限于工作强度和所受振动。尤其是工作时的振动，会给臂架带来持续性的影响，降低臂架的机械性能，降低臂架的疲劳寿命，且这种损害不易发现。严重时影响使用质量，甚至危及施工安全。因此，在此类具有臂架结构的工程机械的使用中，对臂架的振动控制至关重要。 

现有技术中有涉及臂架的振动控制装置，但或因控制时间长，或因控制精度差，难以满足工程要求。 

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种工作稳定，控制更加精确的臂架的振动控制装置、臂架的振动控制系统、以及具有臂架的工程机械，以解决上述现有技术中存在的问题。 

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种臂架的振动控制装置，臂架包括顺次连接的多段臂节，每段臂节设置有通过伸长或收缩来控制臂节的动作的臂节油缸，振动控制装置与至少一段臂节的臂节油缸连接，振动控制装置包括依次连接的以下单元：实时接收表示至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送臂节状态信号的信号接收单 元；包括存储有臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库、根据自信号接收单元接收到的臂节状态信号从动态特性参数数据库中提取对应的动态特性参数、通过臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送臂节控制参数的信号处理单元；根据接收自信号处理单元的臂节控制参数输出至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元。 

进一步地，信号接收单元与信号处理单元之间还连接有如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动收敛，则信号处理单元按照与当前的臂节控制参数的调整方向相同的方向对臂节控制参数进行计算；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动发散，则信号处理单元按照与当前的臂节控制参数的调整方向相反的方向对臂节控制参数进行计算的振动收敛判断单元。 

进一步地，信号接收单元与信号处理单元之间还连接有预先设置表征臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对振动烈度值与振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至信号处理单元的阈值比较单元。 

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种臂架的振动控制系统，臂架包括顺次连接的多段臂节，每段臂节设置有通过伸长或收缩来控制臂节的动作的臂节油缸，振动控制系统包括：实时监测至少一段臂节的状态、并输出表示至少一段臂节的状态的臂节状态信号的状态监测装置；以及振动控制装置，该振动控制装置与状态监测装置和至少一段臂节的臂节油缸连接，包括依次连接的以下单元：接收表示至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并将臂节状态信号的信号接收单元；包括存储有臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库、根据自信号接收单元接收到的臂节状态信号从动态特性参数数据库中提取对应的动态特性参数、通过臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送臂节控制参数的信号处理单元；根据接收自信号处理单元的臂节控制参数输出至少一段臂节的臂节控制信号的信号发 送单元。 

进一步地，信号接收单元与信号处理单元之间还连接有如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动收敛，则信号处理单元按照与当前的臂节控制参数的调整方向相同的方向对臂节控制参数进行计算；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动发散，则信号处理单元按照与当前的臂节控制参数的调整方向相反的方向对臂节控制参数进行计算的振动收敛判断单元。 

进一步地，信号接收单元与信号处理单元之间还连接有预先设置表征臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对振动烈度值与振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至信号处理单元的阈值比较单元。 

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种具有臂架的工程机械，臂架包括顺次连接的多段臂节，每段臂节设置有通过伸长或收缩来控制臂节的动作的臂节油缸，工程机械还包括上述的臂架的振动控制系统，该振动控制系统中的振动控制装置与至少一段臂节的臂节油缸连接。 

采用本实用新型提供的臂架的振动控制装置以及振动控制系统，能够实现对一段或多段臂节进行实时监控，精确反映臂架的当前整体振动情况。并且由于还建立了存储有臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库，所述动态特性参数可以是实验测定的经验值，由于实验是模拟工况条件进行的，实验结果排除了环境等其他因素的影响，获得的动态特性参数值不存在偏差，因此通过实验得到的动态特性参数能够使臂节控制信号的计算得到的结果更精确，并且利用由实验测定的经验值参与臂节控制信号的计算也能够使计算更加迅速，从而提高整个振动控制过程的速度。所述动态特性参数也可以是根据实际使用工况设定的参数值，而根据实际使用工况来设定动态特性参数，也能减小计算得到的臂节控制参数的偏差，使振动控制过程更结合具体工况，使振动控制效果更加突出。因此，通过将实时监控结果与动态特性参 数结合产生的臂节控制信号更加精确，能够更精确地对臂节的振动进行控制。 

本实用新型提供的具有臂架的工程机械由于包括上述的臂架的振动控制系统，使得对其臂架的控制更加精确，工作更加稳定。 

本实用新型的其他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实用新型的进一步理解，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实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中： 

图1示出了臂架的结构图； 

图2示出了根据本实用新型的臂架的振动控制装置的一个实施方式框图； 

图3示出了根据本实用新型的臂架的振动控制装置的一个实施方式框图； 

图4示出了根据本实用新型的臂架的振动控制系统的一个实施方式框图； 

图5为图4所示的振动控制系统的具体实现方式框图； 

图6示出了通过实验测定动态特性参数时的振动收敛过程示意图；以及 

图7是使用本实用新型提供的臂架的振动控制装置的振动控制效果时间历程图。 

附图标记说明 

1转台  10臂架 

201第一臂节  202第二臂节  203第三臂节 

204第四臂节  205第五臂节  301第一臂节油缸 

302第二臂节油缸  303第三臂节油缸304第四臂节油缸 

305第五臂节油缸  401第一传感器组402第二传感器组 

403第三传感器组  404第四传感器组405第五传感器组。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。 

工程机械的臂架可通过臂节的伸展来延伸作业面，可以用于不适合人员进入的施工区域。为扩展施工使用面积、以及便于操作和移动，通常在臂架底部设置与臂架连接的转台。所述臂架通常由3-6段臂节组成，各臂节顺次连接（例如，铰接），每段臂节设置有臂节油缸，通过控制与每段臂节对应的臂节油缸的伸长或收缩来控制臂节的动作，工程机械的臂架及臂节控制原理为本领域技术人员所公知。本实用新型以5段臂节为例，用于说明本实用新型提供的臂架的振动控制装置、系统以及具有臂架的工程机械，需要注意的是，并不表示本实用新型只适用于具有5段臂节的臂架。 

图1示出了臂架的结构图。如图1所示，臂架10连接转台1、臂架10包括：第一臂节201、第二臂节202、第三臂节203、第四臂节204、第五臂节205、第一臂节油缸301、第二臂节油缸302、第三臂节油缸303、第四臂节油缸304、以及第五臂节油缸305。上述结构中，臂架由5段臂节组成，各段臂节顺次连接。 

下面参考图2对本实用新型提供的臂架的振动控制装置120进行说明。图2示出了根据本实用新型的臂架的振动控制装置120的一个实施方式框 图。如图2所示，一种臂架的振动控制装置120，所述臂架包括顺次连接的多段臂节，每段所述臂节设置有通过伸长或收缩来控制所述臂节的动作的臂节油缸，所述振动控制装置120与至少一段臂节的臂节油缸连接，其特征在于，所述振动控制装置120包括依次连接的以下单元：实时接收表示所述至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送所述臂节状态信号的信号接收单元122；包括存储有所述臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库128、根据接收自所述信号接收单元122的臂节状态信号从所述动态特性参数数据库128中提取对应的动态特性参数、通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送所述臂节控制参数的信号处理单元124；根据接收自所述信号处理单元124的臂节控制参数输出所述至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元126。 

采用本实用新型提供的振动控制装置，能够实现对臂架的一段或多段臂节进行实时监控，可以根据当前一段或多段臂节的实际振动情况提取预先存储或设定的对应的动态特性参数，并通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数以生成对所述一段或多段臂节的臂节控制信号，使对整个臂架的振动控制更为精确。 

图3示出了根据本实用新型的臂架的振动控制装置的一个实施方式框图。如图3所示，优选地，振动控制装置120中还包括振动收敛判断单元130连接在信号接收单元122与信号处理单元124之间，对臂架进行振动收敛判断，即对振动效果进行评价；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动收敛（例如，振动减小），则信号处理单元（124）按照与当前的臂节控制参数的调整方向相同的方向对臂节控制参数进行计算；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动发散（例如，振动放大），则信号处理单元（124）按照与当前的臂节控制参数的调整方向相反的方向对臂节控制参数进行计算的。通过反馈，从状态监测装置100实时获取振动状态信号，振动控制装置120可 以进行振动的收敛判断，实现对整个臂架的振动向减小方向的控制，并不断优化调整效果，使振动控制更加稳定、准确。此外，为了增强振动控制的可控性，振动控制装置120中还包括连接在信号接收单元122与信号处理单元124之间的阈值比较单元132，预先设置表征臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对振动烈度值与振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至信号处理单元124的。阈值比较单元132可以预先设置振动烈度的烈度门限值（或阈值）。可以在实时控制条件下，在每个采样循环内对采集到的臂节的状态信号进行在线时域和频域分析，生成振动烈度值，来评价臂架的整体振动烈度。 

本实用新型的技术方案，在信号处理单元124中建立了臂节的动态特性参数数据库128，该动态特性参数数据库128中存储有臂节的动态特性参数，所述动态特性参数可以是根据实验测定的经验值，也可以是根据实际使用工况设定的参数值，所述动态特性参数可以以数据表的形式存储在动态特性参数数据库128中，由于实验是模拟工况条件进行的，实验结果排除了环境等其他因素的影响，获得的动态特性参数值不存在偏差，因此通过实验得到的动态特性参数能够使臂节控制信号的计算得到的结果更精确，并且利用由实验测定的经验值参与臂节控制信号的计算也能够使计算更加迅速，从而提高整个振动控制过程的速度。所述动态特性参数也可以是根据实际使用工况设定的参数值，而根据实际使用工况来设定动态特性参数，也能减小计算得到的臂节控制参数的偏差，使振动控制过程更结合具体工况，使振动控制效果更加突出。本实用新型通过对臂节实时监控得到的臂节状态信号和动态特性参数来计算臂节控制参数，以产生臂节控制信号。通过将产生的臂节控制信号输出到与臂节对应的臂节油缸，可以控制臂节油缸的伸长或收缩，进而实现对臂节的振动进行精确控制。优选地，本实用新型的振动控制装置120的信号接收单元122用于实时接收表示各段臂节的状态的臂节状态信号，通过 各段臂节的臂节状态信号以及对应的动态特性参数来计算各段臂节的臂节控制参数，由此输出各段臂节的臂节控制信号，以实现对整个臂架的整体振动控制，进一步提高振动控制的快速性、准确性。 

在上述实施方式中，实时接收的表示至少一段臂节的状态的臂节状态信号可以由一个或多个传感器组提供，优选为通过在臂架上设置多个传感器组来实现。以图1中的臂架为例，如图1所示，5个传感器组（401、402、403、404、405）可以被分别设置于臂架的第一臂节201、第二臂节202、第三臂节203、第四臂节204、第五臂节205上，用来对上述各个臂节的状态进行实时监控。作为举例，每个传感器组可以被设置在每一臂节的远端靠近铰点处。每个传感器组中可包括：振动传感器和姿态传感器，产生的状态信号可包括：振动信号和姿态信号。振动传感器可以是常用的速度传感器或加速度传感器，在每个传感器组中的振动传感器数量可以是两个，并且相互正交设置。而姿态传感器可以是角度传感器。 

根据本实用新型的技术方案，所述臂节状态信号至少包括臂节振动信号和臂节姿态信号，所述动态特性参数是根据所述臂节状态信号中的臂节姿态信号来提取的。 

根据本实用新型的技术方案，所述信号处理单元124用于根据接收到的臂节状态信号从所述动态特性参数数据库128中提取对应的动态特性参数、通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数。信号处理单元124根据预先设置的程序来计算臂节控制参数，信号处理单元124中存储有自寻优振动控制算法，该算法表示为：i（t）=f（S1（t），...,Sn（t）,C（t））；其中，i（t）为所述臂节控制参数，S1（t），...,Sn（t）为所述至少一段臂节的臂节振动信号，C（t）为与所述至少一段臂节的臂节姿态信号对应的动态特性参数。 

以上述具有5段臂节的臂架为例，该算法表示为：i（t）=f（S1（t）,S2 （t）,S3（t）,S4（t）,S5（t）,C（t）），其中i（t）为信号处理单元124计算出的臂节控制参数（例如，控制向量），f表示参数S1（t）-S5（t）,C（t）与i（t）的映射关系，S1（t）-S5（t）分别为臂架上的第一传感器组至第五传感器组（401、402、403、404、405）输出的臂节振动信号，C（t）为从臂节的动态特性参数数据库128中与所述5段臂节的臂节姿态信号对应的动态特性参数。 

以下对根据本实用新型的振动控制装置的工作过程进行说明。首先进行初始化设置。例如，在初始化设置时，可以预先设置表征所述臂节振动强度的振动烈度阈值。然后，在实时控制条件下，采集臂节的臂节状态信号，并对接收到的臂节状态信号进行在线时域和频域分析，生成振动烈度值，以确定臂架的整体振动烈度。对当前臂架的整体振动烈度值与振动烈度阈值进行比较。如果当前振动烈度值小于设定的烈度门限值，则可以选择结束控制过程或者继续对臂节的状态信号进行采集；而如果当前振动烈度值大于设定的烈度门限值，则从动态特性参数数据库128中提取动态特性参数并根据控制策略i（t）=f（S1（t）,S2（t）,S3（t）,S4（t）,S5（t）,C（t）），计算并输出控制向量i（t），通过控制向量i（t）对所述臂节进行振动控制（例如向振动减小的方向或向振动放大的方向）。接着对受控后的臂架的整体振动进行振动收敛判断，其中，如果判断振动收敛（例如，振动减小），则振动控制单元继续对控制参数进行正向寻优（正向就是与当前的控制参数的调整方向相同，即，如果当前的控制参数小于之前的控制参数时振动减小，那么使控制参数减小的方向为正向；如果当前的控制参数大于之前的控制参数时振动减小，那么使控制参数增大的方向为正向）；如果判断振动发散（例如，振动放大），则振动控制单元对控制参数进行反向寻优（反向就是与当前的参数的调整方向相反，即，如果当前的控制参数小于之前的控制参数时振动放大，那么使控制参数增大的方向为反向；如果当前的控制参数大于之前的控 制参数时振动放大，那么使控制参数减小的方向为反向）。需要说明的是，本实施方式中使用增大或减小仅仅是出于解释说明目的，本实用新型公开的上述过程能够适用相反或相对应的所有可能的运算方式，例如，指数运算与对数运算、正弦与余弦、取整与取余等等。整个控制过程持续到臂架整体振动烈度小于预先设定的门限值为止，结束此次臂架的振动控制。通过上述过程，能够实现振动的控制，使振动向减小方向准确控制。同时，通过将分析得出的振动烈度与预先设定的门限值进行比较，工程人员可以根据工程实际情况以及设备情况，通过对烈度门限值进行设置来实现对振动控制过程的控制。因此，本实用新型提供的臂架的振动控制装置不仅能够快速准确地对臂架的振动进行控制，而且可以根据实际需要进行控制设定，具有很好的实用性和推广价值。 

根据发明人在针对实际工况下的臂架进行实验测试得到，理想工况下本臂架的振动控制装置可以使得臂架整体振动同时消减90%以上。图7是使用本实用新型提供的臂架的振动控制装置的振动控制效果时间历程图。其中，在图7中位于中部波形为开启本臂架的振动控制装置时的振动波形，两端部分为未开启本臂架的振动控制装置时的振动波形。如图7所示，横轴为时间（单位为s），纵轴为能够从一个方面反映臂架振动情况的臂架末端位移量（单位为mm）。对于试验用5臂节工程机械来说，水平姿态下其一阶谐振频率为0.33Hz。谐振频率下的振动控制最能说明该臂架的振动控制装置的有效性。从图7所示的振动控制效果时间历程图中可以看出，开启本臂架的振动控制装置后臂架振动收敛在90%以上。 

下面参考图6对实验模拟测定动态特性参数的过程进行说明。图6示出了通过实验测定动态特性参数时的振动收敛过程示意图。图6中，纵轴表示单位化振幅，横轴为时间轴（单位：S）。实验测定动态特性参数可以在模拟实际工况的情况下进行。通过模拟实际工况，获得臂节的状态信号（如，振 动幅度、振动频率、臂节姿态等）；将获得到的状态信号引入上述自寻优振动控制算法：i（t）=f（S1（t），...,Sn（t）,C（t））并设置参数C（t）的值；计算得到臂节控制参数i（t）并利用该臂节控制参数i（t）对臂节进行控制；然后对受控后臂节的振动情况进行判断，如果判断振动收敛（例如，振动减小），则记录当前参数C（t）的值并继续对控制参数进行正向寻优（正向就是与当前的控制参数的调整方向相同）；如果判断振动发散（例如，振动放大），则对控制参数进行反向寻优（反向就是与当前的参数的调整方向相反）；继续上述过程，直到振动收敛到目标范围，同时将此时的参数C（t）的值作为动态特性参数值存入动态特性参数数据库128。通过实验可以看出，振动收敛的时间与初始设置的参数C（t）有关，并且如果初始参数C（t）根据动态特性参数数据库128来设置，会极大地提高收敛速度。例如，在关注频段内的某一离散频率点（如，谐振频率点）处进行实验，以确定当前姿态该频率点处臂节的动态特性参数。如设置C（t）初始值取值（0.52mm/mA，-46.8°），其中0.52mm/mA为臂节的输出稳态幅值/输入稳态幅值，-46.8°为臂节的输出信号（如，振动信号）相对输入信号（如，臂节控制信号）的滞后相位角度，通过对受控后臂节的振动情况进行收敛判断，通过上述的自寻优振动控制算法，经过实时的调整和反馈，振动会自动收敛到目标范围，最终得到动态特性参数C（t）的一组最优值（0.67mm/mA，-43.4°）。 

采用本实用新型提供的振动控制装置120，能够实现对臂架的一段或多段臂节进行实时监控，可以根据当前一段或多段臂节的实际振动情况提取预先存储或设定的对应的动态特性参数，并通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数以生成对所述一段或多段臂节的臂节控制信号，使对整个臂架的振动控制更为快速、精确。 

图4示出了根据本实用新型的臂架的振动控制系统的一个实施方式框图。图4中示出的振动控制系统中包括图2示出的振动控制装置120，具体 地，该振动控制系统包括：实时监测至少一段臂节的状态、并输出表示所述至少一段臂节的状态的臂节状态信号的状态监测装置100；以及振动控制装置120，该振动控制装置120与所述状态监测装置100和所述至少一段臂节的臂节油缸连接，所述振动控制装置120包括依次连接的以下单元：接收表示所述至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送所述臂节状态信号的信号接收单元122；包括存储有所述臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库128、根据接收自所述信号接收单元122的臂节状态信号从所述动态特性参数数据库128中提取对应的动态特性参数、通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送所述臂节控制参数的信号处理单元124；根据接收自所述信号处理单元124的臂节控制参数输出所述至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元126。臂节油缸可以根据臂节控制信号伸长或收缩来控制臂节的动作以达到减小臂架振动的目的。 

采用本实用新型提供的振动控制装置120，能够实现对臂架的一段或多段臂节进行实时监控，可以根据当前一段或多段臂节的实际振动情况提取预先存储或设定的对应的动态特性参数，并通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数以生成对所述一段或多段臂节的臂节控制信号，使对整个臂架的振动控制更为快速、精确。 

以下参考图5对根据本实用新型的臂架的振动控制系统进行详细说明。图5为图4所示的振动控制系统的具体实现方式，所述振动控制系统还包括：信号预处理装置110，连接在状态监测装置100与振动控制装置120之间，用于对状态监测装置100的状态信号进行放大、滤波等处理，然后将处理后的信号输出至振动控制装置120；信号调理装置，连接在振动控制装置120与臂节油缸之间，用于对振动控制装置120输出的信号i（t）进行功率放大等处理，然后向各臂节的臂节油缸输出模拟控制向量I（t）；此外，还可对振动控制系统进行闭环反馈控制，具体实现方式可以是：振动控制装置120 中还包括振动收敛判断单元130连接在信号接收单元122与信号处理单元124之间，对臂架进行振动收敛判断，即对振动效果进行评价；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动收敛（例如，振动减小），则信号处理单元（124）按照与当前的臂节控制参数的调整方向相同的方向对臂节控制参数进行计算；如果接收到的臂节状态信号表明该臂节振动发散（例如，振动放大），则信号处理单元（124）按照与当前的臂节控制参数的调整方向相反的方向对臂节控制参数进行计算的。通过反馈，从状态监测装置100实时获取振动状态信号，振动控制装置120可以进行振动的收敛判断，实现对整个臂架的振动向减小方向的控制，并不断优化调整效果，使振动控制更加稳定、准确。 

此外，为了增强振动控制的可控性，振动控制装置120中还包括连接在信号接收单元122与信号处理单元124之间的阈值比较单元132，预先设置表征臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对振动烈度值与振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至信号处理单元124的。阈值比较单元132可以预先设置振动烈度的烈度门限值（或阈值）。可以在实时控制条件下，在每个采样循环内对采集到的臂节的状态信号进行在线时域和频域分析，生成振动烈度值，来评价臂架的整体振动烈度。以5段臂节为例，对当前臂架的整体振动烈度值与振动烈度阈值进行比较。如果当前振动烈度值小于设定的烈度门限值，则可以选择结束控制过程或者继续对臂节的状态信号进行采集；而如果当前振动烈度值大于设定的烈度门限值，则从动态特性参数数据库128中提取动态特性参数并根据控制策略i（t）=f（S1（t）,S2（t）,S3（t）,S4（t）,S5（t）,C（t）），计算并放大输出模拟控制向量I（t）。优选地，根据本实用新型的臂架的振动控制系统的信号调理装置输出的模拟控制向量I（t）为0mA-2000mA。可以由振动收敛判断单元130对受控后的臂架整体振动进行 振动收敛判断，如果振动收敛，就继续对控制参数进行正向自寻优；如果振动发散，就对控制参数进行反向自寻优，整个控制过程持续到臂架整体振动烈度小于门限值为止，系统结束此次臂架主动振动控制。通过在系统中引入烈度门限值，可以实现对振动控制系统的控制。从而，工程人员可以根据工程实际情况以及设备情况，通过对阈值比较单元132中的烈度门限值进行设置来实现对振动控制系统的控制。 

根据发明人实测，采用自寻优振动控制算法，实时调用臂架的动态特性参数进行控制调整，使得该臂架的振动控制系统对臂架振动的控制响应时间在1s以内，系统鲁棒性和适应性强，工作更稳定。采用本实用新型公开的臂架的振动控制系统，臂架在0-0.5Hz的激励频率范围内，理想工况下可消减各臂节90%以上的振动量，且系统稳定可靠。此外，由于采用控制装置进行控制，算法和相关的外围设备容易调整和扩展。 

本实用新型还提供了一种具有臂架的工程机械，臂架包括顺次连接的多段臂节，每段臂节设置有臂节油缸，臂节油缸通过伸长或收缩来控制臂节的动作，工程机械还包括上述的臂架的振动控制装置120或振动控制系统，该振动控制系统中的振动控制装置120与至少一段臂节的臂节油缸连接，用于输出至少一段臂节的臂节控制信号到臂节油缸。 

具有臂架的工程机械是一种应用广泛的工程设备，可通过在可移动平台（例如，载重车辆）或其他施工平台上安装臂架来制造。而通过本实用新型，可以在不改变现有工程机械的结构的条件下，将本实用新型提供的臂架的振动控制装置或系统设置于工程机械上。达到延长机械使用寿命，减小使用维护成本的效果，适用性广泛。 

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实 用新型的保护范围。 

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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。 

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。 

Claims (5)

1.一种臂架的振动控制装置（120），所述臂架包括顺次连接的多段臂节，每段所述臂节设置有通过伸长或收缩来控制所述臂节的动作的臂节油缸，所述振动控制装置（120）与至少一段臂节的臂节油缸连接，其特征在于，所述振动控制装置（120）包括依次连接的以下单元：

实时接收表示所述至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送所述臂节状态信号的信号接收单元（122）；

包括存储有所述臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库（128）、根据接收自所述信号接收单元（122）的臂节状态信号从所述动态特性参数数据库（128）中提取对应的动态特性参数、通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送所述臂节控制参数的信号处理单元（124）；

根据接收自所述信号处理单元（124）的臂节控制参数输出所述至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元（126）。

2.根据权利要求1所述的振动控制装置（120），其特征在于，所述信号接收单元（122）与所述信号处理单元（124）之间还连接有预先设置表征所述臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到所述臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对所述振动烈度值与所述振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至所述信号处理单元（124）的阈值比较单元（132）。

3.一种臂架的振动控制系统，所述臂架包括顺次连接的多段臂节，每段所述臂节设置有通过伸长或收缩来控制所述臂节的动作的臂节油缸，其特征在于，所述振动控制系统包括：

实时监测至少一段臂节的状态、并输出表示所述至少一段臂节的状态的 臂节状态信号的状态监测装置（100）；以及

振动控制装置（120），该振动控制装置（120）与所述状态监测装置（100）和所述至少一段臂节的臂节油缸连接，所述振动控制装置（120）包括依次连接的以下单元：

接收表示所述至少一段臂节的状态的臂节状态信号、并发送所述臂节状态信号的信号接收单元（122）；

包括存储有所述臂节的动态特性参数的动态特性参数数据库（128）、根据接收自所述信号接收单元（122）的臂节状态信号从所述动态特性参数数据库（128）中提取对应的动态特性参数、通过所述臂节状态信号和所提取的动态特性参数来计算臂节控制参数、并发送所述臂节控制参数的信号处理单元（124）；

根据接收自所述信号处理单元（124）的臂节控制参数输出所述至少一段臂节的臂节控制信号的信号发送单元（126）。

4.根据权利要求3所述的振动控制系统，其特征在于，所述信号接收单元（122）与所述信号处理单元（124）之间还连接有预先设置表征所述臂节振动强度的振动烈度阈值、在接收到所述臂节状态信号之后，根据接收到的臂节状态信号生成振动烈度值、以及对所述振动烈度值与所述振动烈度阈值进行比较并将比较结果发送至所述信号处理单元（124）的阈值比较单元（132）。

5.一种具有臂架的工程机械，所述臂架包括顺次连接的多段臂节，每段所述臂节设置有通过伸长或收缩来控制所述臂节的动作的臂节油缸，其特征在于，所述工程机械还包括权利要求3至4中任一项权利要求所述的臂架的振动控制系统，该振动控制系统中的振动控制装置（120）与至少一段臂节的所述臂节油缸连接。 

Images