DE112020006563T5

DE112020006563T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Schwingung eines Auslegers und Technikmaschinerie

Info

Publication number: DE112020006563T5
Application number: DE112020006563.4T
Authority: DE
Inventors: Xiaodong Xu; Lei Xu; Guoliang Zhang; Yong Zhang
Original assignee: Xuzhou Construction Machinery Group Co Ltd XCMG; XCMG Fire Fighting Safety Equipment Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Construction Machinery Group Co Ltd XCMG; XCMG Fire Fighting Safety Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2021142826A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Schwingung eines Auslegers, eine Technikmaschine und ein computerlesbares Steuermedium. Das Verfahren zum Steuern der Schwingung eines Auslegers umfasst: Erfassen eines ersten Eingangssignals eines Griffs; Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses eines Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist; Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung eines hydraulischen Stellglieds; Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet von Technikmaschinerie, und insbesondere ein Auslegerschwingungssteuerverfahren, ein Gerät, eine Technikmaschine und ein computerlesbares Speichermedium.
STAND DER TECHNIK
Der Drehleiterfeuerwehrwagen ist ein Feuerwehrhubfahrzeug mit Brandbekämpfungs- sowie Rettungsfunktionen und ist hauptsächlich durch schnelle Handlungsfähigkeit und effiziente Rettungsleistung gekennzeichnet. Der Ausleger (auch Leiterrahmen genannt) als die Hauptlagerkomponente weist die Kennzeichen geringen Gewichts und niedriger Starrheit auf. Bei einem Drehleiterfeuerwehrwagen, der dem Erfinder bekannt ist, kann der Ausleger, nachdem eine Bedienungsperson den Ausleger zum Anhalten seiner Bewegung betätigt hat, aufgrund seiner strukturellen Flexibilität über einen Zeitraum hinweg mit großer Amplitude und auf niedriger Frequenz schwingen.
Je länger der Ausleger des Drehleiterfeuerwehrwagens ist, desto deutlicher ist die Schwingung.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Auslegerschwingungssteuerverfahren vorgesehen, umfassend:

Erfassen eines ersten Eingangssignals eines Griffs;
Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist;
Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds;
Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.

In manchen Ausführungsformen ist das erste Eingangssignal ein erstes Öffnungsprozentsatzsignal und das zweite Eingangssignal ein zweites Öffnungsprozentsatzsignal; und
wobei das Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignal umfasst:

Falten des ersten Öffnungsprozentsatzsignals mit einer Pulssequenz eines Eingangsformers mit spezifizierter Unempfindlichkeit (SI-Eingangsformer) zum Erfassen des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals,
wobei die Amplitude und Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers gemäß einer Empfindlichkeitskurve des SI-Eingangsformers und einer Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers bestimmt werden.

In manchen Ausführungsformen lautet die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers: $V (ω, ξ) = e^{- ξω t_{n}} \sqrt{C {(ω, ξ)}^{2} + S {(ω, ξ)}^{2}}$
in dieser Gleichung, $C (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} cos (ω_{d} t_{i})$
$S (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} cos (ω_{d} t_{i})$
wobei ω eine Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ ein Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist, V(ω,ξ) die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers ist, A_i die Amplitude der Pulssequenz ist, t_i die Zeitverzögerung der Pulssequenz ist, n eine Anzahl von Pulsen ist und $ω_{d} = ω \sqrt{1 - ξ^{2}} .$
. In manchen Ausführungsformen lauten Abhängigkeitsgleichungen der Pulssequenz des SI-Eingangsformers: ${\begin{array}{l} V (ω_{l0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{h0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{m}, ξ) = 0 \\ V (ω_{l}, ξ) = V_{tol} \\ V (ω_{h}, ξ) = V_{tol} \\ \frac{\partial V (ω_{l}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \frac{\partial V (ω_{h}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \sum_{i = 1}^{4} A_{i} = 1 \end{array}$
wobei ω die Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist, V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist und A_i die Amplitude der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist, ω_m, ω_10, ω_h0, ω₁ und ω_h anwendbare Basisfrequenz, minimale anwendbare Frequenz, maximale anwendbare Frequenz, Frequenz, die einer ersten Amplitude entspricht, bzw. Frequenz, die einer zweiten Amplitude entspricht, des SI-Eingangsformers sind.
In manchen Ausführungsformen ist das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ^=0, und die Lösung des SI-Eingangsformers ist: $[\begin{matrix} t_{i} \\ A_{i} \end{matrix}] = [\begin{array}{l} 0 & \frac{T}{2} & T & \frac{3T}{2} \\ \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{6K - 3 K^{2} - 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} \end{array}]$
$K = \sqrt[3]{V_{tol}^{2} (\sqrt{1 - V_{tol}^{2}} + 1)}$
wobei V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist, A_i die Amplitude der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist, ti die Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist und T eine Schwingungsperiode des Auslegers ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Auslegerschwingungssteuersystem ferner:

vor dem Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal,
Bestimmen einer Schwingungsperiode des Auslegers gemäß der Länge des Auslegers und einer entsprechenden Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers.

In manchen Ausführungsformen umfasst das Erfassen des ersten Eingangssignals:

Erfassen eines Öffnungsänderungssignals des Griffs; und
Erfassen des ersten Öffnungsprozentsatzsignals gemäß dem Öffnungsänderungssignal.

In manchen Ausführungsformen umfasst das Erfassen des ersten Eingangssignals ferner:

Puffern des ersten Öffnungsprozentsatzsignals.

In manchen Ausführungsformen wird das erste Eingangssignal zum Steuern des Auslegers zum Wippen benutzt, und das hydraulische Stellglied ist ein Wippzylinder; und
wobei eine Maximalströmung des Wippzylinders gemäß dem folgenden funktionalen Zusammenhang erfasst wird: $Q = A \cdot \frac{absin α}{\sqrt{a^{2} + b^{2} - 2 abcos α}} \cdot \frac{v_{max_cage}}{x_{ladder_lenght}}$
wobei Q eine Strömung des Wippzylinders ist, A ein Aktionsbereich des Öls im Wippzylinder ist, a ein Abstand von einem Gelenkpunkt an einem Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt an einem proximalen Ende des Auslegers ist, b ein Abstand von einem Gelenkpunkt am anderen Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt am proximalen Ende des Auslegers ist, α ein Winkel zwischen a und b ist, v_max__cage eine maximale zulässige Lineargeschwindigkeit eines distalen Ende des Auslegers ist und x_{1adder_length} die Länge des Auslegers ist.
In manchen Ausführungsformen wird das erste Eingangssignal zum Steuern des Auslegers zum Drehen benutzt, und das hydraulische Stellglied ist ein hydraulischer Drehmotor.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Bestimmen des Strömungsbedarfssignals:

Bestimmen des Strömungsbedarfssignals gemäß dem Produkt des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals und der maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds.

Gemäß einem anderen Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung vorgesehen, umfassend:

eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Eingangssignal von einem Griff;
eine Formungseinheit zum Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erhalten eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist;
eine erste Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds;
eine zweite Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und
eine Steuereinheit zum Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.

einen Speicher; und
einen Prozessor, der an den Speicher gekoppelt ist, wobei der Prozessor zum Ausführen des Auslegerschwingungssteuerverfahrens, das in jeglicher der vorstehenden technischen Lösungen beschrieben ist, basierend auf Anweisungen, welche im Speicher gespeichert sind, konfiguriert ist.

Gemäß wiederum einem anderen Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches, wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Auslegerschwingungssteuerverfahren, das in jeglicher der vorstehenden technischen Lösungen beschrieben ist, implementiert.
Gemäß wiederum einem anderen Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist eine Technikmaschine vorgesehen, umfassend: einen Ausleger und eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung der vorstehenden technischen Lösung.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Technikmaschine einen Drehleiterfeuerwehrwagen oder einen Auslegerkran.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen, die in dieser Spezifizierung eingegliedert sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar und dienen, zusammen mit der Beschreibung, der Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
Die vorliegende Offenbarung geht aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor; es zeigen:

1a ein Ablaufdiagramm eines Auslegerschwingungssteuerverfahrens gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
1b ein schematisches Diagramm des Prinzips der Auslegerschwingungssteuerung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 ein schematisches Diagramm einer Empfindlichkeitskurve eines SI-Eingangsformers in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3 ein schematisches Diagramm des Prinzips des Ausführens von Eingangsformung auf ein erstes Eingangssignal in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
4 ein schematisches Diagramm von Schwingung, die auf Auslegerwippen hin erzeugt wird;
5 ein schematisches Diagramm des Prinzips von Strömungsausgleich für ein Strömungssteuerventil in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
6a ein Vergleichsdiagramm eines ersten Eingangssignals und eines zweiten Eingangssignals in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
6b ein Vergleichsdiagramm einer Restschwingungskurve des Auslegers, ohne Schwingungssteuermaßnahmen zu treffen, und einer Restschwingungskurve des Auslegers, wenn das Schwingungssteuerverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung übernommen wird;
7 ein Blockdiagramm einer Auslegerschwingungssteuervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
8 ein Blockdiagramm einer Auslegerschwingungssteuervorrichtung gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
9 ein Blockdiagramm eines Computersystems von einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Es versteht sich, dass die Abmessungen der verschiedenen Teile, die in den Zeichnungen gezeigt sind, nicht maßstabsgetreu sind. Zudem sind dieselben oder ähnliche Bezugszeichen zum Bezeichnen derselben oder ähnlicher Komponenten verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden nun verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Die folgende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ist tatsächlich lediglich veranschaulichend und keineswegs als eine Einschränkung der vorliegenden Offenbarung, ihrer Anwendung oder Benutzung beabsichtigt. Die vorliegende Offenbarung kann in zahlreichen verschiedenen Formen implementiert werden, ohne Einschränkung auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen sind vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Anwendungsbereich der Offenbarung dem Fachmann vollständig übermittelt. Es ist zu beachten, dass, sofern nicht anders angegeben, relative Anordnung von Komponenten und Schritten, Materialzusammensetzung, numerische Ausdrücke und numerische Werte, die in diesen Ausführungen dargelegt sind, als lediglich veranschaulichend und nicht als Einschränkung auszulegen sind.
Sofern nicht anders definiert, haben alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) dieselbe Bedeutung wie sie gewöhnlich vom Durchschnittsfachmann auf dem Fachgebiet verstanden werden, zu dem beispielhafte Ausführungsformen gemäß Prinzipien von erfinderischen Konzepten gehören. Es versteht sich außerdem, dass Begriffe, die in Allzweckwörterbüchern definiert sind, als eine Bedeutung aufweisend auszulegen sind, die mit der Bedeutung im Kontext des Stands der Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn auszulegen sind, sofern hierin nicht ausdrücklich definiert.
Techniken, Verfahren und Vorrichtungen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, könnten nicht detailliert beschrieben sein, sondern diese Techniken, Verfahren und Vorrichtungen sind, wo angemessen, als Teil der Spezifikation zu betrachten.
Für einen Drehleiterfeuerwehrwagen, der dem Erfinder bekannt ist, ist das Prinzip der Auslegerschwingungssteuerung wie folgt: nach dem Empfangen eines Öffnungsänderungssignals vom Griff verlangsamt die Steuerung des Fahrzeugs die Bewegung des Auslegers, um die Beschleunigung der Auslegerbewegung zu verringern, wodurch die Schwingung verringert wird, welche durch die Geschwindigkeitsänderung des Auslegers erzeugt wird. Dieses Schwingungssteuerverfahren weist nur dann eine bessere Schwingungssteuerwirkung auf, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegers niedrig ist oder der Ausleger kurz ist. Im Falle einer hohen Geschwindigkeit des Auslegers oder eines langen Auslegers muss, um die ideale Schwingungssteuerwirkung zu erzielen, die Geschwindigkeit des Auslegers sehr langsam geändert werden, d.h. die Beschleunigung des Auslegers wird derart gesteuert, dass sie ausreichend niedrig ist. Dieses Steuerverfahren benötigt eine lange Zeit zum Steuern der Schwingung, und der Ausleger weist immer noch eine verhältnismäßig große Bewegung in der Frühphase, nachdem der Griff gelöst wurde, auf. Daher ist die Positionierungsgenauigkeit des Auslegers, der durch den Griff betätigt wird, gering, wodurch die Rettungseffizienz beeinträchtigt ist.
Für einen anderen Drehleiterfeuerwehrwagen, der dem Erfinder bekannt ist, und unter der Annahme der Schwingung, die durch das Anhalten einer Wippbewegung verursacht ist, als Beispiel, ist das Prinzip der Auslegerschwingungssteuerung wie folgt: wenn der Ausleger schwingt, wird eine Druckänderung des Wippzylinders durch einen Öldrucksensor, der am Öleinlass des Wippzylinders angebracht ist, erkannt, oder es wird eine Verschiebungsänderung am distalen Ende des Auslegers durch ein Gyroskop, das am distalen Ende des Auslegers angebracht ist, erkannt; eine Steuerung des Fahrzeugs gibt ein Schwingungssteuersignal für den Wippzylinder gemäß dem Erkennungssignal des Öldrucksensors oder dem Erkennungssignal des Gyroskops aus, sodass der Wippzylinder Schwingung erzeugt, die der Schwingungsrichtung des Auslegers entgegengesetzt ist, um den Zweck des Verhinderns der Schwingung des Auslegers zu erzielen.
Das Schwingungssteuerverfahren dieses Drehleiterfeuerwehrwagens weist die folgenden technischen Mängel auf: die Schwingungsperiode des Auslegers muss gemäß der Periode des Erkennungssignals des Öldrucksensors oder des Gyroskops bestimmt werden, sodass eine Schwingungssteuerkraft auf den Wippzylinder ausgeübt werden kann. Es wird jedoch zumindest ein Viertel der Erkennungssignalperiode zum Bestimmen der Schwingungsperiode des Auslegers benötigt, und daher weist dieses Schwingungssteuerverfahren keine Verhinderungswirkung auf die erste Schwingung mit der größten Amplitude und dem größten Schaden auf. Zudem hat die Reibung zwischen der Kolbenstange und der Zylindertrommel einen gewissen Einfluss auf den Druck des Wippzylinders, und die Signalübertragung zwischen dem Gyroskop am distalen Ende des Auslegers und der Steuerung weist außerdem eine gewisse Verzögerung auf. Diese Faktoren machen es dem System unmöglich, Schwingungssteuerkraft rechtzeitig auf den Wippzylinder auszuüben, wodurch die Schwingungssteuergenauigkeit gering ist und die Schwingungssteuerwirkung nicht ideal ist. Zudem erhöht die Einführung von Apparaturen, wie etwa dem Öldrucksensor oder Gyroskop, außerdem die Systemkosten und -komplexität und kann die Stabilität des Systems beeinträchtigen.
Zum Lösen des obigen technischen Problems sehen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslegerschwingungssteuerung, eine Technikmaschine und ein computerlesbares Speichermedium vor.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sehen ein Auslegerschwingungssteuerverfahren vor, das zum Verhindern, in einem gewissen Ausmaß, der Restschwingung benutzt wird, welche durch die Flexibilität seiner eigenen Struktur verursacht wird, wenn der Ausleger der Auslegertechnikmaschine Tätigkeiten wie etwa Wippen oder Drehen ausführt. Die spezifische Art der Auslegertechnikmaschine ist nicht eingeschränkt, sie kann beispielsweise ein Drehleiterfeuerwehrwagen oder ein Auslegerkran sein. In den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezieht sich, für eine Auslegertechnikmaschine, das distale Ende des Auslegers auf das Ende, das weiter von der Bedienungskabine der Technikmaschine entfernt ist, und entsprechend bezieht sich das proximale Ende des Auslegers auf das Ende, das näher an der Bedienungskabine der Technikmaschine liegt.
Wie in 1a gezeigt, umfasst das Auslegerschwingungssteuerverfahren die folgenden Schritte S1 bis S5.
In Schritt S1 wird ein erstes Eingangssignal eines Griffs erfasst.
Eine Bedienungsperson steuert die Aktion des Auslegers durch Betätigen eines Griffs, wie etwa Steuern des Auslegers zum Wippen oder Drehen. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das erste Eingangssignal ein erstes Öffnungsprozentsatzsignal, und der Schritt S1 umfasst:

Erfassen eines Öffnungsänderungssignals des Griffs; und
Erfassen des ersten Öffnungsprozentsatzsignals des Griffs gemäß dem Öffnungsänderungssignal des Griffs. Wobei das Öffnungsänderungssignal des Griffs beispielsweise ein Öffnungswinkeländerungssignal des Griffs ist.

In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Schritt S1 ferner: Puffern des ersten Öffnungsprozentsatzsignals des Griffs. Beispielsweise wird das erste Öffnungsprozentsatzsignal in einen Datenpufferbereich in der Steuerung in Zeitsequenz geschrieben. Das gepufferte erste Öfffnungsprozentsatzsignal wird in einem nachfolgenden Schritt Eingangsformung unterzogen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1a wird in Schritt S2 Eingangsformung auf das erste Eingangssignal ausgeführt, um ein zweites Eingangssignal zu erfassen, wobei das zweite Eingangssignal zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers benutzt wird, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das erste Eingangssignal ein erstes Öffnungsprozentsatzsignal, das zweite Eingangssignal ein zweites Öffnungsprozentsatzsignal, und der Schritt S2 umfasst: Falten des ersten Öffnungsprozentsatzsignals mit einer Pulssequenz eines Eingangsformers mit spezifizierter Unempfindlichkeit (kurz: SI-Eingangsformer) zum Erfassen des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals, wobei eine Amplitude und Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers gemäß einer Empfindlichkeitskurve des SI-Eingangsformers und einer Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers bestimmt werden.
Die Empfindlichkeitskurve des SI-Eingangsformers ist in 2 gezeigt, wobei: die horizontale Achse die Schwingungsfrequenz darstellt, dargestellt durch ω; die vertikale Achse das Restschwingungsamplitudenverhältnis darstellt, d.h. das Verhältnis der Schwingungsamplitude nach der Schwingungsverhinderung zur Schwingungsamplitude des Auslegers, wenn keine Schwingungssteuermaßnahmen getroffen werden, ausgedrückt als Prozentsatz. Wie aus der Figur ersichtlich, kann der SI-Eingangsformer, wenn die Schwingungsfrequenz nicht geringer als ω₁₀ und nicht größer als ω_h0 ist, das Restschwingungsamplitudenverhältnis unterhalb einer Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle begrenzen. Die Auswahl des SI-Eingangsformers weist eine gute Toleranz für Fehler bei der Eingangsschwingungsfrequenz des Auslegers auf, wodurch die Robustheit der Schwingungssteuerung des Auslegers verbessert sein kann, wobei sich die Robustheit auf das Kennzeichen eines Steuersystems bezieht, das zum Beibehalten von einigen anderen Leistungskennzeichen unter gewissen Parameterstörungen imstande ist.
Die Restschwingung des Auslegers unter einer Reihe von Pulsanregungen ohne Schwingungssteuermaßnahmen ist auf ein Schwingungssystem zweiter Ordnung vereinfacht, und die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion kann ausgedrückt sein als: $V (ω, ξ) = e^{- ξω t_{n}} \sqrt{C {(ω, ξ)}^{2} + S {(ω, ξ)}^{2}}$
in dieser Gleichung, $C (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} cos (ω_{d} t_{i})$
$S (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} sin (ω_{d} t_{i})$
wobei ω eine Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ ein Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist, V(ω,ξ) die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers ist, A_i die Amplitude der Pulsfrequenz ist, t_i die Zeitverzögerung der Pulssequenz ist, n eine Anzahl von Pulsen ist und $ω_{d} = ω \sqrt{1 - ξ^{2}} .$
Gemäß der obigen Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion und der Empfindlichkeitskurve des SI-Eingangsformers können Abhängigkeitsgleichungen der Pulssequenz des SI-Eingangsformers wie folgt erhalten werden: ${\begin{array}{l} V (ω_{l0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{h0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{m}, ξ) = 0 \\ V (ω_{l}, ξ) = V_{tol} \\ V (ω_{h}, ξ) = V_{tol} \\ \frac{\partial V (ω_{l}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \frac{\partial V (ω_{h}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \sum_{i = 1}^{4} A_{i} = 1 \end{array}$
wobei ω die Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist, V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist und A_i die Amplitude der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist, ω_m, (ω₁₀, ω_h0, ω₁ und ω_h anwendbare Basisfrequenz, minimale anwendbare Frequenz, maximale anwendbare Frequenz, Frequenz, die einer ersten Amplitude entspricht, bzw. Frequenz, die einer zweiten Amplitude entspricht, des SI-Eingangsformers sind.
In manchen Ausführungsformen werden unter der Voraussetzung, dass das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ^=0 ist, die obigen Abhängigkeitsgleichungen zum Erhalten einer Lösung für den SI-Eingangsformer wie folgt gelöst: $[\begin{matrix} t_{i} \\ A_{i} \end{matrix}] = [\begin{array}{l} 0 & \frac{T}{2} & T & \frac{3T}{2} \\ \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{6K - 3 K^{2} - 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} \end{array}]$
$K = \sqrt[3]{V_{tol}^{2} (\sqrt{1 - V_{tol}^{2}} + 1)}$
wobei V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist, A_i die Amplitude der Pulsfrequenz des SI-Eingangsformers ist, ti die Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist und T eine Schwingungsperiode des Auslegers ist.
Die Schwingungsperiode ist seine inhärente Eigenschaft, die mit der Länge des Auslegers in Beziehung steht, und ist für unterschiedliche Ausdehnungslängen des Auslegers verschieden. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Auslegerschwingungssteuerverfahren ferner: vor dem Schritt S2, Bestimmen der Schwingungsperiode des Auslegers gemäß der Länge des Auslegers und einer entsprechenden Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers. Die entsprechende Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers kann im Voraus in der Steuerung gespeichert werden. Die entsprechende Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers kann gemäß einem Modalsimulationsberechnungsverfahren erhalten werden.
In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die entsprechende Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers außerdem analytisch durch ein theoretisches Modell berechnet werden. In wiederum anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Bewegungssensor am distalen Ende des Auslegers angebracht oder ein Öldrucksensor am Öleinlass des Wippzylinders angebracht. Der Ausleger wird künstlich zur Schwingung erregt, um ein Zeitbereichsschwingungssignal des Auslegers vom obigen Sensor zu erhalten. Dann wird das Zeitbereichsschwingungssignal Fourier-Analyse und -Transformation unterzogen, um ein Frequenzbereichsschwingungssignal zu erhalten. Ein Maximalwert der Frequenz wird als die Schwingungsperiode des Auslegers auf der aktuellen Länge angenommen, und dann wird die entsprechende Beziehung zwischen der Auslegerlänge und der Auslegerschwingungsperiode gemäß Werten der Schwingungsperiode des Auslegers auf verschiedenen Längen erhalten.
Zum Vereinfachen der Berechnung und Verbessern der Berechnungseffizienz wird in den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Schwingung des Auslegers als ein ungedämpftes Schwingungssystem zweiter Ordnung vereinfacht. In manchen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann außerdem Amplitudendämpfungsinformation, wenn keine Schwingungssteuermaßnahmen getroffen sind, erkannt werden. Das Schwingungsdämpfungsverhältnis ξ des Auslegers kann gemäß der Amplitudendämpfungsinformation bestimmt und dann in die obigen Abhängigkeitsgleichungen des SI-Eingangsformers eingesetzt werden, um eine korrigierte Gleichungslösung zu erhalten.
Die Lösung des SI-Eingangsformers umfasst vier Pulse, entsprechend jeweils den Amplituden A₁ bis A4, und der Intervall zwischen benachbarten Pulsen beträgt das 0,5-Fache der Auslegerschwingungsperiode (0,5T). Wie in 3 gezeigt, wird nach dem Erhalten der Lösung des SI-Eingangsformers das erste Öffnungsprozentsatzsignal mit einer Pulssequenz des SI-Eingangsformers gefaltet, um das zweite Öffnungsprozentsatzsignal zu erhalten. Das bedeutet, dass das erste Öffnungsprozentsatzsignal u der Reihe nach gemäß einer Verzögerung des 0,5-Fachen der Auslegerschwingungsperiode (0,5T) mit den vier Pulsamplituden (A1 bis A4) multipliziert wird und dann zum Erhalten des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals Q_shaped summiert wird, wobei T=f (x_ladder__length) die Korrespondenzfunktion zwischen der Auslegerlänge x_ladder__length und der Auslegerschwingungsperiode T ist.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird das erste Öffnungsprozentsatzsignal in einem Datenpufferbereich der Steuerung gepuffert. Signaldaten von zumindest dem 1,5-Fachen der Auslegerschwingungsperiode (1,5T) können im Datenpufferbereich zur Faltung mit der Pulssequenz des SI-Eingangsformers gespeichert werden.
Es ist beachtenswert, dass in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung der Former nicht auf einen SI-Eingangsformer beschränkt ist und andere anwendbare Eingangsformer ebenfalls zum Zweck des Erzielens eines Gleichgewichts zwischen Systemrobustheit und Reaktionsanforderungen benutzt werden können.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1a wird in Schritt S3 ein Strömungsbedarfssignal eines hydraulischen Stellglieds gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung eines hydraulischen Stellglieds zum Betreiben der Aktion des Auslegers bestimmt.
Wie in 4 gezeigt, und unter Annahme eines Drehleiterfeuerwehrwagens als Beispiel, werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskorbs am distalen Ende des Auslegers 1 während der Bewegung des Auslegers 1 zu groß ist, Sicherheitsrisiken und Unannehmlichkeiten für die Rettungskräfte im Arbeitskorb 3 verursacht. Daher ist es notwendig, die Strömung des hydraulischen Stellglieds (wie etwa des Wippzylinders 2), das die Aktion des Auslegers 1 antreibt, zu begrenzen, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3 innerhalb eines annehmbaren Bereichs zu beschränken. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das zweite Eingangssignal ein zweites Öffnungsprozentsatzsignal, und der obige Schritt S3 ist beispielsweise Bestimmen des Strömungsbedarfssignals Q_demand (t) gemäß einem Produkt des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals Q_shaped(t) und der maximalen Strömung Q_max des hydraulischen Stellglieds.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird das erste Eingangssignal des Griffs zum Steuern des Auslegers zum Wippen benutzt. Das hydraulische Stellglied ist ein Wippzylinder, und die maximale Strömung Q_max des hydraulischen Stellglieds ist die maximale Strömung des Wippzylinders.
Die Formel für die Strömung des Wippzylinders lautet: $Q = A * \frac{dL}{dt}$
wobei Q Strömung des Wippzylinders ist, A Aktionsbereich von Öl im Wippzylinder ist und dL/dt von der Länge des Wippzylinders bezüglich Zeit abgeleitet ist.
Die maximale Strömung Q_max kann durch Annehmen des Maximalwerts der Strömung Q des Wippzylinders erhalten werden. Unter Bezugnahme auf die geometrische Beziehung, die in 4 gezeigt ist, kann die Strömung Q des Wippzylinders 2 gemäß dem folgenden relationalen Ausdruck berechnet werden: $Q = A \cdot \frac{absin α}{\sqrt{a^{2} + b^{2} - 2 abcos α}} \cdot \frac{v_{max_cage}}{x_{ladder_lenght}}$
Wobei a ein Abstand von einem Gelenkpunkt an einem Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt an einem proximalen Ende des Auslegers ist, b ein Abstand von einem Gelenkpunkt am anderen Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt am proximalen Ende des Auslegers ist, α ein Winkel zwischen a und b ist, _{Vmax_cage} maximale zulässige Lineargeschwindigkeit eines distalen Endes des Auslegers ist und x_{ladder_length} die Länge des Auslegers ist.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das erste Eingangssignal außerdem zum Steuern zum Drehen des Auslegers benutzt werden, und das hydraulische Stellglied ist ein hydraulischer Drehmotor. Wenn ein hydraulischer Drehmotor als das hydraulische Stellglied benutzt wird, ist die oben beschriebene maximale Strömung Q_max ein fester Wert.
Da die Strömung des hydraulischen Stellglieds innerhalb eines annehmbaren Bereichs beschränkt ist, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskorbs innerhalb eines annehmbaren Bereichs beschränkt, wodurch die Sicherheit von Rettungskräften im Arbeitskorb gewährleistet ist und die durch die Aktion des Auslegers verursachten Unannehmlichkeiten verringert sind.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1a wird in Schritt S4 ein Eingangsspannungssignal eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion bestimmt, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist.
Die Tätigkeit des hydraulischen Stellglieds wird durch ein Strömungssteuerventil gesteuert. Das Strömungssteuerventil ist beispielsweise ein Hydraulikventil. Da die Strömungseigenschaftskurve des Strömungssteuerventils nichtlinear ist, wird, um die lineare Abbildung zwischen dem Strömungsbedarfssignal Q_demand und der Ausgangsströmung Q_real des Strömungssteuerventils zu verwirklichen, wodurch die Amplitudenverschiebung der Strömungssignals, das durch das Strömungssteuerventil ausgegeben wird, verringert oder sogar vermieden wird, um eine bessere Schwingungssteuerwirkung zu erzielen, in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Ausgleichsrechnung auf das Strömungssignal, das durch das Strömungssteuerventil ausgegeben wird, ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 5 wird in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Eingangsspannungssignal U_valve des Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal Q_demand und einer Strömungsausgleichsfunktion u=f^-1(Q) bestimmt. D.h., das Strömungsbedarfssignal Q_demand wird in die Strömungsausgleichsfunktion u=f^-1(Q) eingesetzt, um das Eingangsspannungssignal U_valve zu erhalten, wobei die Strömungsausgleichsfunktion u=f^-1(Q) die Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion Q=f(u) des Strömungssteuerventils ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird das Strömungssteuerventil in Schritt S5 zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal U_valve gesteuert. Das Prinzip der Auslegerschwingungssteuerung gemäß der obigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 1b gezeigt.
Wie in 6a und 6b gezeigt, ist 6a ein Vergleichsdiagramm eines ersten Eingangssignals und eines zweiten Eingangssignals in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und 6b ist ein Vergleichsdiagramm einer Restschwingungskurve des Auslegers, ohne Schwingungssteuermaßnahmen zu treffen, und einer Restschwingungskurve des Auslegers, wenn das Schwingungssteuerverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung übernommen wird. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass nach dem Übernehmen des Schwingungssteuerverfahrens der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Restschwingungsamplitude des Auslegers nicht offensichtlich ist, sodass keine Anfälligkeit dafür besteht, die Schwingung des Auslegers zu fühlen.
Der SI-Eingangsformer, der in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung benutzt wird, umfasst vier Pulse, wobei die Zeitverzögerung des letzten Pulses 1,5T beträgt, was weitaus weniger als die Abklingzeit ist, die für Restschwingung des Auslegers ohne Ausführen von Schwingungssteuermaßnahmen erforderlich ist. Daher ist die Rechtzeitigkeit der Schwingungssteuerung besser. Zudem ist aus der Figur außerdem ersichtlich, dass selbst dann, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des ersten Eingangssignals nahe jener eines Stufensignals liegt, immer noch eine bessere Schwingungssteuerwirkung erzielt werden kann.
Das Auslegerschwingungssteuerverfahren, das durch die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, gehört zu einem aktiven Schwingungssteuerverfahren. Durch Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erhalten eines zweiten Eingangssignals und Steuern der Aktion des Auslegers unter Benutzung des zweiten Eingangssignals kann ein Restschwingungsamplitudenverhältnis des Auslegers derart begrenzt werden, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist. Im Vergleich mit dem Stand der Technik, der dem Erfinder bekannt ist, können die Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Schwingungssteuerung auf zeitgerechtere, akkuratere und präzisere Art und Weise erzielen.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung setzen einen SI-Eingangsformer ein, der eine gute Toleranz für Fehler in der Eingangsschwingungsfrequenz des Auslegers aufweist und daher die Robustheit der Schwingungssteuerung verbessern kann. Der SI-Eingangsformer kann Eingangsformung auf das erste Eingangssignal aus dem ersten Puls ausführen und die Schwingung des Auslegers steuern, bevor sie die erste Schwingungsamplitude erreicht. Daher hat er eine bessere Hemmwirkung auf die erste Amplitude der stärksten Auslegerschwingung.
Zudem können, im Vergleich mit dem Stand der Technik, der dem Erfinder bekannt ist, bei der Lösung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die obigen günstigen Auswirkungen erzielt werden, ohne Hardwareeinrichtungen, wie etwa Sensoren, hinzuzufügen. Dadurch werden die physikalische Struktur des ursprünglichen Systems und seine Arbeitsstabilität nicht beeinträchtigt und die Hardwarekosten nicht erhöht.
Wie in 7 gezeigt, sehen manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ferner eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung vor, umfassend:

eine Erfassungseinheit 71 zum Erfassen eines ersten Eingangssignals eines Griffs;
eine Formungseinheit 72 zum Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erhalten eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist;
eine erste Bestimmungseinheit 73 zum Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds;
eine zweite Bestimmungseinheit 74 zum Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und
eine Steuereinheit 75 zum Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.

Gleicherweise können mit der Auslegerschwingungssteuervorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ähnliche günstige Auswirkungen wie die oben beschriebenen erzielt werden, welche hierin nicht detailliert beschrieben werden.
Wie in 8 gezeigt, sehen manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ferner eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung vor, umfassend: einen Speicher 83 und einen Prozessor 84, der an den Speicher 83 gekoppelt ist, wobei der Prozessor 84 dazu konfiguriert ist, das Auslegerschwingungssteuerverfahren, das in jeglicher der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben ist, basierend auf Anweisungen auszuführen, die im Speicher 83 gespeichert sind.
Es versteht sich, dass jeder Schritt im Auslegerschwingungssteuerverfahren durch einen Prozessor implementiert werden kann und in jeglichem von Software, Hardware, Firmware oder einer Kombination implementiert werden kann.
Zusätzlich zum Auslegerschwingungssteuerverfahren und zur Vorrichtung, die oben beschrieben sind, können die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung außerdem die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das auf einem oder mehr nichtflüchtigen Speichermedien implementiert ist, welche Computerprogrammanweisungen enthalten. Daher sehen manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ferner ein computerlesbares Speichermedium vor, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches, wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Auslegerschwingungssteuerverfahren implementiert, das in jeglicher der vorstehenden technischen Lösungen beschrieben ist.
9 zeigt ein Strukturdiagramm eines Computersystems gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in 9 gezeigt, kann das Computersystem in der Form eines Allzweckrechengeräts sein, und das Computersystem kann zum Implementieren des Auslegerschwingungssteuerverfahrens der vorstehenden Ausführungsformen benutzt werden. Das Computersystem kann einen Speicher 91, einen Prozessor 92 und einen Bus 90, der verschiedene Systemkomponenten verbindet, umfassen.
Der Speicher 91 kann beispielsweise einen Systemspeicher, ein nichtflüchtiges Speichermedium und dergleichen umfassen. Der Systemspeicher speichert beispielsweise ein Betriebssystem, Anwendungsprogramme, einen Bootloader (Boot Loader) und andere Programme. Der Systemspeicher kann ein flüchtiges Speichermedium umfassen, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder Cache-Speicher. Das nichtflüchtige Speichermedium speichert beispielsweise Anweisungen zum Ausführen einer entsprechenden Ausführungsform des oben beschriebenen Auslegerschwingungssteuerverfahrens. Das nichtflüchtige Speichermedium umfasst u.a. einen Magnetplattenspeicher, optischen Speicher, Flash-Speicher und dergleichen.
Der Prozessor 92 kann durch diskrete Hardwarekomponenten implementiert sein, wie etwa einen Allzweckprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder andere programmierbare Logikgeräte, diskrete Gates oder Transistoren. Dementsprechend kann jedes Gerät, wie etwa das Beurteilungsgerät und das Bestimmungsgerät, durch eine Zentraleinheit (CPU), die Anweisungen ausführt, welche die entsprechenden Schritte ausführen, implementiert sein, oder es kann durch eine dedizierte Schaltung, die die entsprechenden Schritte ausführt, implementiert sein.
Der Bus 90 kann jegliche von vielerlei Busstrukturen aufweisen.
Beispielsweise umfassen diese Strukturen u.a. einen Industry Standard Architecture-Bus (ISA-Bus), einen Micro Channel Architecture-Bus (MAC-Bus) und einen Peripheral Component Interconnects-Bus (PCI-Bus) .
Das Computersystem kann ferner eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 93, eine Netzwerkschnittstelle 94, eine Speicherschnittstelle 95 und dergleichen umfassen. Diese Schnittstellen 93, 94, 95, der Speicher 91 und der Prozessor 92 können durch einen Bus 90 verbunden sein. Die Ein-/Ausgabeschnittstelle 93 kann eine Verbindungsschnittstelle für Ein-/Ausgabegeräte vorsehen, wie etwa ein Display, eine Maus und eine Tastatur. Die Netzwerkschnittstelle 94 sieht eine Verbindungsschnittstelle für verschiedene vernetzte Geräte vor. Die Speicherschnittstelle 95 sieht eine Verbindungsschnittstelle für externe Speichergeräte vor, wie etwa eine Floppy-Disk, eine Flash-Disk oder eine SD-Karte.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sehen ferner eine Technikmaschine vor, umfassend: einen Ausleger und eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung der vorstehenden Ausführungsformen. Die Technikmaschine umfasst u.a. einen Drehleiterfeuerwehrwagen oder einen Auslegerkran. Wenn eine Bedienungsperson den Ausleger der Auslegertechnikmaschine bedient, weist der Ausleger eine bessere Schwingungssteuerwirkung auf.
Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben. Um die Konzepte der vorliegenden Offenbarung nicht zu verschleiern, sind manche, im Stand der Technik bekannte Details nicht beschrieben. Basierend auf der obigen Beschreibung kann der Fachmann verstehen, wie die hierin offenbarten Lösungen zu implementieren sind.
Obgleich einige spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert als Beispiel beschrieben wurden, versteht es sich für den Fachmann, dass die obigen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen. Es versteht sich für den Fachmann, dass die obigen Ausführungsformen modifiziert oder äquivalent für einen Teil der technischen Merkmale ausgetauscht werden können, ohne von Umfang und Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Schutzumfang der Offenbarung ist durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Auslegerschwingungssteuerverfahren, umfassend: Erfassen eines ersten Eingangssignals eines Griffs; Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist; Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds; Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei: das erste Eingangssignal ein erstes Öffnungsprozentsatzsignal ist und das zweite Eingangssignal ein zweites Öffnungsprozentsatzsignal ist; und das Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignals umfasst: Falten des ersten Öffnungsprozentsatzsignals mit einer Pulssequenz eines Eingangsformers mit spezifizierter Unempfindlichkeit (SI-Eingangsformer) zum Erfassen des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals, wobei die Amplitude und Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers gemäß einer Empfindlichkeitskurve des SI-Eingangsformers und einer Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers bestimmt werden.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers lautet: $V (ω, ξ) = e^{- ξω t_{n}} \sqrt{C {(ω, ξ)}^{2} + S {(ω, ξ)}^{2}}$
in dieser Gleichung, $C (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} cos (ω_{d} t_{i})$
$S (ω, ξ) = \sum_{i = 1}^{n} A_{i} e^{- ξω t_{i}} cos (ω_{d} t_{i})$
wobei ω eine Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ ein Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist,V(ω,ξ) die Restschwingungsamplitudenverhältnisfunktion des Auslegers ist, A_i die Amplitude der Pulssequenz ist, ti die Zeitverzögerung der Pulssequenz ist, n eine Anzahl von Pulsen ist und $ω_{d} = ω \sqrt{1 - ξ^{2} .}$
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei Abhängigkeitsgleichungen der Pulssequenz des SI-Eingangsformers lauten: ${\begin{array}{l} V (ω_{l0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{h0}, ξ) = 0 \\ V (ω_{m}, ξ) = 0 \\ V (ω_{l}, ξ) = V_{tol} \\ V (ω_{h}, ξ) = V_{tol} \\ \frac{\partial V (ω_{l}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \frac{\partial V (ω_{h}, ξ)}{\partial ω} = 0 \\ \sum_{i = 1}^{4} A_{i} = 1 \end{array}$
wobei ω die Schwingungsfrequenz des Auslegers ist, ξ das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ist, V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist und A_i die Amplitude der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist, ω_m, ω₁₀, ω_h0, ω₁ und ω_h anwendbare Basisfrequenz, minimale anwendbare Frequenz, maximale anwendbare Frequenz, Frequenz, die einer ersten Amplitude entspricht, bzw. Frequenz, die einer zweiten Amplitude entspricht, des SI-Eingangsformers sind.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 4, wobei das Schwingungsdämpfungsverhältnis des Auslegers ^=0 ist und die Lösung des SI-Eingangsformers lautet: $[\begin{matrix} t_{i} \\ A_{i} \end{matrix}] = [\begin{array}{l} 0 & \frac{T}{2} & T & \frac{3T}{2} \\ \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{6K - 3 K^{2} - 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} & \frac{{3K}^{2} + 2 K + 3 V_{tol}^{2}}{16 K} \end{array}]$
$K = \sqrt[3]{V_{tol}^{2} (\sqrt{1 - V_{tol}^{2}} + 1)}$
wobei V_tol die Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle des Auslegers ist, Ai die Amplitude der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist, ti die Zeitverzögerung der Pulssequenz des SI-Eingangsformers ist und T eine Schwingungsperiode des Auslegers ist.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: vor dem Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal, Bestimmen einer Schwingungsperiode des Auslegers gemäß der Länge des Auslegers und einer entsprechenden Beziehung zwischen der Länge des Auslegers und der Schwingungsperiode des Auslegers.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei das Erfassen des ersten Eingangssignals umfasst: Erfassen eines Öffnungsänderungssignals des Griffs; und Erfassen des ersten Öffnungsprozentsatzsignals gemäß dem Öffnungsänderungssignal.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei das Erfassen des ersten Eingangssignals ferner umfasst: Puffern des ersten Öffnungsprozentsatzsignals.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Eingangssignal zum Steuern des Auslegers zum Wippen benutzt wird und das hydraulische Stellglied ein Wippzylinder ist; und wobei eine maximale Strömung des Wippzylinders gemäß einem folgenden funktionalen Zusammenhang erfasst wird: $Q = A \cdot \frac{absin α}{\sqrt{a^{2} + b^{2} - 2 abcos α}} \cdot \frac{v_{max_cage}}{x_{ladder_lenght}}$
wobei Q eine Strömung des Wippzylinders ist, A ein Aktionsbereich des Öls im Wippzylinder ist, a ein Abstand von einem Gelenkpunkt an einem Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt an einem proximalen Ende des Auslegers ist, b ein Abstand von einem Gelenkpunkt am anderen Ende des Wippzylinders zu einem Gelenkpunkt am proximalen Ende des Auslegers ist, α ein Winkel zwischen a und b ist, v_{max_cage} eine maximale zulässige Lineargeschwindigkeit eines distalen Ende des Auslegers ist und x_{ladder_length} die Länge des Auslegers ist.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Eingangssignal zum Steuern des Auslegers zum Drehen benutzt wird und das hydraulische Stellglied ein hydraulischer Drehmotor ist.
Auslegerschwingungssteuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Bestimmen des Strömungsbedarfssignals umfasst: Bestimmen des Strömungsbedarfssignals gemäß dem Produkt des zweiten Öffnungsprozentsatzsignals und der maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds.
Auslegerschwingungssteuervorrichtung, umfassend: eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Eingangssignals eines Griffs; eine Formungseinheit zum Ausführen von Eingangsformung auf das erste Eingangssignal zum Erfassen eines zweiten Eingangssignals zum derartigen Beschränken eines Restschwingungsamplitudenverhältnisses des Auslegers, dass es nicht größer als eine Restschwingungsamplitudenverhältnisschwelle ist; eine erste Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Strömungsbedarfssignals eines hydraulischen Stellglieds zum Antreiben der Tätigkeit des Auslegers gemäß dem zweiten Eingangssignal und einer maximalen Strömung des hydraulischen Stellglieds; eine zweite Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Eingangsspannungssignals eines Strömungssteuerventils, das mit dem hydraulischen Stellglied verbunden ist, gemäß dem Strömungsbedarfssignal und einer Strömungsausgleichsfunktion, wobei die Strömungsausgleichsfunktion eine Umkehrfunktion einer Strömungseigenschaftskurvenfunktion des Strömungssteuerventils ist; und eine Steuereinheit zum Steuern des Strömungssteuerventils zum Agieren gemäß dem Eingangsspannungssignal.
Auslegerschwingungssteuervorrichtung, umfassend: einen Speicher; und einen Prozessor, der an den Speicher gekoppelt ist, wobei der Prozessor zum Ausführen des Auslegerschwingungssteuerverfahrens, das in einem der Ansprüche 1 bis 11 beschrieben ist, basierend auf Anweisungen, welche im Speicher gespeichert sind, konfiguriert ist.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches, wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Auslegerschwingungssteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 implementiert.
Technikmaschine, umfassend: einen Ausleger und eine Auslegerschwingungssteuervorrichtung nach Anspruch 13.
Technikmaschine nach Anspruch 15, wobei die Technikmaschine einen Drehleiterfeuerwehrwagen oder einen Auslegerkran umfasst.