ES2969925T3 - concrete pumps - Google Patents

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ES2969925T3
ES2969925T3 ES19167399T ES19167399T ES2969925T3 ES 2969925 T3 ES2969925 T3 ES 2969925T3 ES 19167399 T ES19167399 T ES 19167399T ES 19167399 T ES19167399 T ES 19167399T ES 2969925 T3 ES2969925 T3 ES 2969925T3
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Julian Wanner
Prof Dr -Ing Dr H C Oliver Sawodny
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Liebherr Mischtecknik GmbH
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Liebherr Mischtecknik GmbH
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Abstract

La presente invención muestra una bomba de hormigón, en particular una bomba de hormigón montada sobre camión, con una bomba de transporte, un conducto de hormigón y un brazo articulado que forma un brazo distribuidor, a lo largo del cual se conduce el conducto de hormigón, presentando el brazo articulado un soporte giratorio que puede girar alrededor de un eje vertical y/o al menos uno mediante una articulación presenta un segmento que puede girar sobre un eje horizontal, siendo móvil el soporte giratorio alrededor del eje vertical a través de un actuador y/o siendo pivotable el al menos un segmento alrededor del eje horizontal a través de un actuador, teniendo la bomba de hormigón además un control para controlar los actuadores del brazo de distribución, en donde el control incluye una alimentación variable de perturbación para reducir las vibraciones del brazo de colocación inducidas por la entrega de hormigón. Se caracteriza porque las variables de perturbación se aplican basándose en un modelo físico de entrega de concreto, que describe las fuerzas disruptivas relacionadas con el flujo de entrega de concreto sobre la pluma de colocación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention shows a concrete pump, in particular a truck-mounted concrete pump, with a transport pump, a concrete conduit and an articulated arm forming a distributor arm, along which the concrete conduit is guided. , the articulated arm presenting a rotating support that can rotate around a vertical axis and/or at least one by means of a joint has a segment that can rotate about a horizontal axis, the rotating support being mobile around the vertical axis through an actuator and/or the at least one segment being pivotable about the horizontal axis through an actuator, the concrete pump further having a control to control the actuators of the distribution arm, wherein the control includes a variable disturbance feed to reduce the placing arm vibrations induced by concrete delivery. It is characterized because the disturbance variables are applied based on a physical concrete delivery model, which describes the disruptive forces related to the concrete delivery flow over the placement boom. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Bombas de hormigón concrete pumps

La presente invención se refiere a una bomba de hormigón con una bomba de alimentación, una línea de hormigón y un brazo articulado que forma un brazo de distribución, a lo largo del cual se guía la línea de hormigón, teniendo el brazo articulado un soporte giratorio que puede girar alrededor de un eje vertical y/ o al menos uno que puede girarse alrededor de un eje horizontal mediante un segmento de articulación, donde el soporte giratorio puede moverse alrededor del eje vertical mediante un actuador y/o el al menos un segmento puede girarse alrededor del eje horizontal mediante un actuador, teniendo además la bomba de hormigón un control para controlar los actuadores del brazo de distribución, siendo el control una entrada de perturbación para reducir las vibraciones del brazo colocador inducidas por el suministro de hormigón. En particular, la bomba de hormigón es una bomba de hormigón montada sobre camión. The present invention relates to a concrete pump with a feed pump, a concrete line and an articulated arm forming a distribution arm, along which the concrete line is guided, the articulated arm having a rotating support which can rotate about a vertical axis and/or at least one that can be rotated about a horizontal axis by means of a joint segment, wherein the rotating support can be moved around the vertical axis by means of an actuator and/or the at least one segment can rotated about the horizontal axis by an actuator, the concrete pump also having a control to control the actuators of the distribution arm, the control being a disturbance input to reduce vibrations of the placing arm induced by the concrete supply. In particular, the concrete pump is a truck-mounted concrete pump.

El estado de la técnica relevante se explica detalladamente en la sección introductoria de la descripción de las figuras. En particular, el documento DE 101 01570 B4 muestra una alimentación de variable perturbadora combinada con una amortiguación de vibraciones basada en retroalimentación según el principio de un elemento amortiguador de resorte virtual, mediante el cual se debe describir un cilindro hidráulico del brazo articulado. La conexión de la variable perturbadora debe realizarse mediante sensores de presión o flujo en la línea de suministro. Para ello, el dispositivo de control comprende un dispositivo de medición de presión en el conducto de transporte del hormigón, en donde están previstos preferiblemente dos sensores de presión distribuidos por el conducto de transporte y que pueden determinar diferencias de presión en el conducto de transporte. Por ejemplo, midiendo la presión de transporte en dos puntos de medición se puede estimar la aparición de una diferencia de presión y el desarrollo de dicha onda de presión a través del conducto de transporte. The relevant prior art is explained in detail in the introductory section of the description of the figures. In particular, DE 101 01570 B4 shows a disturbance variable supply combined with a feedback-based vibration damping according to the principle of a virtual spring damping element, by which a hydraulic cylinder of the articulated arm is to be described. The connection of the disturbing variable must be done using pressure or flow sensors in the supply line. To this end, the control device comprises a pressure measuring device in the concrete transport duct, where two pressure sensors are preferably provided distributed throughout the transport duct and which can determine pressure differences in the transport duct. For example, by measuring the delivery pressure at two measurement points, the occurrence of a pressure difference and the development of said pressure wave through the delivery line can be estimated.

El documento JP 2000282687 A describe una bomba de hormigón en donde se cambia la frecuencia de bombeo para evitar una excitación excesiva de las vibraciones del brazo colocador. Document JP 2000282687 A describes a concrete pump where the pumping frequency is changed to avoid excessive excitation of the vibrations of the placing arm.

El objetivo de la presente invención es proporcionar una bomba de hormigón con una alimentación variable de perturbación mejorada. The objective of the present invention is to provide a concrete pump with an improved variable disturbance feed.

Este objetivo se consigue en un primer aspecto mediante una bomba de hormigón según la reivindicación 1 y en un segundo aspecto mediante una bomba de hormigón según la reivindicación 9. This objective is achieved in a first aspect by a concrete pump according to claim 1 and in a second aspect by a concrete pump according to claim 9.

Las configuraciones preferidas de la presente invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. Preferred configurations of the present invention are the subject of the dependent claims.

En un primer aspecto según la reivindicación 1, la presente invención comprende una bomba de hormigón con una bomba de alimentación, una línea de hormigón y un brazo articulado que forma un brazo de distribución, a lo largo del cual se guía la línea de hormigón, teniendo el brazo articulado una plataforma giratoria que puede girar alrededor de un eje vertical y/o al menos un medio significa que una articulación tiene un segmento que puede girar alrededor de un eje horizontal, donde el soporte giratorio puede moverse alrededor del eje vertical a través de un actuador y/o el al menos un segmento puede girar alrededor del eje horizontal a través de un actuador, y en donde la bomba de hormigón también tiene un control para controlar los actuadores del brazo de distribución, comprendiendo el control una alimentación variable de perturbación para reducir las vibraciones del brazo de distribución inducidas por el suministro de hormigón. El primer aspecto se caracteriza porque las variables perturbadoras se aplican sobre la base de un modelo físico de del suministro del hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo del suministro del hormigón sobre el brazo de colocación. El uso del modelo físico y la determinación basada en éste de las fuerzas disruptivas sobre la pluma de colocación dan como resultado una reducción significativamente mejorada de las vibraciones inducidas por el transporte del hormigón. In a first aspect according to claim 1, the present invention comprises a concrete pump with a feed pump, a concrete line and an articulated arm forming a distribution arm, along which the concrete line is guided, the articulated arm having a rotating platform that can rotate about a vertical axis and/or at least one means that a joint has a segment that can rotate about a horizontal axis, where the rotating support can move around the vertical axis through of an actuator and/or the at least one segment can rotate around the horizontal axis through an actuator, and wherein the concrete pump also has a control to control the actuators of the distribution arm, the control comprising a variable supply of disturbance to reduce distribution arm vibrations induced by concrete delivery. The first aspect is characterized in that the disturbing variables are applied on the basis of a physical model of the concrete supply, which describes the disturbing forces related to the flow of the concrete supply over the placing arm. The use of the physical model and the determination based on it of the disruptive forces on the placing boom result in a significantly improved reduction of vibrations induced by concrete transport.

En una primera forma de realización de la presente invencion, el modelo físico describe las fuerzas de fricción del hormigón en la pared interior de la tubería de hormigón y/o las fuerzas de inercia debidas a la desviación del flujo de hormigón en las curvas del tubo. Estas dos fuerzas determinan esencialmente las fuerzas perturbadoras que actúan sobre el brazo articulado. In a first embodiment of the present invention, the physical model describes the friction forces of the concrete on the inner wall of the concrete pipe and/or the inertia forces due to the deviation of the concrete flow in the bends of the pipe. . These two forces essentially determine the disturbing forces acting on the articulated arm.

En una posible forma de realización de la presente invención, al menos un parámetro de funcionamiento de la bomba de suministro y/o del suministro de hormigón se incluye en la intervención previa de perturbaciones. Puede tratarse, por ejemplo, de uno o varios de los siguientes parámetros de funcionamiento: presión del hormigón, frecuencia de bombeo, velocidad de los cilindros de la bomba de suministro y/o posición de los cilindros de la bomba de suministro. In a possible embodiment of the present invention, at least one operating parameter of the supply pump and/or the concrete supply is included in the disturbance preintervention. This may, for example, be one or more of the following operating parameters: concrete pressure, pumping frequency, speed of the supply pump cylinders and/or position of the supply pump cylinders.

En una posible forma de realización de la presente invención, el modelo físico del suministro de hormigón tiene en cuenta la posición actual de la pluma distribuidora y, en particular, los ángulos de pliegue de las articulaciones. In a possible embodiment of the present invention, the physical model of the concrete delivery takes into account the current position of the distribution boom and, in particular, the bend angles of the joints.

Preferentemente, la determinación de la posición actual de la pluma distribuidora se efectúa sobre la base de sensores asociados a las articulaciones giratorias para medir indirecta o directamente el ángulo de rotación respectivo de las articulaciones del brazo articulado. Preferably, the determination of the current position of the distributor boom is carried out on the basis of sensors associated with the rotary joints to indirectly or directly measure the respective rotation angle of the joints of the articulated arm.

Preferentemente, la determinación de las fuerzas perturbadoras del suministro de hormigón en la pluma distribuidora se realiza sin medición del estado de vibración de la pluma distribuidora o de los segmentos. Preferably, the determination of the disturbing forces of the concrete supply in the distribution boom is carried out without measurement of the vibration state of the distribution boom or the segments.

Preferentemente, la posición de la pluma distribuidora y, en particular, los ángulos de pliegue de las articulaciones se incluyen en la descripción de la deflexión del flujo de hormigón mediante el modelo físico. Alternativa o adicionalmente, el modelo físico puede tener en cuenta la pérdida de presión hidrostática del flujo, teniendo en cuenta la posición actual de la pluma distribuidora. Preferably, the position of the spreading boom and, in particular, the bend angles of the joints are included in the description of the concrete flow deflection by the physical model. Alternatively or additionally, the physical model may take into account the hydrostatic pressure loss of the flow, taking into account the current position of the distributor boom.

En una posible forma de realización de la presente invención, al menos una propiedad material del fluido bombeado que se incluye en la modelización por el modelo físico se determina a partir de parámetros de funcionamiento de la bomba de suministro y/o del suministro de hormigón. Esto puede mejorar la precisión del modelo. In a possible embodiment of the present invention, at least one material property of the pumped fluid that is included in the modeling by the physical model is determined from operating parameters of the supply pump and/or the concrete supply. This can improve the accuracy of the model.

Preferiblemente se determina al menos la viscosidad del fluido bombeado, en particular a partir de la presión del hormigón y la velocidad de flujo del hormigón. Preferably at least the viscosity of the pumped fluid is determined, in particular from the concrete pressure and the concrete flow rate.

La densidad del fluido bombeado puede determinarse a partir de la presión estática del hormigón. Alternativamente, para la densidad del fluido bombeado, por lo contrario, se puede recurrir a un valor medio almacenado de la densidad del hormigón. The density of the pumped fluid can be determined from the static pressure of the concrete. Alternatively, for the density of the pumped fluid, on the other hand, a stored average value of the concrete density can be used.

En una posible forma de realización de la presente invención, la intervención previa de perturbaciones se basa además en un modelo físico de la pluma distribuidora que se acopla al modelo físico del bombeo de hormigón para determinar la influencia de las fuerzas perturbadoras determinadas por el modelo físico del bombeo de hormigón en toda la pluma distribuidora. In a possible embodiment of the present invention, the disturbance preintervention is further based on a physical model of the distribution boom that is coupled to the physical model of the concrete pumping to determine the influence of the disturbance forces determined by the physical model. of concrete pumping throughout the distribution boom.

Preferentemente, el modelo físico de la pluma distribuidora utilizado para este fin tiene en cuenta la deformación elástica de al menos uno de los segmentos. Preferably, the physical model of the distribution boom used for this purpose takes into account the elastic deformation of at least one of the segments.

De acuerdo con la presente invención, la reducción de las vibraciones de la pluma distribuidora inducidas por el suministro de hormigón se realiza mediante la intervención previa de perturbaciones controlando los actuadores del brazo articulado. According to the present invention, the reduction of vibrations of the distribution boom induced by the concrete supply is carried out by prior intervention of disturbances by controlling the actuators of the articulated arm.

En una posible forma de realización de la presente invención, la intervención previa de perturbaciones se realiza como control preventivo sin realimentación del estado dinámico de la pluma distribuidora. Esto simplifica el control. Preferiblemente, el control preventivo se basa en una regulación de un modelo virtual de la pluma distribuidora. Preferentemente, la intervención previa de perturbaciones regula el modelo virtual de la pluma distribuidora, que se acopla al modelo de suministro de hormigón en el contexto de la determinación de las fuerzas perturbadoras. En particular, esta regulación puede ser tal que se compense la influencia de las fuerzas perturbadoras en al menos un punto de la pluma articulada. In a possible embodiment of the present invention, the pre-intervention of disturbances is carried out as a preventive control without feedback of the dynamic state of the distributor boom. This simplifies control. Preferably, the preventive control is based on a regulation of a virtual model of the distributor boom. Preferably, the pre-intervention of disturbances regulates the virtual model of the distribution boom, which is coupled to the concrete delivery model in the context of determining the disturbance forces. In particular, this regulation may be such that the influence of the disturbing forces at at least one point of the articulated boom is compensated.

En una posible forma de realización de la presente invención, la intervención previa de perturbaciones controla los actuadores del brazo articulado de tal manera que la influencia de las fuerzas de perturbación sobre la punta de la pluma distribuidora se reduce y preferiblemente se elimina. In a possible embodiment of the present invention, the disturbance preintervention controls the actuators of the articulated arm in such a way that the influence of the disturbance forces on the tip of the distributor boom is reduced and preferably eliminated.

La bomba de suministro es preferiblemente una bomba de doble pistón. Dicha bomba de doble pistón comprende dos pistones que funcionan en contrafase para suministrar el hormigón. Este tipo de bombas son conocidas. The supply pump is preferably a double piston pump. Said double piston pump comprises two pistons that work in push-pull to supply the concrete. These types of bombs are known.

La amortiguación de las vibraciones inducidas por la intervención previa de perturbaciones según la presente invención se basa preferiblemente en un control de los actuadores del brazo articulado. The damping of vibrations induced by the prior intervention of disturbances according to the present invention is preferably based on a control of the actuators of the articulated arm.

Por el contrario, el control de la bomba de suministro se realiza preferiblemente independientemente de la intervención previa de perturbaciones. En particular, la intervención previa de perturbaciones puede basarse únicamente en un control de los actuadores del brazo articulado. On the contrary, the control of the supply pump is preferably carried out independently of the previous intervention of disturbances. In particular, the pre-intervention of disturbances can be based solely on a control of the actuators of the articulated arm.

En una posible realización de la presente invención, además de la entrada de variables perturbadoras, el control también incluye una regulación que se basa en una medición y/o retroalimentación de la posición y/o el estado de vibración del brazo de distribución. In a possible embodiment of the present invention, in addition to the input of disturbing variables, the control also includes a regulation that is based on a measurement and/or feedback of the position and/or vibration state of the distribution arm.

En particular, el control comprende una amortiguación de vibraciones para amortiguar las vibraciones horizontales y/o verticales del brazo de distribución, que se basa en una medición y/o retroalimentación de la posición y el estado de vibración del brazo de distribución. En particular, la amortiguación de vibraciones se puede diseñar de tal manera que amortigüe las vibraciones naturales del brazo distribuidor. In particular, the control comprises a vibration damping to damp horizontal and/or vertical vibrations of the distribution arm, which is based on a measurement and/or feedback of the position and vibration state of the distribution arm. In particular, the vibration damping can be designed in such a way as to dampen the natural vibrations of the distributor arm.

La amortiguación de vibraciones se basa preferiblemente en un modelo físico del brazo distribuidor. En particular, este modelo físico puede ser el mismo modelo que también se utiliza para determinar la influencia de las fuerzas disruptivas del suministro de hormigón en la pluma de colocación. The vibration damping is preferably based on a physical model of the distributor arm. In particular, this physical model may be the same model that is also used to determine the influence of disruptive forces from the concrete supply on the placing boom.

La regulación y/o la amortiguación de vibraciones están configuradas preferiblemente de tal manera que sólo interviene cuando el estado de la barra de distribución se desvía del estado del modelo virtual, que se regula en el marco de la alimentación de la variable perturbadora. The vibration regulation and/or damping is preferably configured in such a way that it only intervenes when the state of the busbar deviates from the state of the virtual model, which is regulated within the framework of the supply of the disturbing variable.

En un segundo aspecto según la reivindicación 9, la presente invención comprende una bomba de hormigón con una bomba de alimentación, una línea de hormigón y un brazo articulado que forma un brazo de distribución, a lo largo del cual se guía la línea de hormigón, teniendo el brazo articulado una plataforma giratoria que puede girar alrededor de una eje vertical y/o al menos un medio de una articulación que puede girar alrededor de un eje horizontal, In a second aspect according to claim 9, the present invention comprises a concrete pump with a feed pump, a concrete line and an articulated arm forming a distribution arm, along which the concrete line is guided, the articulated arm having a rotating platform that can rotate about a vertical axis and/or at least one means of a joint that can rotate about a horizontal axis,

En un segundo aspecto según la reivindicación 9, la presente invención comprende una bomba de hormigón con una bomba de alimentación, una línea de hormigón y un brazo articulado que forma una pluma de distribución, a lo largo del cual se guía la línea de hormigón, teniendo el brazo articulado una plataforma giratoria. y/o giratorio alrededor de un eje vertical presenta al menos un segmento que se puede girar alrededor de un eje horizontal mediante una articulación, siendo móvil el soporte giratorio alrededor del eje vertical a través de un actuador y/o siendo el al menos un segmento giratorio alrededor del eje vertical el eje horizontal a través de un actuador, y en donde la bomba de hormigón continúa proporcionando un control de los actuadores del brazo de distribución, comprendiendo el control una alimentación variable de perturbación para reducir las vibraciones del brazo de distribución inducidas por el suministro de hormigón, que tiene en cuenta la presión del hormigón. El segundo aspecto se caracteriza porque la variable perturbadora de alimentación determina la presión del hormigón en la entrada de la línea de hormigón basándose en los parámetros de funcionamiento de la bomba de alimentación. In a second aspect according to claim 9, the present invention comprises a concrete pump with a feed pump, a concrete line and an articulated arm forming a distribution boom, along which the concrete line is guided, the articulated arm having a rotating platform. and/or rotating around a vertical axis has at least one segment that can be rotated around a horizontal axis by means of a joint, the rotating support being mobile around the vertical axis through an actuator and/or being at least one segment rotatable about the vertical axis the horizontal axis through an actuator, and wherein the concrete pump continues to provide control of the distribution arm actuators, the control comprising a variable disturbance feed to reduce induced distribution arm vibrations by concrete supply, which takes into account the pressure of the concrete. The second aspect is characterized in that the feed disturbing variable determines the concrete pressure at the inlet of the concrete line based on the operating parameters of the feed pump.

La determinación indirecta de la presión del hormigón según la invención a partir de los parámetros de funcionamiento de la bomba de alimentación tiene la gran ventaja de que se puede prescindir de sensores de presión extremadamente susceptibles al desgaste en la tubería de hormigón. The indirect determination of the concrete pressure according to the invention from the operating parameters of the feed pump has the great advantage that extremely wear-prone pressure sensors in the concrete pipe can be dispensed with.

La determinación de la presión del hormigón en la entrada de la tubería de hormigón se realiza preferiblemente basándose en la presión hidráulica de los cilindros de transporte de la bomba de transporte y la relación de superficie del émbolo de la bomba de transporte. De este modo, la presión del hormigón se puede determinar mediante un valor de medición que se puede determinar de forma fiable en el sistema hidráulico de la bomba de alimentación. The determination of the concrete pressure at the inlet of the concrete pipe is preferably carried out based on the hydraulic pressure of the transport cylinders of the transport pump and the surface ratio of the piston of the transport pump. In this way, the concrete pressure can be determined by a measurement value that can be reliably determined in the hydraulic system of the feed pump.

Los aspectos primero y segundo de la presente invención se pueden utilizar cada uno independientemente uno del otro. En particular, la entrada de la variable perturbadora basada en un modelo físico de suministro de hormigón también puede realizarse según el primer aspecto sin determinar la presión del hormigón según el segundo aspecto. Además, una determinación de la presión del hormigón según el segundo aspecto también se puede utilizar en una inyección de variables perturbadoras, que se basa en un principio diferente al de la inyección de variables perturbadoras según el primer aspecto. The first and second aspects of the present invention can each be used independently of each other. In particular, the input of the disturbing variable based on a physical concrete supply model can also be performed according to the first aspect without determining the concrete pressure according to the second aspect. Furthermore, a determination of the concrete pressure according to the second aspect can also be used in an injection of disturbance variables, which is based on a different principle than the injection of disturbance variables according to the first aspect.

Sin embargo, el primer y segundo aspectos se usan preferiblemente en combinación. However, the first and second aspects are preferably used in combination.

A continuación se presentan con más detalle desarrollos preferidos de una bomba de hormigón según el primer y/o segundo aspecto. Preferred developments of a concrete pump according to the first and/or second aspect are presented in more detail below.

In einer moglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berücksichtigt die StorgrolJenaufschaltung die Frequenz der Forderpumpe und/oder die Position und/oder Geschwindigkeit der Forderkolben der Forderpumpe. Auch hier handelt es sich um einfach zugangliche Betriebsparameter der Forderpumpe, welche entweder durch Messung, oder aus der Ansteuerung der Forderpumpe ermittelbar sind, und aus welchen BetriebsgroUen der Betonforderung ermittelbar sind. In einer moglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berücksichtigt die StorgrolJenaufschaltung die Frequenz der Forderpumpe und/oder die Position und/oder Geschwindigkeit der Forderkolben der Forderpumpe. Auch hier handelt es sich um einfach zugangliche Betriebsparameter der Forderpumpe, welche entweder durch Messung, oder aus der Ansteuerung der Forderpumpe ermittelbar sind, und aus welchen BetriebsgroUen der Betonforderung ermittelbar sind.

Insbesondere kann die StorgrolJenaufschaltung die Stromungsgeschwindigkeit des Betons in der Betonleitung aus der Geschwindigkeit der Forderkolben der Forderpumpe ermitteln. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung kann auch unabhangig vom ersten und vom zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, insbesondere als Weiterbildung einer Betonpumpe gemali dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere kann die StorgrolJenaufschaltung die Stromungsgeschwindigkeit des Betons in der Betonleitung aus der Geschwindigkeit der Forderkolben der Forderpumpe ermitteln. These Merkmal der vorliegenden Erfindung kann auch unabhangig vom ersten und vom zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, insbesondere als Weiterbildung einer Betonpumpe gemali dem Oberbegriff von Anspruch 1.

En una posible configuración de la presente invención, la alimentación de la variable perturbadora tiene en cuenta la frecuencia de la bomba de alimentación y/o la posición y/o la velocidad de los émbolos de alimentación de la bomba de alimentación. También en este caso se trata de parámetros de funcionamiento de la bomba de alimentación fácilmente accesibles, que pueden determinarse mediante medición o mediante el control de la bomba de alimentación y a partir de los cuales se pueden determinar las variables de funcionamiento para el transporte de hormigón. In a possible configuration of the present invention, the feeding of the disturbing variable takes into account the frequency of the feed pump and/or the position and/or speed of the feed pistons of the feed pump. Here, too, these are easily accessible operating parameters of the feed pump, which can be determined by measurement or by controlling the feed pump and from which the operating variables for concrete transport can be determined.

En particular, la alimentación de la variable perturbadora puede determinar la velocidad de circulación del hormigón en la tubería de hormigón a partir de la velocidad de los émbolos de transporte de la bomba de transporte. Esta característica de la presente invención también se puede utilizar independientemente del primer y segundo aspectos de la presente invención, en particular como un desarrollo adicional de una bomba de hormigón según el preámbulo de la reivindicación 1. In particular, the supply of the disturbing variable can determine the circulation speed of the concrete in the concrete pipe from the speed of the transport pistons of the transport pump. This feature of the present invention can also be used independently of the first and second aspects of the present invention, in particular as a further development of a concrete pump according to the preamble of claim 1.

En una posible configuración de la presente invención, la bomba de hormigón presenta al menos un sensor de velocidad de rotación, que está dispuesto en un segmento del brazo articulado, determinando el control para la entrada de variables perturbadoras y/o la amortiguación de vibraciones una Estado de vibración del sensor de velocidad de rotación basado en los valores medidos por el sensor de velocidad de rotación a partir de las vibraciones de los segmentos individuales de todo el brazo de distribución. In a possible configuration of the present invention, the concrete pump has at least one rotation speed sensor, which is arranged in a segment of the articulated arm, determining the control for the input of disturbing variables and/or the damping of vibrations. Vibration status of the rotation speed sensor based on the values measured by the rotation speed sensor from the vibrations of the individual segments of the entire timing arm.

En una posible realización de la presente invención, la bomba de hormigón comprende al menos un sensor de velocidad de rotación, que está dispuesto en un segmento del brazo articulado, realizándose el control para la introducción de variables perturbadoras y/o la amortiguación de vibraciones sin el uso de sensores geodésicos y/o sensores de deformación. In a possible embodiment of the present invention, the concrete pump comprises at least one rotation speed sensor, which is arranged in a segment of the articulated arm, the control for the introduction of disturbing variables and/or the damping of vibrations being carried out without the use of geodetic sensors and/or deformation sensors.

En una posible configuración de la presente invención, la bomba de hormigón presenta al menos un sensor de velocidad de rotación, que está dispuesto en una zona frontal de un segmento que está dispuesto entre el soporte giratorio y un segmento que forma la punta del mástil en el brazo articulado. In a possible configuration of the present invention, the concrete pump has at least one rotation speed sensor, which is arranged in a front area of a segment that is arranged between the rotating support and a segment that forms the tip of the mast in the articulated arm.

Preferiblemente, la señal del sensor de velocidad de rotación se utiliza para determinar las vibraciones del segmento en donde está dispuesto. Preferiblemente, la región delantera de un segmento dentro del significado de la presente invención se considera que es el 25% delantero de la expansión lineal del segmento respectivo, es decir, enfrentado a la punta de la pluma, preferiblemente el 10% delantero de la expansión lineal. Preferably, the signal from the rotation speed sensor is used to determine the vibrations of the segment where it is arranged. Preferably, the forward region of a segment within the meaning of the present invention is considered to be the forward 25% of the linear expansion of the respective segment, i.e. facing the tip of the boom, preferably the forward 10% of the expansion. linear.

En una posible configuración de la presente invención, los sensores de velocidad de rotación están dispuestos en al menos dos segmentos. Preferiblemente, las señales de estos sensores de velocidad de rotación se utilizan para determinar las vibraciones de los segmentos en los que están dispuestos. In a possible configuration of the present invention, the rotation speed sensors are arranged in at least two segments. Preferably, the signals from these rotation speed sensors are used to determine the vibrations of the segments in which they are arranged.

Preferiblemente, el sistema de amortiguación de vibraciones determina un estado de vibración de los segmentos y/o de todo el brazo basándose en los valores medidos de los al menos dos sensores de velocidad de rotación. Preferably, the vibration damping system determines a vibration state of the segments and/or the entire arm based on the measured values of the at least two rotation speed sensors.

Preferiblemente, los sensores de velocidad de rotación están dispuestos cada uno en una región delantera de los segmentos. Esto mejora la detección de las vibraciones de estos segmentos. Preferably, the rotation speed sensors are each arranged in a front region of the segments. This improves the detection of vibrations of these segments.

Preferiblemente, los al menos dos segmentos en los que están dispuestos los sensores de velocidad de rotación están dispuestos entre el soporte giratorio y un segmento que forma la punta de la pluma en el brazo articulado. Además, preferiblemente, se dispone otro sensor de velocidad de rotación en el segmento que forma la punta de la pluma, que se utiliza preferiblemente para determinar las vibraciones de la punta de la pluma. Preferably, the at least two segments in which the rotation speed sensors are arranged are arranged between the rotating support and a segment that forms the tip of the boom on the articulated arm. Furthermore, preferably, another rotation speed sensor is arranged in the segment forming the tip of the pen, which is preferably used to determine the vibrations of the tip of the pen.

Según el primer aspecto de la presente invención, además de los sensores de velocidad de rotación, el manipulador grande comprende además sensores asociados con las articulaciones de giro para medir directa o indirectamente el ángulo de rotación respectivo de las articulaciones del brazo articulado, en donde las señales de medición de los sensores son introducidas en el sistema de control del manipulador grande. Estas pueden utilizarse, en particular, para compensar la deriva de los valores medidos, lo que es inevitable en el caso de los sensores de velocidad de rotación debido a su diseño. According to the first aspect of the present invention, in addition to the rotation speed sensors, the large manipulator further comprises sensors associated with the rotation joints to directly or indirectly measure the respective rotation angle of the joints of the articulated arm, wherein the Measurement signals from the sensors are input into the control system of the large manipulator. These can be used, in particular, to compensate for the drift of the measured values, which is inevitable in the case of rotational speed sensors due to their design.

Las señales de medición de los sensores se introducen preferiblemente en el sistema de amortiguación de vibraciones. Alternativa o adicionalmente, las señales de medición de los sensores pueden servir para determinar la posición actual del brazo articulado, y en particular utilizarse para un control de posición del brazo articulado. The measurement signals from the sensors are preferably fed into the vibration damping system. Alternatively or additionally, the measurement signals from the sensors can serve to determine the current position of the articulated arm, and in particular be used for position control of the articulated arm.

En una posible configuración de la presente invención, la entrada de perturbaciones y/o la amortiguación de vibraciones se realiza mediante un modelo físico del brazo distribuidor, en donde la flexibilidad de al menos un segmento se describe mediante una articulación virtual dispuesta dentro de este segmento. In a possible configuration of the present invention, disturbance input and/or vibration damping is performed by a physical model of the distributor arm, where the flexibility of at least one segment is described by a virtual joint arranged within this segment. .

Preferiblemente, al menos la flexibilidad del segmento situado directamente en el soporte giratorio se tiene en cuenta mediante una articulación virtual correspondiente, ya que las vibraciones de este segmento son las que más influyen en el estado de vibración del brazo articulado. Alternativa o adicionalmente puede tenerse en cuenta la flexibilidad del último segmento, que forma la punta de la pluma. Éste suele ser el menos estable y, por tanto, el más flexible. Sin embargo, la articulación virtual también puede proporcionarse en otro segmento. Preferably, at least the flexibility of the segment located directly on the rotating support is taken into account by a corresponding virtual joint, since the vibrations of this segment have the most influence on the vibration state of the articulated arm. Alternatively or additionally, the flexibility of the last segment, which forms the tip of the feather, can be taken into account. This is usually the least stable and, therefore, the most flexible. However, virtual articulation can also be provided in another segment.

Preferiblemente, la flexibilidad de varios, y más preferiblemente de todos los segmentos, se describe mediante al menos una articulación virtual dispuesta dentro del segmento respectivo. Preferably, the flexibility of several, and more preferably all, segments is described by at least one virtual joint arranged within the respective segment.

En una posible configuración de la presente invención, el modelo físico es un modelo de cuerpo rígido con articulaciones accionadas. Preferiblemente, el modelo describe varios y aún más preferiblemente todos los segmentos del brazo articulado, y por lo tanto reproduce simultáneamente la posición del brazo articulado. La capacidad vibratoria de al menos uno y preferiblemente varios y aún más preferiblemente todos los segmentos se describe entonces mediante al menos una articulación virtual en los cuerpos rígidos que describen los segmentos reales. In one possible configuration of the present invention, the physical model is a rigid body model with actuated joints. Preferably, the model describes several and even more preferably all segments of the articulated arm, and therefore simultaneously reproduces the position of the articulated arm. The vibratory capacity of at least one and preferably several and even more preferably all segments is then described by at least one virtual joint in the rigid bodies describing the actual segments.

En una posible configuración de la presente invención, un elemento de resorte y un elemento amortiguador están asociados con la articulación virtual. Esto puede utilizarse para describir la flexibilidad del segmento. Preferiblemente, la constante del resorte y la constante del amortiguador se eligen de forma que la articulación virtual describa la magnitud de la deflexión y/o torsión y/o la primera frecuencia propia del segmento real. Por lo tanto, la articulación virtual puede considerarse como una primera descripción de la primera oscilación propia del segmento en frecuencia y amplitud. In one possible configuration of the present invention, a spring element and a damping element are associated with the virtual joint. This can be used to describe the flexibility of the segment. Preferably, the spring constant and the damper constant are chosen such that the virtual joint describes the magnitude of the deflection and/or torsion and/or the first eigenfrequency of the real segment. Therefore, the virtual articulation can be considered as a first description of the first proper oscillation of the segment in frequency and amplitude.

En una posible configuración de la presente invención, se proporcionan menos de 10, más preferiblemente menos de 5, más preferiblemente menos de 3, y en una posible configuración exactamente una articulación virtual dentro del segmento. Esto reduce la complejidad del modelo. In one possible configuration of the present invention, less than 10, more preferably less than 5, more preferably less than 3, and in one possible configuration exactly one virtual joint within the segment are provided. This reduces the complexity of the model.

Si sólo se considera una vibración vertical u horizontal, es suficiente una articulación virtual con un solo eje de rotación. En particular, una articulación virtual con un eje de rotación horizontal puede utilizarse para amortiguar las vibraciones en la vertical. If only vertical or horizontal vibration is considered, a virtual joint with a single axis of rotation is sufficient. In particular, a virtual joint with a horizontal axis of rotation can be used to damp vibrations in the vertical.

Sin embargo, en una configuración preferida de la presente invención, la articulación virtual tiene al menos dos y preferiblemente tres grados de libertad de movimiento. However, in a preferred configuration of the present invention, the virtual joint has at least two and preferably three degrees of freedom of movement.

En una posible configuración de la presente invención, la amortiguación de vibraciones tiene en cuenta la torsión de al menos un segmento y/o del brazo articulado. In a possible configuration of the present invention, the vibration damping takes into account the torsion of at least one segment and/or of the articulated arm.

En una posible configuración de la presente invención, la consideración de la torsión de al menos un segmento y/o del brazo articulado se realiza utilizando un modelo físico del brazo articulado que describe una torsión del brazo articulado y/o de uno o más segmentos del brazo articulado. Además, esto se realiza preferiblemente a través de una articulación giratoria virtual, como se describió anteriormente, que se extiende en la dirección longitudinal del segmento. In a possible configuration of the present invention, consideration of the twisting of at least one segment and/or of the articulated arm is carried out using a physical model of the articulated arm that describes a twisting of the articulated arm and/or of one or more segments of the articulated arm. Furthermore, this is preferably done through a virtual rotary joint, as described above, which extends in the longitudinal direction of the segment.

En una posible configuración de la presente invención, el brazo articulado comprende al menos dos sensores de velocidad de rotación dispuestos en diferentes segmentos, en donde la torsión se determina a partir de una comparación de los valores medidos de los sensores de velocidad de rotación. In a possible configuration of the present invention, the articulated arm comprises at least two rotation speed sensors arranged in different segments, where the torque is determined from a comparison of the measured values of the rotation speed sensors.

Por ejemplo, los valores medidos de un primer sensor de velocidad de rotación dispuesto dentro del brazo articulado más cercano al soporte giratorio pueden compararse con los valores medidos de un segundo sensor de velocidad de rotación dispuesto dentro del brazo articulado más cercano a la punta de la pluma para determinar la torsión del brazo articulado entre los dos sensores de velocidad de rotación. For example, the measured values of a first rotation speed sensor disposed within the articulated arm closest to the rotating support can be compared with the measured values of a second rotational speed sensor disposed within the articulated arm closest to the tip of the boom to determine the torque of the articulated arm between the two rotation speed sensors.

Alternativa o adicionalmente, los valores medidos de un primer sensor de velocidad de rotación dispuesto en un primer segmento pueden compararse con los valores medidos de un segundo sensor de velocidad de rotación dispuesto en un segmento siguiente al primer segmento dentro del brazo articulado para determinar la torsión del brazo articulado entre los dos sensores de velocidad de rotación y, en particular, la torsión del primer o segundo segmento. Para ello, los sensores de velocidad de rotación pueden, por ejemplo, estar dispuestos cada uno en una región delantera de los segmentos. Alternatively or additionally, the measured values of a first rotational speed sensor disposed in a first segment may be compared with the measured values of a second rotational speed sensor disposed in a segment following the first segment within the articulated arm to determine the torque. of the articulated arm between the two rotation speed sensors and, in particular, the torsion of the first or second segment. For this purpose, the rotation speed sensors can, for example, each be arranged in a front region of the segments.

Alternativa o adicionalmente, el brazo articulado puede comprender al menos dos sensores de velocidad de rotación dispuestos en diferentes posiciones del mismo segmento, en cuyo caso la torsión del segmento se determina a partir de una comparación de los valores medidos de los sensores de velocidad de rotación. Preferiblemente, para este fin, los sensores de velocidad de rotación están dispuestos en una región delantera y otra trasera del segmento. Alternatively or additionally, the articulated arm may comprise at least two rotation speed sensors arranged at different positions of the same segment, in which case the torque of the segment is determined from a comparison of the measured values of the rotation speed sensors. . Preferably, for this purpose, the rotation speed sensors are arranged in a front and a rear region of the segment.

Además, al menos uno de los sensores de velocidad de rotación, que se utiliza para determinar la torsión, puede estar dispuesto en el soporte giratorio y/o en una región trasera del segmento dispuesto directamente en el soporte giratorio, y/o al menos uno de los sensores de velocidad de rotación, que se utiliza para determinar la torsión, puede estar dispuesto en el último segmento del brazo articulado y, en particular, en la región de la punta de la pluma. Furthermore, at least one of the rotation speed sensors, which is used to determine the torque, may be arranged on the rotating support and/or in a rear region of the segment arranged directly on the rotating support, and/or at least one of the rotation speed sensors, which is used to determine the torque, can be arranged in the last segment of the articulated arm and, in particular, in the region of the tip of the boom.

Preferiblemente, los sensores de velocidad de rotación cuyos valores medidos se utilizan para determinar la torsión tienen al menos dos direcciones de sensibilidad, en particular una primera dirección de sensibilidad horizontal y una segunda dirección de sensibilidad que se extiende en un plano vertical. Esto permite determinar la torsión con relativa facilidad por comparación. Preferably, the rotation speed sensors whose measured values are used to determine the torque have at least two sensitivity directions, in particular a first horizontal sensitivity direction and a second sensitivity direction extending in a vertical plane. This allows the torque to be determined relatively easily by comparison.

Sin embargo, también independientemente de la determinación de la torsión, los sensores de velocidad de rotación cuyos valores medidos se incluyen en la amortiguación de vibraciones según la invención tienen preferiblemente al menos dos direcciones de sensibilidad, en particular una primera dirección de sensibilidad horizontal y una segunda dirección de sensibilidad que se extiende en un plano vertical. However, also independently of the determination of the torque, the rotational speed sensors whose measured values are included in the vibration damping according to the invention preferably have at least two sensitivity directions, in particular a first horizontal sensitivity direction and a second direction of sensitivity that extends in a vertical plane.

En una posible configuración de la presente invención, el brazo articulado comprende un observador que estima el estado del brazo articulado. En particular, el observador puede comprender un modelo físico del brazo articulado y estimar su estado basándose en el modelo y en los valores medidos de los sensores. In a possible configuration of the present invention, the articulated arm comprises an observer that estimates the state of the articulated arm. In particular, the observer can understand a physical model of the articulated arm and estimate its state based on the model and measured values from the sensors.

Preferiblemente, la estimación se realiza sobre la base de los valores medidos de sensores como ya se describió anteriormente, en particular sobre la base de al menos un sensor de ángulo de rotación y/o de los sensores asociados a las articulaciones para detectar directa o indirectamente los ángulos de rotación de las articulaciones. Preferably, the estimation is carried out on the basis of the measured values of sensors as already described above, in particular on the basis of at least one rotation angle sensor and/or the sensors associated with the joints to directly or indirectly detect the angles of rotation of the joints.

Preferiblemente, el observador utiliza un modelo físico del brazo articulado, como se describió con más detalle anteriormente, en particular un modelo físico que también sirve para determinar la influencia de las fuerzas perturbadoras sobre el brazo articulado mediante la entrada de variables perturbadoras. Preferably, the observer uses a physical model of the articulated arm, as described in more detail above, in particular a physical model that also serves to determine the influence of disturbing forces on the articulated arm by input of disturbing variables.

Preferiblemente, el observador estima la posición y/o el estado de vibración del brazo articulado. Preferably, the observer estimates the position and/or vibration state of the articulated arm.

Si, en el contexto de la presente invención, se hace referencia a que se determina un estado, esto comprende en particular una estimación del estado por un observador. If, in the context of the present invention, reference is made to a state being determined, this comprises in particular an estimate of the state by an observer.

Según la invención, en una posible configuración la amortiguación de vibraciones podría realizarse únicamente como control piloto. Sin embargo, la amortiguación de vibraciones incluye preferiblemente la regulación mediante realimentación de al menos una magnitud obtenida mediante una señal de medición. According to the invention, in a possible configuration the vibration damping could be carried out only as a pilot control. However, vibration damping preferably includes feedback regulation of at least one magnitude obtained by a measurement signal.

En una posible configuración de la presente invención, la amortiguación de vibraciones comprende un control que se realiza realimentando al menos una de las siguientes magnitudes: velocidad y posición de una o más de las articulaciones, velocidades y posiciones de flexión y/o torsión de uno o más de los segmentos. In a possible configuration of the present invention, the vibration damping comprises a control that is carried out by feedback at least one of the following quantities: speed and position of one or more of the joints, speeds and positions of flexion and/or twisting of one or more of the segments.

Preferentemente, la magnitud o las magnitudes realimentadas por el control son estimadas por un observador. En particular, el observador que se ha descrito con más detalle anteriormente puede ser utilizado para este propósito. Preferably, the magnitude or magnitudes fed back by the control are estimated by an observer. In particular, the observer that has been described in more detail above can be used for this purpose.

En una posible configuración de la presente invención se realiza una estimación del estado del sistema y/o la amortiguación de vibraciones y/o la determinación de la influencia de las fuerzas perturbadoras sobre el brazo articulado basándose en una linealización de un modelo físico, y en particular sobre la base de una linealización del modelo físico, como se describió anteriormente. En particular, la estimación se realiza mediante un observador y/o el control y/o la entrada de variables perturbadoras, como se describió anteriormente, sobre la base de la linealización. In a possible configuration of the present invention, an estimation of the state of the system and/or the vibration damping and/or the determination of the influence of disturbing forces on the articulated arm is carried out based on a linearization of a physical model, and in particular on the basis of a linearization of the physical model, as described above. In particular, the estimation is performed by an observer and/or control and/or input of disturbing variables, as described above, on the basis of linearization.

Preferiblemente, la linealización se realiza alrededor de la posición de equilibrio de la posición actual del brazo articulado. La linealización puede ser realizada por el sistema de control en función de la posición actual del brazo articulado. Preferably, the linearization is performed around the equilibrium position of the current position of the articulated arm. Linearization can be performed by the control system based on the current position of the articulated arm.

En una posible configuración de la presente invención, el sistema de control comprende un control preventivo que calcula señales de control a partir de un valor de referencia predeterminado por un operador, mediante el cual se realiza el movimiento deseado de la pluma y se reduce una excitación vibratoria del brazo articulado. In a possible configuration of the present invention, the control system comprises a preventive control that calculates control signals from a reference value predetermined by an operator, by which the desired movement of the boom is realized and an excitation is reduced. vibration of the articulated arm.

Preferiblemente, el control preventivo está diseñado para suprimir las frecuencias propias del brazo articulado. Las frecuencias propias del brazo articulado, que son tenidas en cuenta por el control preventivo, pueden ser determinadas en función de la posición actual del brazo articulado. Preferably, the preventive control is designed to suppress the natural frequencies of the articulated arm. The inherent frequencies of the articulated arm, which are taken into account by the preventive control, can be determined as a function of the current position of the articulated arm.

En una posible configuración de la presente invención, el sistema de control comprende reguladores de eje asociados con las articulaciones respectivas, en donde el sistema de control genera señales de control para la velocidad angular de referencia de los ejes, en base a las cuales el regulador de eje asociado con la articulación respectiva genera señales de control para el actuador respectivo, en donde los reguladores de eje se basan preferiblemente en cinemática de deflexión inversa y/o comprenden una no linealidad inversa. In a possible configuration of the present invention, the control system comprises axis regulators associated with the respective joints, where the control system generates control signals for the reference angular speed of the axes, based on which the regulator of axis associated with the respective joint generates control signals for the respective actuator, wherein the axis regulators are preferably based on inverse deflection kinematics and/or comprise inverse nonlinearity.

En una posible realización de la presente invención, el brazo articulado comprende un soporte giratorio que puede girar alrededor de un eje vertical y al menos dos segmentos que basculan alrededor de ejes horizontales por medio de articulaciones, en cuyo caso el soporte giratorio es desplazable alrededor del eje vertical por medio de un actuador y los segmentos son basculantes alrededor de los ejes horizontales por medio de actuadores. Además, preferiblemente, el brazo articulado comprende al menos tres y más preferiblemente al menos cuatro segmentos. Preferiblemente, el sistema de control, y en particular la alimentación de variables perturbadoras y/o el sistema de amortiguación de vibraciones, controla todos los actuadores de los segmentos y/o del soporte giratorio. In a possible embodiment of the present invention, the articulated arm comprises a rotating support that can rotate around a vertical axis and at least two segments that tilt around horizontal axes by means of joints, in which case the rotating support is displaceable around the vertical axis by means of an actuator and the segments are tiltable around the horizontal axes by means of actuators. Furthermore, preferably, the articulated arm comprises at least three and more preferably at least four segments. Preferably, the control system, and in particular the supply of disturbing variables and/or the vibration damping system, controls all the actuators of the segments and/or the rotating support.

En una posible configuración de la presente invención se realiza al menos una amortiguación vertical de la vibración y/o una entrada de variables perturbadoras. Para este propósito, el sistema de amortiguación de vibraciones y/o de las variables perturbadoras controla los actuadores a través de los cuales los segmentos del brazo articulado son girados alrededor de sus ejes horizontales de rotación. In a possible configuration of the present invention, at least vertical damping of vibration and/or input of disturbing variables is carried out. For this purpose, the system for damping vibrations and/or disturbing variables controls the actuators through which the segments of the articulated arm are rotated around their horizontal axes of rotation.

En una posible configuración de la presente invención se realiza al menos una amortiguación horizontal de la vibración y/o una alimentación de variables perturbadoras. Con este fin, el sistema de amortiguación de vibraciones controla de modo correspondiente el actuador del soporte giratorio. In a possible configuration of the present invention, at least horizontal damping of vibration and/or feeding of disturbing variables is carried out. To this end, the vibration damping system controls the rotary bracket actuator accordingly.

Los actuadores son preferiblemente actuadores hidráulicos. Los actuadores hidráulicos son preferiblemente accionados por una bomba hidráulica, que es accionada por el motor de tracción de la bomba de hormigón. The actuators are preferably hydraulic actuators. The hydraulic actuators are preferably driven by a hydraulic pump, which is driven by the traction motor of the concrete pump.

Los cilindros hidráulicos se utilizan preferiblemente como actuadores para hacer bascular los segmentos. Hydraulic cylinders are preferably used as actuators to tilt the segments.

Preferiblemente, se utiliza un motor hidráulico como actuador para girar el soporte giratorio. Preferably, a hydraulic motor is used as an actuator to rotate the rotating bracket.

Preferiblemente, los segmentos del brazo articulado pueden plegarse juntos a través de las articulaciones en una posición de transporte, donde preferiblemente los segmentos individuales son sustancialmente paralelos en la posición de transporte. Preferably, the segments of the articulated arm can be folded together across the joints in a transport position, where preferably the individual segments are substantially parallel in the transport position.

En una posible configuración de la presente invención, el sistema de control comprende un control geométrico que, mediante las instrucciones de un usuario, que se efectúan preferiblemente por medio de palancas de mano, y/o por mediante una trayectoria predeterminada de la punta de la pluma, que se genera preferiblemente de forma automática, controla los actuadores de las articulaciones del brazo articulado para generar un movimiento correspondiente de la punta de la pluma. In a possible configuration of the present invention, the control system comprises a geometric control that, through instructions from a user, which are preferably carried out by means of hand levers, and/or by means of a predetermined trajectory of the tip of the The boom, which is preferably generated automatically, controls the actuators of the articulated arm joints to generate a corresponding movement of the boom tip.

La presente invención comprende además un sistema de control según la reivindicación 14. The present invention further comprises a control system according to claim 14.

El sistema de control comprende preferiblemente un microprocesador y una memoria en donde está almacenado el software de control que, cuando es ejecutado por el microprocesador, implementa la estructura y/o funcionamiento del sistema de control según la invención como se ha descrito anteriormente. El sistema de control comprende además una o más entradas a través de las cuales se comunica con los sensores, en particular los sensores descritos anteriormente, y/o una o más salidas a través de las cuales controla los actuadores descritos anteriormente. The control system preferably comprises a microprocessor and a memory in which the control software is stored which, when executed by the microprocessor, implements the structure and/or operation of the control system according to the invention as described above. The control system further comprises one or more inputs through which it communicates with the sensors, in particular the sensors described above, and/or one or more outputs through which it controls the actuators described above.

La entrada de perturbaciones y/o la amortiguación de vibraciones según la invención se realiza preferiblemente de forma automática mediante el control de la bomba de hormigón. The disturbance input and/or vibration damping according to the invention is preferably carried out automatically by controlling the concrete pump.

Además, la presente invención comprende un software de control según la reivindicación 13 Furthermore, the present invention comprises a control software according to claim 13

El software de control implementa el sistema de control según la invención. El software de control puede almacenarse en una memoria y/o constituir un producto de programa de ordenador. The control software implements the control system according to the invention. The control software may be stored in memory and/or constitute a computer program product.

En particular, la bomba de hormigón según la invención es una bomba de hormigón montada sobre camión. Preferiblemente, la bomba de hormigón incluye un chasis a través del cual se puede mover. El chasis incluye preferiblemente varios ejes con ruedas. In particular, the concrete pump according to the invention is a truck-mounted concrete pump. Preferably, the concrete pump includes a chassis through which it can be moved. The chassis preferably includes several axles with wheels.

La presente invención comprende además un método según la reivindicación 15. The present invention further comprises a method according to claim 15.

Según un primer aspecto de la presente invención, en el procedimiento según la invención está previsto que la conexión de las variables perturbadoras se realice sobre la base de un modelo físico del suministro de hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo durante el suministro del hormigón sobre la pluma de colocación. According to a first aspect of the present invention, in the method according to the invention it is provided that the connection of the disturbing variables is carried out on the basis of a physical model of the concrete delivery, which describes the disturbing forces related to the flow during the delivery of the concrete on the placing boom.

Según un segundo aspecto de la presente invención, el método según la invención prevé que la presión del hormigón en la entrada de la línea de hormigón se determine basándose en parámetros de funcionamiento de la bomba de alimentación, en particular basándose en la presión hidráulica de los cilindros de alimentación y la relación del área del pistón de la bomba de alimentación. According to a second aspect of the present invention, the method according to the invention provides that the pressure of the concrete at the entrance of the concrete line is determined based on operating parameters of the feed pump, in particular based on the hydraulic pressure of the feed cylinders and the piston area ratio of the feed pump.

Los procesos de la presente invención se llevan a cabo preferiblemente como ya se describió anteriormente. The processes of the present invention are preferably carried out as described above.

La presente invención se describirá ahora en más detalle con referencia a ejemplos de realización y dibujos. The present invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments and drawings.

En ellos: In them:

La Fig. 1 muestra un ejemplo de realización de un manipulador de grandes dimensiones según la invención y una bomba de hormigón montada sobre camión según la invención, Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a large manipulator according to the invention and a truck-mounted concrete pump according to the invention,

La Fig. 2 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización de un sistema de control según la invención con un sistema de amortiguación de vibraciones y una intervención previa de perturbaciones, Fig. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a control system according to the invention with a vibration damping system and disturbance pre-intervention,

La Fig. 3 muestra una representación esquemática de un control preventivo tal como puede utilizarse en un control según la invención, Fig. 3 shows a schematic representation of a preventive control such as can be used in a control according to the invention,

La Fig. 4 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización de un sistema de control según la invención con amortiguación de vibraciones, Fig. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a control system according to the invention with vibration damping,

La Fig. 5 muestra una representación esquemática de un regulador de eje tal como puede utilizarse en un sistema de control según la invención, Fig. 5 shows a schematic representation of an axis regulator as it may be used in a control system according to the invention,

La Fig. 6 muestra una representación esquemática de las fuerzas perturbadoras que actúan sobre el brazo articulado debido al suministro de hormigón, Fig. 6 shows a schematic representation of the disturbing forces acting on the articulated arm due to the supply of concrete,

La Fig. 7 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización de un sistema de control según la invención con una intervención previa de perturbaciones, Fig. 7 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a control system according to the invention with a prior intervention of disturbances,

La Fig. 8 muestra una representación esquemática de otro ejemplo de realización de un sistema de control según la invención con una intervención previa de perturbaciones, que se basa en un modelo físico del suministro de hormigón, Fig. 8 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a control system according to the invention with a prior intervention of disturbances, which is based on a physical model of the concrete supply,

La Fig. 9 muestra una representación esquemática de otro ejemplo de realización de un sistema de control según la invención con una intervención previa de perturbaciones, que se basa en una estimación de las fuerzas perturbadoras a partir de valores medidos de la posición y/o del estado de vibración de la pluma distribuidora. Fig. 9 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a control system according to the invention with a prior intervention of disturbances, which is based on an estimation of the disturbing forces from measured values of the position and/or the vibration status of the distributor boom.

0. Introducción 0. Introduction

Nuevos procedimientos de diseño, materiales y sistemas electrónicos han conducido a un desarrollo constante de las bombas de hormigón en las últimas décadas. El uso de brazos articulados de varios miembros con segmentos cada vez más largos permite mejorar la accesibilidad a zonas de difícil acceso. Sin embargo, el aumento del número y la longitud de los segmentos también incrementa el peso y las dimensiones del vehículo. La consecuencia son restricciones en el desplazamiento por carretera, la manejabilidad y la funcionalidad de la bomba de hormigón. New design procedures, materials and electronic systems have led to constant development of concrete pumps in recent decades. The use of articulated arms of several members with increasingly longer segments allows improving accessibility to areas that are difficult to access. However, increasing the number and length of segments also increases the weight and dimensions of the vehicle. The consequence is restrictions on road travel, maneuverability and functionality of the concrete pump.

Un fenómeno especial de los manipuladores de grandes dimensiones es la capacidad de vibrar de la pluma distribuidora. Las vibraciones dificultan el control de la pluma por parte del operador y la distribución del hormigón por parte del operario de la manguera final. La capacidad de vibración está ligada a la esbeltez e inercia de los segmentos y a las propiedades elásticas del material. A special phenomenon of large manipulators is the ability of the distributor boom to vibrate. Vibrations make it difficult for the operator to control the boom and distribute concrete for the final hose operator. The vibration capacity is linked to the slenderness and inertia of the segments and the elastic properties of the material.

La excitación vibratoria proviene del movimiento de la pluma plegada y del suministro del hormigón. La bomba de doble pistón de suministro de hormigón, utilizada típicamente, transmite a la pluma distribuidora fuerzas de perturbación similares a impulsos, provocando así una excitación vibratoria continua. Dependiendo de la posición de la pluma y de la frecuencia de transporte, también es posible una excitación próxima a las frecuencias propias de la pluma. Vibratory excitation comes from the movement of the folded boom and the delivery of concrete. The typically used double-piston concrete delivery pump transmits impulse-like disturbance forces to the distribution boom, thereby causing continuous vibratory excitation. Depending on the position of the boom and the transport frequency, excitation close to the boom's own frequencies is also possible.

La combinación de movimiento de traslación y suministro de hormigón expone a la pluma distribuidora a una excitación vibratoria continua durante el funcionamiento normal. Esto tiene consecuencias para la vida útil de la máquina y la seguridad del operario. The combination of translational motion and concrete delivery exposes the placing boom to continuous vibratory excitation during normal operation. This has consequences for the useful life of the machine and the safety of the operator.

El objeto de la presente invención es amortiguar las vibraciones de la pluma distribuidora para mejorar la manejabilidad y operatividad de la bomba de hormigón. The object of the present invention is to dampen the vibrations of the distribution boom to improve the manageability and operability of the concrete pump.

1. Estado de la técnica 1. State of the art

La publicación EP 2 103760 B1 (Cifa) propone una amortiguación de las vibraciones utilizando un modelo modal. El algoritmo de regulación estima el estado del sistema con la ayuda de un observador y realimenta la señal estimada mediante amplificaciones de la regulación. Las amplificaciones se recuperan de una lista en función de la posición de la pluma y se interpolan. El procedimiento se basa en un modelo modal obtenido por transformación modal y posterior reducción del modelo a los primeros modos de oscilación. Los estados individuales del modelo son, por tanto, coordenadas modales y no tienen interpretación física. El procedimiento tiene el inconveniente de que, además de las amplificaciones de regulación, el modelo modal reducido del observador también depende de la posición actual de la pluma. Por lo tanto, el modelo modal debe regenerarse para cada posición de la pluma o solo es válido para determinadas posiciones de la pluma. Debido al gran número de posiciones posibles de la pluma, esto representa una limitación para la aplicabilidad de la amortiguación de vibraciones. La amortiguación de vibraciones que se propone a continuación evita estos problemas mediante un tipo diferente de modelización. La reducción del modelo está motivada físicamente y conduce a unas coordenadas elásticas físicamente interpretables. Además, la combinación de sensores utilizada para la amortiguación de vibraciones es diferente. Publication EP 2 103760 B1 (Cifa) proposes vibration damping using a modal model. The regulation algorithm estimates the state of the system with the help of an observer and feeds back the estimated signal through regulation amplifications. The amplifications are retrieved from a list based on the position of the pen and interpolated. The procedure is based on a modal model obtained by modal transformation and subsequent reduction of the model to the first oscillation modes. The individual states of the model are therefore modal coordinates and have no physical interpretation. The procedure has the drawback that, in addition to the regulation amplifications, the reduced modal model of the observer also depends on the current position of the plume. Therefore, the modal model must be regenerated for each pen position or is only valid for certain pen positions. Due to the large number of possible boom positions, this represents a limitation for the applicability of vibration damping. The vibration damping proposed below avoids these problems through a different type of modeling. The model reduction is physically motivated and leads to physically interpretable elastic coordinates. Additionally, the sensor combination used for vibration damping is different.

La publicación WO 2014165889 A1 (TTControl) presenta un sistema de amortiguación de vibraciones basado en la realimentación de señales de posición y deformación de los segmentos de la pluma. La posición se mide mediante una unidad de medición inercial y la deformación mediante galgas extensométricas. La unidad de medición inercial comprende un sensor de velocidad de rotación y un sensor de aceleración, que solo se utilizan en combinación y para la estimación de la posición (véase la reivindicación 2). El procedimiento tiene la ventaja de que la vibración de los segmentos se detecta independientemente del movimiento de desplazamiento. Con esto se suprime el procesamiento de señales adicionales para separar el movimiento de desplazamiento de la vibración estructural superpuesta. Sin embargo, el uso de galgas extensométricas tiene el inconveniente de que el montaje es complejo y debe realizarse en puntos del segmento sometidos a grandes esfuerzos. Además, el sensor es muy sensible a la temperatura y requiere un gran esfuerzo de calibración. El sistema de amortiguación de vibraciones propuesto a continuación sortea estas desventajas eligiendo un sensor de velocidad de rotación para detectar las vibraciones en la pluma distribuidora. Publication WO 2014165889 A1 (TTControl) presents a vibration damping system based on feedback of position and deformation signals of the boom segments. The position is measured by an inertial measurement unit and the deformation by strain gauges. The inertial measurement unit comprises a rotation speed sensor and an acceleration sensor, which are only used in combination and for position estimation (see claim 2). The method has the advantage that the vibration of the segments is detected independently of the displacement movement. This eliminates additional signal processing to separate displacement motion from superimposed structural vibration. However, the use of strain gauges has the disadvantage that the assembly is complex and must be carried out at points of the segment subjected to great stress. Furthermore, the sensor is very sensitive to temperature and requires a lot of calibration effort. The vibration damping system proposed below overcomes these disadvantages by choosing a rotation speed sensor to detect vibrations in the distributor boom.

En la publicación WO 2016 131977 A1 (Schwing) se utilizan unidades de medición inercial para el control de posición de la punta de pluma. Las unidades de medición están montadas en los segmentos del centro de cada viga. Se proporciona un sensor adicional en la punta de la pluma. Las señales de aceleración y velocidad de rotación de los sensores se fusionan mediante un enfoque de cuerpo rígido y estiman la posición de la punta de la pluma. Para mejorar la estimación de la actitud, la señal de aceleración del sensor situado en la punta de la pluma se integra dos veces y se fusiona con la estimación existente. La determinación de la posición absoluta no es posible debido al enfoque de cuerpo rígido utilizado y a la doble integración. En su lugar, los componentes dinámicos de la posición de la pluma se calculan mediante un filtro de paso alto y se retroalimentan con un sistema de control PID. Un control de posición subordinado a nivel de articulación evita los efectos de deriva de la punta de la pluma. El algoritmo de fusión solo incluye la reconstrucción de la posición de la punta de la pluma. Debido a la posición de las unidades de medición inercial y al enfoque de cuerpo rígido utilizado, solo se estima la inclinación de los segmentos y no el estado de vibración de la pluma distribuidora. Esto difiere del enfoque basado en modelos para estimar y controlar el estado de vibración de la pluma distribuidora que se presenta a continuación. Aquí se tiene en cuenta el estado de vibración de toda la pluma. A diferencia del control de posición de la punta de la pluma, el número de sensores utilizados puede reducirse y limitarse al uso de sensores de velocidad de rotación. In publication WO 2016 131977 A1 (Schwing) inertial measurement units are used to control the position of the pen tip. The measurement units are mounted on the center segments of each beam. An additional sensor is provided at the tip of the pen. The acceleration and rotational speed signals from the sensors are fused using a rigid body approach and estimate the position of the boom tip. To improve the attitude estimation, the acceleration signal from the sensor located at the tip of the boom is integrated twice and merged with the existing estimate. Determination of the absolute position is not possible due to the rigid body approach used and the double integration. Instead, the dynamic components of the boom position are calculated using a high-pass filter and fed back to a PID control system. A subordinate position control at joint level prevents boom tip drift effects. The fusion algorithm only includes the reconstruction of the pen tip position. Due to the position of the inertial measurement units and the rigid body approach used, only the inclination of the segments is estimated and not the vibration state of the distributor boom. This differs from the model-based approach to estimating and controlling the vibration state of the distributor boom presented below. The vibration state of the entire boom is taken into account here. Unlike boom tip position control, the number of sensors used can be reduced and limited to the use of rotation speed sensors.

La publicación EP 1537282 B1 (Putzmeister) propone sensores angulares geodésicos para determinar la posición y amortiguar las vibraciones de la pluma distribuidora. Los sensores se montan en los segmentos y proporcionan la inclinación absoluta respectiva. Teniendo en cuenta la cinemática, las señales se dividen en un componente de baja frecuencia para el control de coordenadas y un componente de alta frecuencia para la amortiguación de vibraciones. Los sensores de inclinación utilizados habitualmente reaccionan de forma sensible a los picos de aceleración de traslación. Por lo tanto, la aplicación para la amortiguación de vibraciones teniendo en cuenta el movimiento de traslación y el suministro de hormigón está muy limitada. EP 1537282 B1 (Putzmeister) proposes geodetic angle sensors for position determination and vibration damping of the distribution boom. The sensors are mounted on the segments and provide the respective absolute inclination. Taking kinematics into account, the signals are divided into a low-frequency component for coordinate control and a high-frequency component for vibration damping. Commonly used tilt sensors react sensitively to peaks in travel acceleration. Therefore, the application for vibration damping considering translational motion and concrete supply is very limited.

La publicación EP 2778466 A1 presenta un sistema de amortiguación de vibraciones en un plano horizontal. Publication EP 2778466 A1 presents a vibration damping system in a horizontal plane.

La publicación EP 1122380 B1 (Putzmeister) propone un dispositivo de control para variar o modular periódicamente la frecuencia de la bomba. La variación o modulación de la frecuencia de la bomba evita que se produzcan frecuencias de excitación cercanas a la frecuencia propia de la pluma. El resultado es una menor excitación vibratoria de la pluma distribuidora. El procedimiento modifica el suministro de hormigón para amortiguar las vibraciones en la pluma distribuidora. Esto difiere de la intervención previa de perturbaciones mostrada a continuación, que utiliza el actuador de la pluma distribuidora y no afecta al suministro de hormigón. Publication EP 1122380 B1 (Putzmeister) proposes a control device to periodically vary or modulate the frequency of the pump. The variation or modulation of the pump frequency prevents excitation frequencies from occurring close to the plume's own frequency. The result is less vibration excitation of the distributor boom. The procedure modifies the concrete supply to dampen vibrations in the distribution boom. This differs from the disturbance preintervention shown below, which uses the spreading boom actuator and does not affect concrete delivery.

La publicación EP 1537 282 B1 (Putzmeister) describe un sistema de control de perturbaciones para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora. Sin embargo, no se trata de una intervención previa de perturbaciones, ya que para amortiguar las vibraciones no se utiliza una magnitud perturbadora, sino una magnitud medida de la pluma distribuidora. La magnitud medida es el componente dinámico de la detección de la posición de la pluma. Se amplifica mediante un regulador y se realimenta a los actuadores de la pluma distribuidora. De este modo, el procedimiento representa una amortiguación de vibraciones clásica basada en la realimentación y no una intervención previa de perturbaciones. Publication EP 1537 282 B1 (Putzmeister) describes a disturbance control system for reducing vibrations of the distributor boom. However, this is not a pre-intervention of disturbances, since a disturbance magnitude is not used to damp the vibrations, but rather a measured magnitude of the distributor boom. The measured magnitude is the dynamic component of the boom position detection. It is amplified by a regulator and fed back to the distributor boom actuators. The method thus represents classical vibration damping based on feedback and not preintervention of disturbances.

En la publicación DE 101 01 570 B4 (Schwing) se describe una intervención previa de perturbaciones combinada con una amortiguación de vibraciones basada en la realimentación según el principio del elemento amortiguador de resorte virtual. La magnitud de perturbación medida depende del suministro de hormigón, pero no se realiza una conversión explícita basada en modelos en las fuerzas de perturbación de la pluma distribuidora. Además, el procedimiento presentado está descentralizado para cada articulación. Por tanto, no se tiene en cuenta la influencia de las fuerzas perturbadoras en toda la pluma distribuidora. El sistema de sensores propuesto para medir la presión del flujo de hormigón en la tubería de transporte no puede utilizarse en la práctica, ya que es caro y está sometido a un gran desgaste durante el funcionamiento. DE 101 01 570 B4 (Schwing) describes a disturbance pre-intervention combined with feedback-based vibration damping according to the principle of the virtual spring damping element. The measured perturbation magnitude depends on the concrete supply, but no explicit model-based conversion is performed on the spreading boom perturbation forces. Furthermore, the procedure presented is decentralized for each joint. Therefore, the influence of disturbing forces on the entire distribution boom is not taken into account. The proposed sensor system for measuring the pressure of concrete flow in the transport pipeline cannot be used in practice, as it is expensive and subject to high wear during operation.

2. Construcción del ejemplo de diseño en forma de bomba de hormigón montada sobre camión 2. Construction of the design example in the form of a truck-mounted concrete pump

La Fig. 1 muestra los elementos relevantes de la bomba de hormigón montada sobre camión. Dispone de un carro inferior con un chasis de varios ejes con neumáticos, mediante el cual la bomba de hormigón montada sobre camión puede desplazarse por carretera. En el carro inferior están previstos cilindros de apoyo delanteros y traseros 9 y 10, que están dispuestos sobre puntales 10 y 12 desplegables y/o telescópicos. Además, se muestra una caja de distribución 11. Fig. 1 shows the relevant elements of the truck mounted concrete pump. It has an undercarriage with a multi-axle chassis with tires, through which the truck-mounted concrete pump can travel on the road. Front and rear support cylinders 9 and 10 are provided on the lower carriage, which are arranged on deployable and/or telescopic struts 10 and 12. Additionally, a distribution box 11 is shown.

El carro inferior porta un grupo de bombas 1 en la parte trasera y, a través de un bloque de pluma 2, un brazo articulado a lo largo del cual se guía una tubería de suministro, no mostrada. The undercarriage carries a pump group 1 at the rear and, via a boom block 2, an articulated arm along which a supply pipe, not shown, is guided.

El brazo articulado consta de un soporte giratorio 3 y cuatro segmentos 4 a 7 (es posible cualquier número de segmentos), que se acoplan mediante articulaciones A a E. La articulación A en el vehículo permite mover el grupo de bombeo. La articulación A en el vehículo permite el giro del soporte giratorio 3 alrededor del eje vertical, las articulaciones B a E permiten el giro de los segmentos 4 a 7 alrededor de ejes horizontales basculantes. El sistema de accionamiento de la bomba de hormigón consta de cilindros hidráulicos 14 a 17 en las respectivas articulaciones B a E y de un motor hidráulico para la articulación giratoria A del soporte giratorio. Los cilindros hidráulicos 14 a 17 permiten el movimiento de la pluma distribuidora en el plano vertical. El motor hidráulico hace girar toda la pluma alrededor del eje vertical. La punta de la pluma 22 (TCP) es la parte superior de la pluma distribuidora. The articulated arm consists of a rotating support 3 and four segments 4 to 7 (any number of segments is possible), which are coupled by joints A to E. Joint A on the vehicle allows the pump group to be moved. Joint A on the vehicle allows the rotation of the rotating support 3 around the vertical axis, joints B to E allow the rotation of segments 4 to 7 around tilting horizontal axes. The drive system of the concrete pump consists of hydraulic cylinders 14 to 17 in the respective joints B to E and a hydraulic motor for the swivel joint A of the swivel bracket. Hydraulic cylinders 14 to 17 allow the movement of the distributor boom in the vertical plane. The hydraulic motor rotates the entire boom around the vertical axis. The pen tip 22 (TCP) is the top of the distributor pen.

A la pluma distribuidora está conectada una tubería de suministro que transporta el hormigón a la punta de la pluma 22. Desde allí, el hormigón se transporta a un operario a través de un tramo de manguera 8. Una bomba de doble émbolo de la unidad de bombeo 1 genera la presión de transporte necesaria. A supply pipe is connected to the distribution boom, which transports the concrete to the tip of the boom 22. From there, the concrete is transported to an operator through a length of hose 8. A double-piston pump of the delivery unit pump 1 generates the necessary transport pressure.

La estructura planificada del sistema de amortiguación de vibraciones se divide en los subsistemas mostrados en la Fig. 2: control geométrico, control previo, regulación (con observador) e intervención previa de perturbaciones. The planned structure of the vibration damping system is divided into the subsystems shown in Fig. 2: geometric control, pre-control, regulation (with observer) and pre-disturbance intervention.

Para cada subsistema, la estructura y el modo de funcionamiento se describen a continuación, junto con los rasgos característicos. For each subsystem, the structure and mode of operation are described below, along with characteristic features.

3. Control de geometría (control TCP) 3. Geometry control (TCP control)

El control geométrico se utiliza para generar trayectorias de movimiento de la pluma distribuidora. Las trayectorias de movimiento son una función temporal de posición, velocidad, aceleración y/o sacudida de los ejes de articulación de la pluma distribuidora. Se adaptan a la dinámica del sistema en el control preventivo y se transmiten al control como valor de referencia. Geometric control is used to generate distribution boom movement trajectories. Motion trajectories are a temporal function of position, velocity, acceleration and/or jerk of the boom joint axes. They adapt to the dynamics of the system in preventive control and are transmitted to the control as a reference value.

4. Control preventivo 4. Preventive control

4.1 Función 4.1 Function

El control preventivo según la Fig. 3 sirve para que la pluma distribuidora se mueva rápidamente sin excitar las frecuencias propias. The preventive control according to Fig. 3 serves to ensure that the distributor boom moves quickly without exciting the natural frequencies.

- Medición de la posición de la pluma distribuidora. - Measurement of the position of the distributor boom.

- Determinación de las (primeras) frecuencias propias y de la amortiguación de la pluma distribuidora en la posición respectiva de la pluma (posición de reposo) en el plano horizontal y vertical. - Determination of the (first) natural frequencies and the damping of the distribution boom in the respective position of the boom (rest position) in the horizontal and vertical plane.

- Filtrado de las señales de valor de referencia con frecuencias propias (filtro de muescas (notch), conformación de entrada). - Filtering of reference value signals with natural frequencies (notch filter, input shaping).

- El control preventivo actúa sobre cada actuador vertical y horizontal. - Preventive control acts on each vertical and horizontal actuator.

4.2 Sensores 4.2 Sensors

- Posición de la pluma distribuidora - Distribution boom position

- Codificador de giro para el ángulo de giro alrededor del eje vertical - Rotation encoder for the rotation angle around the vertical axis

4.3 Actuadores 4.3 Actuators

- Cilindro hidráulico (plano vertical) - Hydraulic cylinder (vertical plane)

- Motor hidráulico (plano horizontal) - Hydraulic motor (horizontal plane)

5. Regulación 5. Regulation

El sistema de regulación, que se muestra de nuevo en la Fig. 4, se divide en dos partes: la regulación del eje (Fig. 5) y el sistema de regulación para amortiguar las vibraciones y la regulación de posición con el sistema de regulación y el observador. The regulation system, shown again in Fig. 4, is divided into two parts: the shaft regulation (Fig. 5) and the regulation system for damping vibrations and the position regulation with the regulation system and the observer.

5.1 Regulador del eje 5.1 Shaft regulator

El regulador de eje según la Fig. 5 sirve para convertir la velocidad angular de referencia de la articulación en la velocidad real del actuador: The axis controller according to Fig. 5 serves to convert the reference angular speed of the joint into the actual speed of the actuator:

- El comportamiento de transmisión del sistema hidráulico desde el control a la velocidad del actuador presenta un comportamiento no lineal. - The transmission behavior of the hydraulic system from the control to the speed of the actuator presents a non-linear behavior.

- La regulación del eje compensa las no linealidades del sistema hidráulico y de la cinemática de desviación. - El algoritmo de control consiste en las curvas características estáticas invertidas de la hidráulica y la cinemática de deflexión. Posiblemente, se proporciona una realimentación de la presión o de la posición o velocidad del cilindro. - La regulación del eje se utiliza de forma descentralizada en cada articulación y representa el nivel más bajo del sistema global de amortiguación de vibraciones. - Axle regulation compensates for non-linearities in the hydraulic system and deflection kinematics. - The control algorithm consists of inverted static characteristic curves of hydraulics and deflection kinematics. Possibly, feedback of pressure or cylinder position or velocity is provided. - The axle regulation is used in a decentralized manner in each joint and represents the lowest level of the overall vibration damping system.

En su función de convertir la velocidad de referencia en la velocidad real del actuador, la regulación del eje se asume implícitamente para todos los conceptos de control y regulación posteriores. In its function of converting the reference speed into the actual speed of the actuator, the axis regulation is implicitly assumed for all subsequent control and regulation concepts.

5.2 Amortiguación de vibraciones basada en sensores de velocidad de rotación 5.2 Vibration damping based on rotation speed sensors

5.2.1 Estructura de la amortiguación de vibraciones 5.2.1 Structure of vibration damping

El procedimiento incluye una amortiguación activa de las vibraciones para reducir las vibraciones en la pluma distribuidora. Se distingue entre los movimientos nominales de los segmentos por parte del operador y las vibraciones excitadas por el movimiento de traslación. La amortiguación de vibraciones tiene en cuenta el movimiento nominal y amortigua únicamente las vibraciones estructurales que se producen. También se reducen las vibraciones debidas al suministro de hormigón. The procedure includes active vibration damping to reduce vibrations in the distributor boom. A distinction is made between the nominal movements of the segments by the operator and the vibrations excited by the translational movement. Vibration damping takes into account the nominal movement and dampens only the structural vibrations that occur. Vibrations due to concrete delivery are also reduced.

El objetivo de la amortiguación de vibraciones es reducir las vibraciones en toda la pluma distribuidora. Para ello, el estado de vibración de toda la pluma se calcula a partir de las vibraciones de los segmentos individuales. La pluma distribuidora tiene frecuencias propias variables en función de la posición y la inclinación de los segmentos. La amortiguación de las vibraciones tiene en cuenta esta variabilidad de las frecuencias propias en función de la posición de la pluma. Las primeras frecuencias propias son las que más influyen en el comportamiento vibratorio. The goal of vibration damping is to reduce vibrations throughout the distributor boom. To do this, the vibration state of the entire boom is calculated from the vibrations of the individual segments. The distribution boom has variable natural frequencies depending on the position and inclination of the segments. Vibration damping takes into account this variability of the natural frequencies depending on the position of the boom. The first natural frequencies are the ones that most influence the vibratory behavior.

5.2.2 Sensores 5.2.2 Sensors

El estado de vibración de la pluma distribuidora se detecta mediante los sensores de velocidad de rotación 18 a 21. Los sensores están montados en uno o varios segmentos 4 a 7 y miden la velocidad de rotación alrededor de los ejes de articulación. La ventaja de estos sensores para la detección de vibraciones es que pueden montarse fácilmente, a diferencia de la tecnología de sensores habitual (por ejemplo, galgas extensométricas). El sensor puede montarse en todos los lados exteriores e interiores del segmento. Los sensores de velocidad de rotación basados en MEMS también son rentables, robustos y requieren poco mantenimiento. The vibration state of the distributor boom is detected by the rotation speed sensors 18 to 21. The sensors are mounted on one or more segments 4 to 7 and measure the rotation speed around the joint axes. The advantage of these sensors for vibration detection is that they can be easily mounted, unlike common sensor technology (e.g. strain gauges). The sensor can be mounted on all exterior and interior sides of the segment. MEMS-based rotational speed sensors are also cost-effective, robust and require little maintenance.

El sensor de velocidad de rotación 18 a 21 se monta en la región delantera del segmento respectivo 4 a 7 para detectar de forma óptima las vibraciones estructurales. Debido a la cinemática en serie del manipulador, la velocidad de rotación medida de un segmento también contiene la vibración del segmento anterior. Esta circunstancia se tendrá en cuenta en el diseño de regulación. The rotation speed sensor 18 to 21 is mounted in the forward region of the respective segment 4 to 7 to optimally detect structural vibrations. Due to the serial kinematics of the manipulator, the measured rotational speed of one segment also contains the vibration of the previous segment. This circumstance will be taken into account in the regulation design.

La posición de la pluma distribuidora se determina mediante una medición directa o indirecta de los ángulos de articulación relativos entre los segmentos. Por ejemplo, la disposición de medición puede ser una detección de los ángulos de articulación relativos mediante codificadores de ángulos de giro. The position of the distributor boom is determined by direct or indirect measurement of the relative hinge angles between the segments. For example, the measurement arrangement may be a detection of relative joint angles using rotation angle encoders.

5.3.3 Modelización 5.3.3 Modeling

El diseño de regulación se basa en un modelo matemático de la pluma distribuidora. Para ello, el sistema mecánico se representa mediante un modelo dinámico. The regulation design is based on a mathematical model of the distributing boom. To do this, the mechanical system is represented by a dynamic model.

La pluma distribuidora se modeliza mediante un modelo de cuerpo rígido con articulaciones accionadas B a E. Las articulaciones virtuales adicionales tienen en cuenta la flexibilidad en los segmentos. Las articulaciones virtuales adicionales tienen en cuenta la flexibilidad en los segmentos. Para cada segmento se introduce una articulación virtual adicional con elementos de resorte y amortiguación. Las constantes de resorte y amortiguación se eligen de forma que se mantengan la flexión y la primera frecuencia propia del segmento real. El modelo de la pluma distribuidora se compone de varios segmentos. La rigidez de la estructura global es, por tanto, el resultado de la rigidez de los segmentos individuales. Dado que la estructura global se compone de varios segmentos, también se reproducen las frecuencias propias más altas. The delivery boom is modeled using a rigid body model with actuated joints B to E. Additional virtual joints take into account flexibility in the segments. Additional virtual joints take into account flexibility in the segments. An additional virtual joint with spring and damping elements is introduced for each segment. The spring and damping constants are chosen so that the deflection and the first eigenfrequency of the real segment are maintained. The distribution boom model is made up of several segments. The stiffness of the overall structure is therefore the result of the stiffness of the individual segments. Since the overall structure is made up of several segments, the highest eigenfrequencies are also reproduced.

Este tipo de modelización representa una discretización físicamente motivada de la pluma distribuidora elástica de dimensiones infinitas. La ventaja es que se pueden utilizar formalismos de cuerpo rígido bien desarrollados y eficientes para la modelización. Además, el modelo resultante tiene un orden de sistema relativamente bajo. A diferencia de la reducción de un modelo modal, el estado del sistema de las articulaciones virtuales sigue siendo una variable física. Describe la flexión concentrada y la vibración del segmento. This type of modeling represents a physically motivated discretization of the elastic distributor boom of infinite dimensions. The advantage is that well-developed and efficient rigid body formalisms can be used for modeling. Furthermore, the resulting model has a relatively low system order. Unlike the reduction of a modal model, the system state of the virtual joints remains a physical variable. Describes concentrated flexion and vibration of the segment.

El modelo no lineal de la pluma distribuidora se linealiza en torno a la posición de equilibrio de la posición actual de la pluma. Esto da lugar a un sistema lineal dependiente de la posición y de la situación de carga de la pluma, que representa pequeñas desviaciones de la posición de equilibrio The nonlinear model of the distributing boom is linearized around the equilibrium position of the current position of the boom. This gives rise to a linear system dependent on the position and loading situation of the boom, which represents small deviations from the equilibrium position.

5.3.4 Observador 5.3.4 Observer

Basándose en el modelo linealizado, se utiliza un observador para estimar los estados del sistema. Based on the linearized model, an observer is used to estimate the states of the system.

El observador reconstruye el estado del sistema x con la ayuda de las entradas y salidas del sistema. Las entradas del sistema u son los valores de referencia del sistema hidráulico. Las salidas y son los valores medidos de la posición y el estado de vibración de la pluma distribuidora. La fusión de las diferentes señales de medición mejora la robustez de la amortiguación de vibraciones frente a los fenómenos de deriva del sistema de sensores de velocidad de rotación causados por el principio de medición. El observador basado en modelos garantiza además que la señal de medición de los sensores de velocidad de rotación se divida en las partes separadas del movimiento de la articulación y la vibración. De este modo, la regulación amortigua específicamente las vibraciones estructurales sin influir en el movimiento de referencia. La amplificación del observador L se selecciona mediante un procedimiento adecuado como, por ejemplo, la especificación previa de polos o mediante un filtro de Kalman. The observer reconstructs the state of system x with the help of the inputs and outputs of the system. The system inputs u are the reference values of the hydraulic system. The outputs and are the measured values of the position and vibration state of the distributor boom. The fusion of the different measurement signals improves the robustness of the vibration damping against drift phenomena of the rotational speed sensor system caused by the measurement principle. The model-based observer further ensures that the measurement signal from the rotational speed sensors is divided into the separate parts of joint motion and vibration. In this way, the regulation specifically dampens structural vibrations without influencing the reference movement. The amplification of the observer L is selected by a suitable procedure such as pole pre-specification or by a Kalman filter.

5.3.5 Amplificación de regulación 5.3.5 Regulation amplification

El modelo linealizado sirve para diseñar las amplificaciones de realimentación K del círculo de regulación. The linearized model is used to design the feedback amplifications K of the regulation circle.

Los polos se posicionan en el semiplano complejo de manera que aumente la amortiguación del sistema. De este modo se amortiguan las vibraciones de la pluma distribuidora. El regulador recibe el estado estimado del observador x , amplifica las señales y las alimenta como valores de referencia al sistema hidráulico (véase la Fig. 4). La amplificación de regulación K se calcula mediante un procedimiento adecuado como, por ejemplo, la especificación previa de polos o procedimientos basados en la optimización (LQR). The poles are positioned in the complex half-plane in such a way as to increase the damping of the system. This dampens the vibrations of the distributor boom. The regulator receives the estimated state of the observer x, amplifies the signals and feeds them as reference values to the hydraulic system (see Fig. 4). The regulation amplification K is calculated by a suitable procedure such as pole pre-specification or optimization-based procedures (LQR).

El proceso de diseño para el observador y el regulador descrito anteriormente se aplica a una posición de equilibrio específica de la pluma distribuidora. Por lo tanto, si se modifica la posición de la pluma, se repite el proceso de diseño y se adapta a la posición actual. Mediante el seguimiento de los parámetros de control se garantiza la funcionalidad de la amortiguación de vibraciones para cada posición de la pluma. The design process for the observer and regulator described above applies to a specific balance position of the distributor boom. Therefore, if the position of the pen is changed, the design process is repeated and adapted to the current position. By monitoring control parameters, vibration damping functionality is ensured for each boom position.

El diseño cíclico del observador y del regulador hace que las amplificaciones dependan de la posición actual y de la situación de carga de la pluma distribuidora. De este modo, la frecuencia propia variable de la pluma se tiene en cuenta implícitamente en el diseño de regulación. The cyclic design of the observer and regulator makes the amplifications dependent on the current position and loading situation of the distributor boom. In this way, the variable natural frequency of the boom is implicitly taken into account in the regulation design.

5.3.6 Amortiguación horizontal de vibraciones 5.3.6 Horizontal vibration damping

La amortiguación de vibraciones también puede utilizarse para las vibraciones en el plano horizontal. El motor hidráulico en el soporte de la pluma sirve como actuador. La posición de la pluma alrededor del eje vertical se detecta mediante un codificador angular. En este caso, los sensores de ángulo de giro para la medición de vibraciones están diseñados o ampliados por una dirección de detección en el plano horizontal y la torsión. Los sensores se montan en uno o más segmentos y miden la velocidad de rotación alrededor del eje vertical y del eje longitudinal. Vibration damping can also be used for vibrations in the horizontal plane. The hydraulic motor on the boom support serves as the actuator. The position of the boom around the vertical axis is detected by an angle encoder. In this case, the rotation angle sensors for vibration measurement are designed or extended by a sensing direction in the horizontal plane and torsion. The sensors are mounted on one or more segments and measure the speed of rotation around the vertical axis and the longitudinal axis.

En el plano horizontal, la flexión horizontal se acopla a la torsión de los segmentos. La pluma distribuidora experimenta así simultáneamente una flexión horizontal y una torsión, según la posición. Este efector se tiene en cuenta en la modelización. In the horizontal plane, the horizontal bending is coupled to the torsion of the segments. The distribution boom thus simultaneously experiences horizontal bending and twisting, depending on the position. This effector is taken into account in the modeling.

Se añade una componente horizontal al modelo dinámico de la pluma distribuidora (apartado 5.3.3). Para ello, las articulaciones virtuales de los segmentos se diseñan como articulaciones giratorias de varios ejes que detectan la flexión en el plano horizontal y la torsión. La rotación alrededor del eje vertical se tiene en cuenta mediante una articulación en el soporte giratorio. El tipo y la estructura del modelo siguen siendo los mismos que en la sección 5.3.3. A horizontal component is added to the dynamic model of the distribution boom (section 5.3.3). To this end, the virtual joints of the segments are designed as multi-axis rotary joints that detect bending in the horizontal plane and torsion. Rotation around the vertical axis is taken into account by a joint in the swivel bracket. The model type and structure remain the same as in section 5.3.3.

De forma análoga al procedimiento descrito en los apartados 5.3.3, 5.3.4 y 5.3.5, se diseñan un observador y un amplificador de realimentación para el modelo linealizado ampliado. Puede implementarse un amortiguador de vibraciones horizontal separado o un amortiguador de vibraciones vertical y horizontal combinado. El observador basado en el modelo garantiza que la señal de medición de los sensores de velocidad de rotación se divide en los componentes separados del movimiento del eje vertical y la vibración. De este modo, la regulación amortigua específicamente las vibraciones estructurales de la flexión y la torsión horizontales sin influir en el movimiento nominal. Analogously to the procedure described in sections 5.3.3, 5.3.4 and 5.3.5, an observer and a feedback amplifier are designed for the extended linearized model. A separate horizontal vibration damper or a combined vertical and horizontal vibration damper can be implemented. The model-based observer ensures that the measurement signal from the rotational speed sensors is divided into the separate components of vertical axis motion and vibration. In this way, the regulation specifically dampens structural vibrations from horizontal bending and torsion without influencing the nominal movement.

5.3.7 Otras propiedades 5.3.7 Other properties

La amortiguación de las vibraciones tiene en cuenta explícitamente las especificaciones de movimiento del operador. Esto significa que el movimiento deseado de desplazamiento es permitido por la regulación y solo las vibraciones estructurales superpuestas son amortiguadas. Para reducir la excitación de las vibraciones durante el desplazamiento, también se proporciona un control previo. Este calcula señales de control a partir del valor de referencia del operador que ejecutan el movimiento deseado de la pluma y en esto no provocan ninguna vibración. Para ello se utiliza un filtro de muescas, que suprime las frecuencias propias de la pluma distribuidora durante el movimiento de desplazamiento en función de la posición actual de la pluma (véase la Fig. 3). Vibration damping explicitly takes into account the operator's movement specifications. This means that the desired displacement movement is allowed by the regulation and only superimposed structural vibrations are damped. To reduce vibration excitation during travel, pre-control is also provided. It calculates control signals from the operator's reference value that execute the desired movement of the boom and do not cause any vibration. For this, a notch filter is used, which suppresses the natural frequencies of the distributor boom during the travel movement depending on the current position of the boom (see Fig. 3).

Las señales de valor de referencia para el sistema hidráulico se convierten mediante una regulación de eje subordinado en los cilindros. La regulación de eje convierte una especificación de velocidad angular de referencia u de las articulaciones en la velocidad real de traslación de los cilindros. La cinemática de desviación y las no linealidades del sistema hidráulico se tienen en cuenta mediante un control previo (véase la Fig. 5). Como magnitud de medida para la realimentación pueden utilizarse la presión, la posición del cilindro o la velocidad del cilindro. Alternativamente, la velocidad del cilindro también puede calcularse a partir de la posición mediante un procesamiento separado de la señal. Los cilindros transmiten la fuerza Fu a la pluma distribuidora y generan así un movimiento de las articulaciones. Como se ha descrito anteriormente, la regulación de ejes está descentralizada y subordinada por separado a cada articulación. The reference value signals for the hydraulic system are converted by slave axis control in the cylinders. Axis regulation converts a reference angular velocity specification u of the joints into the actual translational velocity of the cylinders. Deflection kinematics and non-linearities of the hydraulic system are taken into account by pre-control (see Fig. 5). Pressure, cylinder position or cylinder speed can be used as measuring variable for feedback. Alternatively, the cylinder speed can also be calculated from the position by separate signal processing. The cylinders transmit the Fu force to the distribution boom and thus generate a movement of the joints. As described above, axis regulation is decentralized and subordinated separately to each joint.

6. Intervención previa de perturbaciones 6. Prior intervention of disturbances

Tradicionalmente, para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora se utilizan controles de amortiguación de vibraciones basados en la realimentación. Estos controles se basan en la realimentación de los parámetros estáticos y dinámicos de la pluma distribuidora. Para ello se miden las vibraciones de la estructura, se procesan con un algoritmo de control y se devuelven al sistema de accionamiento de la bomba de hormigón como señal de ajuste. El movimiento generado del sistema actuador actúa sobre la pluma distribuidora y amortigua activamente las vibraciones. Una desventaja de este procedimiento es que las vibraciones solo pueden compensarse cuando se miden en la pluma. Esto significa que las vibraciones deben producirse primero en la estructura para poder ser amortiguadas. El procedimiento que se describe a continuación sigue un planteamiento diferente basado en el principio de intervención previa de perturbaciones. Este procedimiento amortigua las vibraciones del sistema en función de la causa y no del efecto, como ocurre con los procedimientos basados en la realimentación (véase la Fig. 7). La excitación vibratoria de la pluma distribuidora se debe en gran medida a la causa del suministro de hormigón. Por consiguiente, representa una magnitud perturbadora del sistema que debe compensarse. Traditionally, feedback-based vibration damping controls are used to reduce boom vibrations. These controls are based on feedback from the static and dynamic parameters of the distribution boom. To do this, the vibrations of the structure are measured, processed with a control algorithm and returned to the concrete pump drive system as an adjustment signal. The movement generated by the actuator system acts on the distributor boom and actively dampens vibrations. A disadvantage of this procedure is that vibrations can only be compensated for when measured at the boom. This means that vibrations must first occur in the structure in order to be damped. The procedure described below follows a different approach based on the principle of preintervention of disturbances. This procedure dampens system vibrations based on cause and not effect, as is the case with feedback-based procedures (see Fig. 7). The vibratory excitation of the spreading boom is largely due to the cause of concrete supply. Consequently, it represents a disturbing magnitude of the system that must be compensated.

La ventaja de la intervención previa de perturbaciones frente a la amortiguación de vibraciones tradicional es que las perturbaciones pueden compensarse antes de que afecten al sistema. Esto significa que la excitación del suministro de hormigón se elimina antes de que sea visible como vibración en la pluma distribuidora. The advantage of disturbance pre-intervention over traditional vibration damping is that disturbances can be compensated before they affect the system. This means that the excitation of the concrete delivery is removed before it is visible as vibration in the placing boom.

El objetivo de la intervención previa de perturbaciones es, por tanto, reducir las vibraciones de la pluma distribuidora en función de las magnitudes de medición características del suministro de hormigón. Las variables medidas describen el estado del suministro de hormigón y no el estado de vibración de la pluma distribuidora. Las magnitudes de medición típicas del transporte de hormigón son la presión a la entrada de la tubería de suministro, la frecuencia del proceso de bombeo y la posición y velocidad del pistón de transporte. The objective of disturbance pre-intervention is therefore to reduce the vibrations of the distribution boom based on the characteristic measurement quantities of the concrete supply. The measured variables describe the state of concrete delivery and not the vibration state of the placing boom. Typical measurement quantities for concrete transport are the pressure at the inlet of the supply pipe, the frequency of the pumping process and the position and speed of the transport piston.

Las fuerzas perturbadoras en la pluma distribuidora se reconstruyen con las magnitudes medidas mediante un modelo del suministro de hormigón y se amplifican y conectan al sistema de accionamiento. La amplificación puede diseñarse de forma que se elimine la influencia de las fuerzas perturbadoras en un punto determinado de la pluma distribuidora. Para ello, se elige la punta de la pluma para mantener estable y constante la posición de la manguera final. The disturbing forces in the distribution boom are reconstructed with the measured magnitudes by a model of the concrete delivery and are amplified and connected to the drive system. The amplification can be designed in such a way as to eliminate the influence of disturbing forces at a given point on the distributor boom. To do this, the tip of the boom is chosen to keep the position of the final hose stable and constant.

Se proponen dos procedimientos para reducir las oscilaciones debidas al suministro de hormigón: la intervención previa de perturbaciones basada en el modelo clásico y la intervención previa de perturbaciones con un observador de perturbaciones. Two procedures are proposed to reduce oscillations due to concrete supply: disturbance preintervention based on the classical model and disturbance preintervention with a disturbance observer.

6.1 Intervención previa de perturbaciones clásica basada en modelos 6.1 Classical model-based pre-disturbance intervention

6.1.1 Resumen 6.1.1 Summary

6.1.1.2 Función 6.1.1.2 Function

Las fuerzas perturbadoras mostradas en la Fig. 6 se calculan utilizando un modelo matemático de suministro de hormigón a lo largo de la pluma. The disturbing forces shown in Fig. 6 are calculated using a mathematical model of concrete delivery along the boom.

- Cálculo de las fuerzas perturbadoras en la pluma distribuidora a partir de las señales de medición del suministro de hormigón (presión, frecuencia, posición del cilindro) mediante el modelo de suministro de hormigón (ver Fig. 8). - Cálculo de la influencia de las fuerzas perturbadoras sobre la pluma distribuidora en el modelo de perturbación. - Control de estado del modelo de perturbación. La magnitud de ajuste u<d>del modelo de perturbación controlado es la magnitud de ajuste u del sistema hidráulico de la bomba de hormigón. - Calculation of the disturbing forces in the distribution boom from the concrete supply measurement signals (pressure, frequency, cylinder position) using the concrete supply model (see Fig. 8). - Calculation of the influence of the disturbing forces on the distribution boom in the disturbance model. - State control of the disturbance model. The setting magnitude u<d>of the controlled disturbance model is the setting magnitude u of the hydraulic system of the concrete pump.

- El control de estado puede ampliarse con una realimentación de salida. En este caso se amortiguan los movimientos de la punta de la pluma. - Status monitoring can be expanded with output feedback. In this case, the movements of the pen tip are damped.

- El punto de funcionamiento es la posición actual de la pluma distribuidora. Cuando se modifica la posición de la pluma mediante un movimiento de traslación, se sigue el punto de funcionamiento. Es decir, la altura de la punta de la pluma tras el movimiento representa el nuevo punto de trabajo. - The operating point is the current position of the distributor boom. When the position of the boom is modified by a translation movement, the operating point is followed. That is, the height of the boom tip after the movement represents the new working point.

- Las desviaciones del valor nominal y<d>(véase la fig. 8) se compensan mediante un circuito de regulación con los valores medidos reales de la bomba de hormigón y. Este circuito de regulación puede representar la amortiguación de vibraciones del apartado 5.2. - Deviations from the nominal value y<d>(see fig. 8) are compensated by a regulation circuit with the actual measured values of the concrete pump y. This regulation circuit can represent the vibration damping of section 5.2.

6.1.1.2 Notas 6.1.1.2 Notes

- El circuito de control adicional del modelo de perturbación permite la compensación de las magnitudes de perturbación F<d>independientemente del control externo para la amortiguación de vibraciones (señal de medición y). Dado que el regulador de estado aplica un modelo de perturbación virtual, el estado completo x<d>está disponible. - Las limitaciones de la magnitud de ajuste pueden tenerse en cuenta fácilmente mediante limitaciones en el circuito de control de la intervención previa de perturbaciones. - The additional control circuit of the disturbance model allows compensation of the disturbance magnitudes F<d>independently of the external control for vibration damping (measuring signal y). Since the state regulator applies a virtual perturbation model, the full state x<d>is available. - Adjustment magnitude limitations can be easily taken into account by limitations in the disturbance preintervention control circuit.

6.1.1.3 Sensores 6.1.1.3 Sensors

- Posición de la pluma distribuidora - Distribution boom position

- Valores medidos para el suministro de hormigón: amplitud o posición del cilindro, velocidad del cilindro, frecuencia de la bomba y/o presión del hormigón a la entrada de la tubería de suministro. - Measured values for concrete supply: cylinder amplitude or position, cylinder speed, pump frequency and/or concrete pressure at the entrance of the supply pipe.

6.1.1.3 Actuadores 6.1.1.3 Actuators

- Todos los cilindros hidráulicos (plano vertical) - All hydraulic cylinders (vertical plane)

6.1.2 Ejemplo de realización 6.1.2 Implementation example

6.1.2.1 Modelización 6.1.2.1 Modeling

La modelización del suministro de hormigón forma el flujo de hormigón en la tubería de suministro desde la bomba de suministro en el vehículo hasta la manguera final en la punta de la pluma. Se calculan las fuerzas de perturbación relacionadas con el flujo del suministro de hormigón en la pluma distribuidora. Concrete delivery modeling forms the flow of concrete in the delivery pipe from the delivery pump on the vehicle to the final hose at the tip of the boom. Disturbance forces related to the flow of concrete supply in the distribution boom are calculated.

La generación de las fuerzas perturbadoras se debe principalmente a las fuerzas de fricción en la pared interior de la tubería y a las fuerzas de inercia causadas por la desviación del flujo de hormigón en las curvas de la tubería. Debido al transporte inestable y periódico surgen fuerzas de tipo impulsivo que se transmiten a la pluma distribuidora a través de las fijaciones de la tubería. Las fuerzas dependen de diversos factores. La mayor influencia son las propiedades reológicas y la composición del hormigón. Dependiendo del tipo y la consistencia del hormigón, las excitaciones vibratorias en la pluma distribuidora varían enormemente. Otro factor es el llamado efecto pared. Debido a la viscosidad y a la composición no homogénea del fluido, durante el transporte se forma en la región de la pared una capa límite con un límite elástico y una viscosidad bajos. La capa límite actúa como una película lubricante y reduce las fuerzas de fricción en la región de la pared. Otros factores son el factor de nivel de llenado variable en el pistón de suministro y la cantidad de aire disuelto en el hormigón. La incertidumbre y variabilidad de los factores mencionados hacen que la modelización directa, basada exclusivamente en el material, conlleve grandes dificultades. Por este motivo, se propone una modelización basada en mediciones. La idea básica es prescindir de la ilustración exacta de las condiciones de flujo en el interior de la tubería y, en su lugar, considerar únicamente las fuerzas que actúan sobre la pared de la tubería. The generation of disturbing forces is mainly due to friction forces on the inner wall of the pipe and inertia forces caused by the deflection of the concrete flow at pipe bends. Due to the unstable and periodic transport, impulsive forces arise that are transmitted to the distribution boom through the pipe fixings. The forces depend on various factors. The greatest influence is the rheological properties and composition of the concrete. Depending on the type and consistency of the concrete, the vibration excitations in the spreading boom vary greatly. Another factor is the so-called wall effect. Due to the viscosity and inhomogeneous composition of the fluid, a boundary layer with a low elastic limit and viscosity is formed in the wall region during transport. The boundary layer acts as a lubricating film and reduces friction forces in the wall region. Other factors are the variable fill level factor on the delivery piston and the amount of air dissolved in the concrete. The uncertainty and variability of the aforementioned factors mean that direct modeling, based exclusively on the material, entails great difficulties. For this reason, measurement-based modeling is proposed. The basic idea is to dispense with the exact illustration of the flow conditions inside the pipe and instead consider only the forces acting on the pipe wall.

El enfoque utiliza un fluido newtoniano equivalente para modelizar las fuerzas de fricción e inercia del fluido sobre la pared de la tubería. The approach uses an equivalent Newtonian fluid to model the friction and inertia forces of the fluid on the pipe wall.

Las propiedades materiales del fluido equivalente se determinan a partir de las magnitudes medidas del suministro de hormigón. En particular, al menos la viscosidad del fluido equivalente se determina a partir de la presión del hormigón y la velocidad de flujo del hormigón. Como densidad del fluido equivalente se utiliza un valor medio almacenado para la densidad del hormigón. The material properties of the equivalent fluid are determined from the measured magnitudes of the concrete supply. In particular, at least the equivalent fluid viscosity is determined from the concrete pressure and the concrete flow rate. A stored average value for the concrete density is used as the equivalent fluid density.

Aquí, suponiendo una presión ambiente en la manguera final y midiendo la presión de entrada, se puede calcular la diferencia de presión en toda la tubería. Teniendo en cuenta la posición de la pluma, también se determina la pérdida de presión hidrostática del flujo. Las magnitudes de salida del modelo son las fuerzas perturbadoras concentradas F<d>en cada articulación de la bomba de hormigón (véase la Fig. 6). Here, by assuming an ambient pressure in the final hose and measuring the inlet pressure, the pressure difference across the entire pipeline can be calculated. Taking into account the position of the boom, the hydrostatic pressure loss of the flow is also determined. The output quantities of the model are the concentrated disturbing forces F<d>at each joint of the concrete pump (see Fig. 6).

El efecto de las fuerzas perturbadoras concentradas F<d>se calcula mediante un acoplamiento con un modelo mecánico de la pluma distribuidora. El modelo mecánico tiene en cuenta la deformación dinámica y elástica de los segmentos bajo la influencia de las fuerzas perturbadoras en toda la pluma distribuidora. The effect of the concentrated disturbing forces F<d>is calculated by coupling with a mechanical model of the distributor boom. The mechanical model takes into account the dynamic and elastic deformation of the segments under the influence of disturbing forces throughout the distributor boom.

6.1.2.2 Compensación 6.1.2.2 Compensation

El modelo acoplado del suministro de hormigón y la pluma distribuidora sirve para diseñar una intervención previa de perturbaciones basada en el modelo. El modelo se amplía con un circuito de regulación para reducir las magnitudes de perturbación en la pluma distribuidora (véase el circuito de regulación del modelo de perturbación en la Fig. 8). A diferencia de la realimentación clásica, no se controla el tramo real, sino solo el modelo "virtual". Esto tiene ventajas para el diseño de regulación, ya que no se producen incertidumbres en el tramo ni magnitudes perturbadoras. Además, se dispone de todo el vector de estado sin necesidad de utilizar un observador. El control se diseña de forma que se minimice la influencia de las fuerzas perturbadoras sobre la punta de la pluma. The coupled model of the concrete supply and the placing boom is used to design a disturbance pre-intervention based on the model. The model is extended with a regulation circuit to reduce the disturbance magnitudes in the distribution boom (see the regulation circuit of the disturbance model in Fig. 8). Unlike classic feedback, the real section is not controlled, but only the "virtual" model. This has advantages for the regulation design, since there are no uncertainties in the section or disturbing magnitudes. Furthermore, the entire state vector is available without the need to use an observer. The control is designed to minimize the influence of disturbing forces on the boom tip.

Para compensar las fuerzas perturbadoras en el sistema real, la magnitud de ajuste del circuito de regulación virtual se conecta al actuador. El resultado es un control preventivo que no requiere realimentación del estado dinámico de la pluma distribuidora. To compensate for disturbing forces in the real system, the control variable of the virtual control circuit is connected to the actuator. The result is a preventive control that does not require feedback of the dynamic state of the distribution boom.

6.1.2.3 Control 6.1.2.3 Control

La intervención previa de perturbaciones se combina con la amortiguación de vibraciones tradicional para compensar las vibraciones del movimiento de traslación de la pluma y las incertidumbres en la modelización. La amortiguación de las vibraciones se basa en la medición y la realimentación de la posición y del estado de vibración de la pluma distribuidora. Teniendo en cuenta las salidas virtuales y<d>y las magnitudes medidas y, el control se diseña de forma que las magnitudes de ajuste de la intervención previa de perturbaciones u<d>actúen sin obstáculos sobre el tramo. La amortiguación de vibraciones solo interviene si los estados del tramo real se desvían de los estados del modelo virtual. Disturbance preintervention is combined with traditional vibration damping to compensate for vibrations from boom translational motion and modeling uncertainties. Vibration damping is based on measurement and feedback of the position and vibration state of the distributor boom. Taking into account the virtual outputs y<d>and the measured magnitudes y, the control is designed so that the adjustment magnitudes of the previous intervention of disturbances u<d>act without obstacles on the section. Vibration damping only intervenes if the states of the real section deviate from the states of the virtual model.

6.1.2.4 Propiedades adicionales 6.1.2.4 Additional properties

Para determinar la presión del hormigón a la entrada del tramo, puede medirse alternativamente la presión hidráulica de los cilindros de transporte. La presión del hormigón correspondiente resulta de una conversión con la relación de área del pistón. To determine the pressure of the concrete at the entrance of the section, the hydraulic pressure of the transport cylinders can alternatively be measured. The corresponding concrete pressure results from a conversion with the area ratio of the piston.

Además, la velocidad de flujo del hormigón también puede determinarse a partir de la velocidad de los cilindros de transporte. In addition, the flow rate of concrete can also be determined from the speed of the transport cylinders.

Esto evita el uso de un sensor de presión y/o un sensor de flujo en la tubería de suministro, que son caros y propensos al desgaste. This avoids the use of a pressure sensor and/or a flow sensor in the supply line, which are expensive and prone to wear.

La eficiencia de la intervención previa de perturbaciones descrita anteriormente depende en gran medida de la precisión del modelo mecánico y del suministro de hormigón. Esto conduce a limitaciones de rendimiento en presencia de incertidumbre de parámetros y variabilidad de parámetros. The efficiency of the disturbance preintervention described above largely depends on the accuracy of the mechanical model and the concrete supply. This leads to performance limitations in the presence of parameter uncertainty and parameter variability.

6.2 Compensación asintótica de perturbaciones 6.2 Asymptotic disturbance compensation

6.2.1 Resumen 6.2.1 Summary

6.2.1.1 Función 6.2.1.1 Function

- Estimación de la magnitud perturbadora a partir de los valores de vibración medidos de la pluma distribuidora y de la frecuencia de bombeo del suministro de hormigón (véase Fig. 9). - Estimation of the disturbing magnitude from the measured vibration values of the distribution boom and the pumping frequency of the concrete supply (see Fig. 9).

- Amplificación de la señal perturbadora en el regulador de perturbaciones y conexión a los actuadores de la bomba de hormigón. - Amplification of the disturbance signal in the disturbance regulator and connection to the concrete pump actuators.

- Por razones de estabilidad, la compensación de perturbaciones requiere una amortiguación de vibraciones, que puede construirse, por ejemplo, como se describe en el apartado 5.2. - For stability reasons, disturbance compensation requires vibration damping, which can be constructed, for example, as described in section 5.2.

- En comparación con la intervención previa de perturbaciones clásica, el observador de perturbaciones tiene la ventaja de que la señal de perturbación se estima completamente a partir de los sensores existentes de la amortiguación de vibraciones. Esto hace que el procedimiento sea robusto frente a cambios en los parámetros del suministro de hormigón. - Compared to classical disturbance preintervention, the disturbance observer has the advantage that the disturbance signal is estimated entirely from the existing sensors of the vibration damping. This makes the procedure robust to changes in concrete supply parameters.

- El algoritmo de estimación puede diseñarse, por ejemplo, como compensación asintótica de perturbaciones según Davison. - The estimation algorithm can be designed, for example, as asymptotic disturbance compensation according to Davison.

- La compensación de perturbaciones se basa en el hecho de que las perturbaciones se estiman/aprenden a partir de una salida de medición yd libremente seleccionable. El objetivo es regular esta salida de medición yd a un valor constante utilizando variables de ajuste adecuadas. Una posible selección de la salida de medición yd es la altura de la punta de la pluma en el plano vertical. La compensación de perturbaciones reduce así los movimientos vibratorios de la punta de la pluma. - Disturbance compensation is based on the fact that disturbances are estimated/learned from a freely selectable measurement output yd. The objective is to regulate this measurement output yd to a constant value using appropriate tuning variables. A possible selection of the measurement output yd is the height of the boom tip in the vertical plane. Disturbance compensation thus reduces the vibratory movements of the boom tip.

- El punto de funcionamiento es la posición actual de la pluma distribuidora. Cuando se modifica la posición de la pluma por movimiento de traslación, se sigue el punto de funcionamiento. Es decir, la altura de la punta de la pluma después del movimiento representa el nuevo punto de trabajo. - The operating point is the current position of the distributor boom. When the position of the boom is modified by translation movement, the operating point is followed. That is, the height of the boom tip after movement represents the new working point.

6.2.1.2 Sensores 6.2.1.2 Sensors

- Posición de la pluma distribuidora - Distribution boom position

- Frecuencia de bombeo del suministro de hormigón - Concrete supply pumping frequency

- Medición del estado de las vibraciones de la pluma distribuidora: sensores de velocidad de rotación en determinados segmentos - Measurement of the vibration status of the distribution boom: rotation speed sensors in certain segments

6.2.1.3 Actuadores 6.2.1.3 Actuators

- Todos los cilindros hidráulicos (plano vertical) - All hydraulic cylinders (vertical plane)

6.2.1.2 Notas 6.2.1.2 Notes

- La compensación asintótica de perturbaciones se basa en ilustrar señales perturbadoras intervinientes por medio de un modelo de perturbación ficticio. El modelo de perturbación se integra en el circuito de regulación y se excita mediante una salida de medición seleccionada hasta que se compensan las perturbaciones en una salida de medición seleccionada. El modelo de perturbación tiene la propiedad de proporcionar una señal de salida no decreciente, aunque desaparezca la señal de excitación (límite estable). De este modo, la compensación de perturbaciones genera las magnitudes de ajuste necesarias para compensar el efecto de la magnitud perturbadora. - Debido al proceso de estimación, las magnitudes perturbadoras tienen al menos un efecto temporal en las salidas del sistema. Esto conduce al hecho de que la compensación de perturbaciones está sujeta a un proceso de estabilización al principio y en caso de grandes cambios en los parámetros. - Asymptotic disturbance compensation is based on illustrating intervening disturbance signals by means of a fictitious disturbance model. The disturbance model is integrated into the control circuit and is driven by a selected measuring output until the disturbances at a selected measuring output are compensated. The perturbation model has the property of providing a non-decreasing output signal, even if the excitation signal disappears (stable limit). In this way, disturbance compensation generates the necessary adjustment variables to compensate for the effect of the disturbance variable. - Due to the estimation process, disturbing quantities have at least a temporary effect on the system outputs. This leads to the fact that disturbance compensation is subject to a stabilization process at the beginning and in case of large changes in parameters.

6.2.2 Ejemplo de realización 6.2.2 Implementation example

6.2.2.1 Modelización 6.2.2.1 Modeling

A continuación, se presenta un procedimiento alternativo a la anterior intervención previa de perturbaciones. La idea básica del procedimiento es estimar las fuerzas perturbadoras a partir de los valores medidos de la pluma distribuidora. La periodicidad del suministro de hormigón se utiliza para establecer un modelo modal de las fuerzas perturbadoras. An alternative procedure to the previous disturbance pre-intervention is presented below. The basic idea of the procedure is to estimate the disturbing forces from the measured values of the distributor boom. The periodicity of concrete delivery is used to establish a modal model of the disturbing forces.

El modelo se compone de la frecuencia fundamental y sus múltiplos. Los estados individuales reproducen la forma de oscilación de la magnitud perturbadora como coordenadas modales. The model is made up of the fundamental frequency and its multiples. The individual states reproduce the oscillation shape of the disturbing magnitude as modal coordinates.

Una coordenada modal no tiene significado físico, sino que solo representa el componente de la frecuencia respectiva en la forma de oscilación de la magnitud perturbadora. A modal coordinate has no physical meaning, but only represents the respective frequency component in the oscillation form of the disturbing magnitude.

6.2.2.2 Procedimiento de estimación 6.2.2.2 Estimation procedure

Basándose en el modelo modal, las fuerzas perturbadoras se estiman mediante un observador de perturbaciones o una compensación asintótica de perturbaciones a partir de los valores medidos de la pluma distribuidora. Los procedimientos de estimación se basan en el principio del modelo interno. El principio define que un circuito de regulación estable solo puede suprimir completamente una perturbación si dispone de un modelo interno de la señal perturbadora. En este caso, el modelo es estable en los límites y solo se compone de pares de polos complejos conjugados de las frecuencias de suministro en el eje imaginario del semiplano complejo. Mediante el observador de perturbaciones o la compensación asintótica de perturbaciones, el estado inicial del modelo modal se adapta a partir de las señales de medición de la pluma distribuidora. Esto corresponde a una estimación de la amplitud y posición de fase desconocidas de las fuerzas perturbadoras. Cuantas más frecuencias contenga el modelo, con mayor precisión podrá representarse la forma de vibración de la magnitud perturbadora. Sin embargo, el mayor número de frecuencias requiere más tiempo para aprender la forma de oscilación actual. Durante el proceso de aprendizaje se produce un movimiento de estabilización cuya amplitud aumenta con el número de frecuencias. Por consiguiente, para una buena supresión de las perturbaciones, el número de frecuencias debe seleccionarse de manera que, por una parte, las magnitudes perturbadoras se reproduzcan con suficiente precisión y, por otra, la conducta de estabilización se produzca brevemente y con poca amplitud. Based on the modal model, the disturbance forces are estimated by a disturbance observer or asymptotic disturbance compensation from the measured values of the distributor plume. The estimation procedures are based on the internal model principle. The principle defines that a stable control circuit can only completely suppress a disturbance if it has an internal model of the disturbing signal. In this case, the model is stable in limits and only consists of conjugate complex pole pairs of the supply frequencies on the imaginary axis of the complex half-plane. Using the disturbance observer or asymptotic disturbance compensation, the initial state of the modal model is adapted from the measurement signals of the distributor plume. This corresponds to an estimate of the unknown amplitude and phase position of the disturbing forces. The more frequencies the model contains, the more accurately the vibration form of the disturbing magnitude can be represented. However, the larger number of frequencies requires more time to learn the current oscillation shape. During the learning process, a stabilization movement occurs, the amplitude of which increases with the number of frequencies. Therefore, for good interference suppression, the number of frequencies must be selected such that, on the one hand, the disturbing magnitudes are reproduced with sufficient precision and, on the other, the stabilization behavior occurs briefly and with a small amplitude.

6.2.2.3 Regulación 6.2.2.3 Regulation

Las magnitudes perturbadoras reconstruidas se conectan a los actuadores de la pluma distribuidora a través de un regulador (véase Fig. 9). Para garantizar la estabilidad del sistema, la intervención previa de perturbaciones se combina con una amortiguación de vibraciones basada en las magnitudes medidas de la pluma distribuidora y. El observador de perturbaciones calcula los estados del sistema basándose en el modelo de la pluma distribuidora y en el modelo de perturbaciones. Las magnitudes medidas son la posición de la pluma y el estado de vibración de la pluma distribuidora. De este modo, el regulador de la figura 9 amplifica las magnitudes de perturbación estimadas y los estados del sistema. La intervención previa de perturbaciones puede diseñarse para minimizar la influencia de las fuerzas perturbadoras en la punta de la pluma. The reconstructed disturbance variables are connected to the actuators of the distributor boom via a controller (see Fig. 9). To ensure system stability, disturbance pre-intervention is combined with vibration damping based on the measured magnitudes of the distribution boom and. The disturbance observer calculates the system states based on the plume model and the disturbance model. The measured quantities are the position of the boom and the vibration state of the distributor boom. In this way, the regulator of Figure 9 amplifies the estimated disturbance magnitudes and system states. Disturbance preintervention can be designed to minimize the influence of disturbing forces on the boom tip.

6.2.2.4 Otras propiedades 6.2.2.4 Other properties

A diferencia del primer procedimiento, el observador de perturbaciones o la compensación asintótica de perturbaciones aprende las fuerzas perturbadoras a partir de los valores medidos y del estado de vibración dinámica de la pluma distribuidora. Esto permite reducir el número de sensores para el suministro de hormigón. La magnitud de medición necesaria es la frecuencia de bombeo, que puede determinarse en el software a través de los tiempos de cambio de los cilindros de transporte. Otra ventaja del procedimiento es su robustez frente a cambios en los parámetros del tramo y variaciones en las propiedades del hormigón. Unlike the first procedure, the disturbance observer or asymptotic disturbance compensation learns the disturbance forces from the measured values and the dynamic vibration state of the distributor boom. This makes it possible to reduce the number of sensors for concrete delivery. The required measurement quantity is the pumping frequency, which can be determined in the software via the change times of the transport cylinders. Another advantage of the procedure is its robustness against changes in the parameters of the section and variations in the properties of the concrete.

6.3 Otras propiedades de la intervención previa de perturbaciones 6.3 Other properties of disturbance preintervention

Las compensaciones previas de perturbaciones descritas anteriormente son válidas para una posición de equilibrio específica de la pluma distribuidora. Por tanto, si se modifica la posición de la pluma, se repite el proceso de diseño y se adapta a la posición actual. Mediante el seguimiento de los parámetros de control se garantiza la funcionalidad de la intervención previa de perturbaciones para cada posición de la pluma. The disturbance precompensations described above are valid for a specific balance position of the distributor boom. Therefore, if the position of the pen is modified, the design process is repeated and adapted to the current position. By monitoring the control parameters, the functionality of the disturbance pre-intervention is guaranteed for each boom position.

Las señales de valores de referencia para el sistema hidráulico son convertidas por una regulación de eje subordinada en los cilindros. La regulación de eje convierte una especificación de velocidad angular de referencia de las articulaciones en la velocidad real de traslación de los cilindros. La cinemática de desviación y las no linealidades del sistema hidráulico se tienen en cuenta mediante un control preventivo. Dependiendo del diseño, se puede implementar una realimentación de la presión o de la posición o velocidad del cilindro. La regulación del eje está descentralizada y, por tanto, subordinada a cada articulación por separado. The reference value signals for the hydraulic system are converted by a subordinate axis control in the cylinders. Axis regulation converts a reference angular velocity specification of the joints into the actual translational velocity of the cylinders. Deflection kinematics and non-linearities of the hydraulic system are taken into account by preventive control. Depending on the design, pressure feedback or cylinder position or velocity feedback can be implemented. The regulation of the axle is decentralized and, therefore, subordinated to each joint separately.

Las especificaciones de movimiento del operador se tienen en cuenta explícitamente mediante la intervención previa de perturbaciones y la amortiguación de vibraciones. Esto significa que el movimiento de traslación deseado es permitido por la regulación y solo las vibraciones estructurales superpuestas son amortiguadas. Para reducir la excitación de las vibraciones durante el desplazamiento, también se proporciona un control previo. Este calcula señales de control Wref a partir del valor de referencia del operador, que ejecutan el movimiento deseado de la pluma y en esto no excitan ninguna vibración. Para este propósito se utiliza un filtro de muescas que suprime las frecuencias propias de la pluma distribuidora durante el movimiento de traslación en función de la posición actual de la pluma. The operator's motion specifications are explicitly taken into account by disturbance pre-intervention and vibration damping. This means that the desired translational movement is allowed by the regulation and only superimposed structural vibrations are damped. To reduce vibration excitation during travel, pre-control is also provided. It calculates control signals Wref from the operator's reference value, which execute the desired movement of the boom and do not excite any vibrations. For this purpose, a notch filter is used, which suppresses the natural frequencies of the distributor boom during translational movement depending on the current position of the boom.

El control preventivo para las compensaciones previas de perturbaciones presentadas en las Figs. 8 y 9 se caracteriza por un bloque de señales. Para la intervención previa de perturbaciones dinámica, basada en modelo, la señal de control previo Wref se considera adicionalmente en el circuito de regulación de modelo de perturbación. The preventive control for disturbance precompensations presented in Figs. 8 and 9 is characterized by a signal block. For dynamic, model-based disturbance preintervention, the precontrol signal Wref is additionally considered in the disturbance model regulation loop.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Bomba de hormigón, en particular bomba de hormigón montada sobre camión, con bomba de transporte, conducto de hormigón y brazo articulado que forma una pluma distribuidora, a lo largo del cual se guía el conducto de hormigón,1. Concrete pump, in particular truck-mounted concrete pump, with transport pump, concrete pipe and articulated arm forming a distribution boom, along which the concrete pipe is guided, en donde el brazo articulado tiene un soporte giratorio (3) que puede girar alrededor de un eje vertical (A) y/o al menos un segmento (4 - 7) que puede girar por medio de una bisagra (B - E) alrededor de un eje horizontal, en donde el soporte giratorio (3) se puede mover alrededor del eje vertical mediante un actuador y/o el al menos un segmento (4 -7) se puede girar alrededor del eje horizontal mediante un actuador (14 - 17),wherein the articulated arm has a rotating support (3) that can rotate around a vertical axis (A) and/or at least one segment (4 - 7) that can rotate by means of a hinge (B - E) around a horizontal axis, where the rotating support (3) can be moved around the vertical axis by means of an actuator and/or the at least one segment (4 - 7) can be rotated around the horizontal axis by means of an actuator (14 - 17) , en donde la bomba de concreto tiene además un control para controlar los actuadores (14 - 17) de la pluma distribuidora, en donde el control comprende activación de perturbación variable para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora inducidas por el suministro de concreto,wherein the concrete pump further has a control for controlling the actuators (14-17) of the dispensing boom, wherein the control comprises variable disturbance activation to reduce vibrations of the dispensing boom induced by the supply of concrete, en dondewhere la activación de la variable perturbadora se realiza mediante un modelo físico del suministro de hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo del suministro de hormigón sobre la pluma distribuidora,The activation of the disturbing variable is carried out by a physical model of the concrete supply, which describes the disturbing forces related to the flow of the concrete supply over the distribution boom, en donde el modelo físico describe fuerzas de fricción del hormigón en la pared interior de la línea de hormigón y/o fuerzas de inercia debido a la redirección del flujo de hormigón en las curvas de la tubería y/o en donde al menos un parámetro de funcionamiento de la bomba de transporte (1) alimenta la activación de la variable perturbadora.wherein the physical model describes friction forces of the concrete on the inner wall of the concrete line and/or inertia forces due to the redirection of the concrete flow in the bends of the pipe and/or where at least one parameter of operation of the transport pump (1) feeds the activation of the disturbing variable. 2. Bomba de hormigón según la reivindicación 1, en donde el modelo físico del transporte de hormigón tiene en cuenta la posición actual de la pluma distribuidora y, en particular, los ángulos de articulación de las bisagras (B - E), teniendo en cuenta preferiblemente la posición de la pluma distribuidora y en particular los ángulos de articulación de las bisagras (B - E) contribuyen a la descripción de la redirección del flujo de hormigón y/o en donde la determinación de las fuerzas perturbadoras del suministro de hormigón sobre la pluma distribuidora se realiza sin medición del estado de vibración de la pluma distribuidora o de los segmentos (4 - 7), y/o donde el modelo físico tiene en cuenta la pérdida de presión hidrostática del flujo, tomando en consideración la posición actual de la pluma distribuidora.2. Concrete pump according to claim 1, wherein the physical model of the concrete transport takes into account the current position of the distribution boom and, in particular, the articulation angles of the hinges (B - E), taking into account preferably the position of the distribution boom and in particular the articulation angles of the hinges (B - E) contribute to the description of the redirection of the concrete flow and/or where the determination of the disturbing forces of the concrete supply on the distributor boom is carried out without measuring the vibration state of the distributor boom or the segments (4 - 7), and/or where the physical model takes into account the hydrostatic pressure loss of the flow, taking into consideration the current position of the distributing pen. 3. Bomba de hormigón según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos una propiedad del material del fluido bombeado que se introduce en el modelado se determina a partir de parámetros de funcionamiento de la bomba de transporte (1) y/o del transporte de hormigón, en donde se determina preferiblemente la viscosidad, en particular, a partir de la presión del hormigón y de la velocidad de flujo del hormigón.3. Concrete pump according to one of the preceding claims, characterized in that at least one property of the material of the pumped fluid that is introduced in the modeling is determined from operating parameters of the transport pump (1) and/or the transport of concrete, where the viscosity is preferably determined, in particular, from the pressure of the concrete and the flow rate of the concrete. 4. Bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la activación de la variable perturbadora se basa además en un modelo físico de la pluma distribuidora, que está acoplado al modelo físico del suministro de hormigón, para determinar la influencia de la fuerzas disruptivas determinadas por el modelo físico del suministro de hormigón en toda la pluma distribuidora, en donde el modelo físico de la pluma distribuidora tiene en cuenta la deformación elástica de al menos uno de los segmentos (4 - 7).4. Concrete pump according to any one of the preceding claims, wherein the activation of the disturbing variable is further based on a physical model of the distribution boom, which is coupled to the physical model of the concrete supply, to determine the influence of the disruptive forces determined by the physical model of the concrete supply throughout the distribution boom, where the physical model of the distribution boom takes into account the elastic deformation of at least one of the segments (4 - 7). 5. Bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la activación de la variable perturbadora se realiza como control anticipado sin retroalimentación del estado dinámico de la pluma distribuidora, preferiblemente sobre la base de un control de bucle cerrado de un modelo virtual de la pluma distribuidora.5. Concrete pump according to any one of the preceding claims, wherein the activation of the disturbing variable is carried out as an advance control without feedback of the dynamic state of the distribution boom, preferably on the basis of a closed loop control of a virtual model. of the distributing boom. 6. Bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la activación de la variable perturbadora controla los actuadores de tal manera que la influencia de las fuerzas disruptivas sobre la punta (22) de la pluma distribuidora se reduce y preferiblemente se elimina.6. Concrete pump according to any one of the preceding claims, wherein the activation of the disturbing variable controls the actuators in such a way that the influence of the disruptive forces on the tip (22) of the distribution boom is reduced and preferably eliminated. . 7. Bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el control, además de la activación de la variable perturbadora, comprende además un control de bucle cerrado, que se basa en la medición y/o retroalimentación de la posición y/o del estado de vibración de la pluma distribuidora, en donde el control de bucle cerrado comprende preferiblemente una amortiguación de vibraciones para amortiguar las vibraciones horizontales y/o verticales de la pluma distribuidora.7. Concrete pump according to any one of the preceding claims, wherein the control, in addition to the activation of the disturbing variable, also comprises a closed loop control, which is based on the measurement and/or feedback of the position and/or or the vibration state of the distributor boom, wherein the closed loop control preferably comprises vibration damping to damp horizontal and/or vertical vibrations of the distributor boom. 8. Bomba de hormigón según la reivindicación 7, en donde la amortiguación de vibraciones se basa en el mismo modelo físico de la pluma distribuidora que sirve también para determinar la influencia de las fuerzas perturbadoras del suministro de hormigón sobre la pluma distribuidora, en donde la amortiguación de vibraciones preferiblemente sólo interviene si el estado de la pluma distribuidora se desvía del estado del modelo virtual que se está controlando en el contexto de la activación de la variable perturbadora.8. Concrete pump according to claim 7, wherein the vibration damping is based on the same physical model of the distribution boom that also serves to determine the influence of the disturbing forces of the concrete supply on the distribution boom, wherein the Vibration damping preferably only intervenes if the state of the distributor boom deviates from the state of the virtual model being controlled in the context of the activation of the disturbing variable. 9. Bomba de hormigón, en particular según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con una bomba de suministro (1), un conducto de hormigón y un brazo articulado que forma una pluma distribuidora, a lo largo de la cual se guía el conducto de hormigón.9. Concrete pump, in particular according to any one of the preceding claims, with a supply pump (1), a concrete conduit and an articulated arm forming a distribution boom, along which the delivery conduit is guided. concrete. en donde el brazo articulado tiene un soporte giratorio (3) que puede girar alrededor de un eje vertical (A) y/o al menos un segmento (4 - 7) que puede girar por medio de una bisagra (B - E) alrededor de un eje horizontal, en donde el soporte giratorio (3) puede moverse alrededor del eje vertical mediante un actuador y/o el al menos un segmento (4 -7) puede girar alrededor del eje horizontal mediante un actuador (14 - 17),wherein the articulated arm has a rotating support (3) that can rotate around a vertical axis (A) and/or at least one segment (4 - 7) that can rotate by means of a hinge (B - E) around a horizontal axis, where the rotating support (3) can move around the vertical axis by means of an actuator and/or the at least one segment (4 - 7) can rotate around the horizontal axis by means of an actuator (14 - 17), en donde la bomba de hormigón tiene además un control para controlar los actuadores de la pluma distribuidora, en donde el control comprende una activación de variable de perturbación para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora inducidas por el suministro de hormigón, cuya activación tiene en cuenta la presión del hormigón, caracterizada porque la activación de la variable de perturbación determina la presión del hormigón en la entrada de la línea de hormigón basándose en los parámetros de funcionamiento de la bomba de suministro (1), en particular basándose en la presión hidráulica de los cilindros de suministro y la relación del área del pistón de la bomba de suministro.wherein the concrete pump further has a control for controlling the actuators of the dispensing boom, wherein the control comprises an activation of a disturbance variable to reduce vibrations of the dispensing boom induced by the supply of concrete, the activation of which takes into account the concrete pressure, characterized in that the activation of the disturbance variable determines the concrete pressure at the inlet of the concrete line based on the operating parameters of the supply pump (1), in particular based on the hydraulic pressure of the supply cylinders and the piston area ratio of the supply pump. 10. Bomba de hormigón según una cualquira de las reivindicaciones anteriores, en donde la activación de la variable perturbadora tiene en cuenta la frecuencia de la bomba de suministro (1) y/o la posición y velocidad de los pistones de suministro de la bomba de suministro.10. Concrete pump according to any of the preceding claims, wherein the activation of the disturbing variable takes into account the frequency of the supply pump (1) and/or the position and speed of the supply pistons of the pump. supply. 11. Bomba de hormigón según una de las reivindicaciones anteriores con al menos un sensor de velocidad angular (18 - 21) dispuesto en un segmento (4 - 7), estando basado el control para la activación de variables perturbadoras y/o la amortiguación de vibraciones. basándose en los valores medidos del sensor de velocidad angular (18 - 21), a partir de las vibraciones de los distintos segmentos (4 - 7), se determina un estado de vibración de toda la pluma distribuidora y/o se produce sin el uso de sensores geodésicos y/o en al menos un sensor de velocidad angular (18 -20) está dispuesto en una región frontal de un segmento (4 - 6), que está dispuesto entre el soporte giratorio (3) y un segmento (7) que forma la punta de la pluma (22) en el brazo articulado.11. Concrete pump according to one of the preceding claims with at least one angular velocity sensor (18 - 21) arranged in a segment (4 - 7), the control being based on the activation of disturbing variables and/or the damping of vibrations. Based on the measured values of the angular velocity sensor (18 - 21), from the vibrations of the different segments (4 - 7), a vibration state of the entire distributor boom is determined and/or produced without the use of geodetic sensors and/or at least one angular velocity sensor (18-20) is arranged in a frontal region of a segment (4-6), which is arranged between the rotating support (3) and a segment (7) which forms the tip of the boom (22) on the articulated arm. 12. Bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la activación de las variables perturbadoras y/o la amortiguación de vibraciones se realiza mediante un modelo físico de la pluma distribuidora, en la que se describe la flexibilidad de al menos un segmento (4 - 7). mediante una bisagra virtual dispuesta dentro de este segmento (4 - 7), en donde un elemento de resorte y un elemento amortiguador están asociados preferiblemente a la bisagra virtual, en donde la constante de resorte y la constante de amortiguación se seleccionan además preferiblemente de modo que la bisagra virtual describa la desviación, torsión y/o primera frecuencia natural del segmento real (4 - 7).12. Concrete pump according to any one of the preceding claims, wherein the activation of the disturbing variables and/or the vibration damping is carried out by means of a physical model of the distribution boom, in which the flexibility of at least one is described. segment (4 - 7). by means of a virtual hinge arranged within this segment (4-7), wherein a spring element and a damping element are preferably associated with the virtual hinge, wherein the spring constant and the damping constant are preferably further selected so that the virtual hinge describes the deviation, torsion and/or first natural frequency of the real segment (4 - 7). 13. Software de control para una bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el software de control en su ejecución implementa un control para controlar los actuadores de la pluma distribuidora de la bomba de hormigón con activación de variable perturbadora para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora inducidas por el suministro de hormigón,13. Control software for a concrete pump according to any one of claims 1 to 12, wherein the control software in its execution implements a control to control the actuators of the distribution boom of the concrete pump with activation of a disturbing variable. to reduce vibrations of the distribution boom induced by concrete delivery, en donde la activación de la variable perturbadorawhere the activation of the disturbing variable a) se realiza sobre la base de un modelo físico del suministro de hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo del suministro de hormigón sobre la pluma distribuidora,a) is carried out on the basis of a physical model of the concrete supply, which describes the disturbing forces related to the flow of the concrete supply over the placing boom, en donde el modelo físico describe fuerzas de fricción del hormigón en la pared interior de la línea de hormigón y/o fuerzas de inercia debido a la redirección del flujo de hormigón en las curvas de la tubería y/o en donde al menos un parámetro de funcionamiento de la bomba de suministro (1) alimenta la activación de la variable perturbadora,wherein the physical model describes friction forces of the concrete on the inner wall of the concrete line and/or inertia forces due to the redirection of the concrete flow in the bends of the pipe and/or where at least one parameter of operation of the supply pump (1) feeds the activation of the disturbing variable, y/oI b) determina la presión del hormigón en la entrada de la tubería de hormigón basándose en los parámetros de funcionamiento de la bomba de suministro (1), en particular basándose en la presión hidráulica de los cilindros de transporte y la relación de árfea de pistón de la bomba de suministro.b) determines the pressure of the concrete at the inlet of the concrete pipe based on the operating parameters of the supply pump (1), in particular based on the hydraulic pressure of the transport cylinders and the piston ring ratio of the supply pump. 14. Control para controlar los actuadores de la pluma distribuidora de una bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el control comprende una activación de variable de perturbación para reducir las vibraciones de la pluma distribuidora inducidas por el suministro de hormigón,14. Control for controlling the actuators of the distribution boom of a concrete pump according to any one of claims 1 to 12, wherein the control comprises an activation of a disturbance variable to reduce vibrations of the distribution boom induced by the supply of concrete, en donde la activación de la variable perturbadorawhere the activation of the disturbing variable a) se realiza sobre la base de un modelo físico del suministro de hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo del transporte del suministro sobre la pluma distribuidora,a) is carried out on the basis of a physical model of the concrete supply, which describes the disturbing forces related to the flow of transport of the supply over the distribution boom, en donde el modelo físico describe fuerzas de fricción del hormigón en la pared interior de la línea de hormigón y/o fuerzas de inercia debido a la redirección del flujo de hormigón en las curvas de la tubería y/o en donde al menos un parámetro de funcionamiento de la bomba de suministro (1) alimenta la activación de la variable perturbadora,wherein the physical model describes friction forces of the concrete on the inner wall of the concrete line and/or inertia forces due to the redirection of the concrete flow in the bends of the pipe and/or where at least one parameter of operation of the supply pump (1) feeds the activation of the disturbing variable, y/oI b) determina la presión del hormigón en la entrada de la tubería de hormigón basándose en los parámetros de funcionamiento de la bomba de suministro (1), en particular basándose en la presión hidráulica de los cilindros de suministro y la relación de área del pistón de la bomba de suministro.b) determines the concrete pressure at the inlet of the concrete pipe based on the operating parameters of the supply pump (1), in particular based on the hydraulic pressure of the supply cylinders and the area ratio of the piston the supply pump. 15. Método para controlar los actuadores de la pluma distribuidora de una bomba de hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la variable de perturbación de activación15. Method for controlling the actuators of the distribution boom of a concrete pump according to any one of claims 1 to 12, wherein the activation disturbance variable a) se realiza sobre la base de un modelo físico del suministro de hormigón, que describe las fuerzas perturbadoras relacionadas con el flujo del suministro de hormigón sobre la pluma distribuidora,a) is carried out on the basis of a physical model of the concrete supply, which describes the disturbing forces related to the flow of the concrete supply over the placing boom, en donde el modelo físico describe fuerzas de fricción del hormigón en la pared interior de la línea de hormigón y/o fuerzas de inercia debido a la redirección del flujo de hormigón en las curvas de la tubería y/o en donde al menos un parámetro de funcionamiento de la bomba de suministro (1) alimenta la activación de la variable perturbadora, y/owherein the physical model describes friction forces of the concrete on the inner wall of the concrete line and/or inertia forces due to the redirection of the concrete flow in the bends of the pipe and/or where at least one parameter of operation of the supply pump (1) feeds the activation of the disturbing variable, and/or b) determina la presión del hormigón en la entrada de la tubería de hormigón basándose en los parámetros de funcionamiento de la bomba de suministro (1), en particular basándose en la presión hidráulica de los cilindros de suministro y la relación de área del pistón de la bomba de suministro.b) determines the concrete pressure at the inlet of the concrete pipe based on the operating parameters of the supply pump (1), in particular based on the hydraulic pressure of the supply cylinders and the area ratio of the piston the supply pump.
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