RU2786545C1 - Method and device for boom vibration control and engineering equipment - Google Patents
Method and device for boom vibration control and engineering equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786545C1 RU2786545C1 RU2022122314A RU2022122314A RU2786545C1 RU 2786545 C1 RU2786545 C1 RU 2786545C1 RU 2022122314 A RU2022122314 A RU 2022122314A RU 2022122314 A RU2022122314 A RU 2022122314A RU 2786545 C1 RU2786545 C1 RU 2786545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boom
- input
- signal
- flow
- input signal
- Prior art date
Links
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 4
- 230000003139 buffering Effects 0.000 claims description 3
- 238000001595 flow curve Methods 0.000 claims 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 108010074864 Factor XI Proteins 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область изобретения Field of invention
[0001] Настоящее изобретение относится к области строительного оборудования и, в частности, к способу управления колебаниями стрелы, устройству, инженерной машине и машиночитаемому носителю информации.[0001] The present invention relates to the field of construction equipment and, in particular, to a boom vibration control method, device, engineering machine, and computer-readable storage medium.
ПредпосылкиPrerequisites
[0002] Пожарная машина с выдвижной лестницей является пожарной машиной с подъемником, выполняющей функции тушения пожара и спасения, и характеризуется главным образом быстродействием и эффективными спасательными функциями. Стрела (также именуемая рамой лестницы) пожарной машины с выдвижной лестницей, как главный несущий компонент, имеет малый вес и низкую жесткость. В известной изобретателю пожарной машине с выдвижной лестницей, после того как оператор выдает команду на остановку движения стрелы, стрела может начать совершать колебания с большой амплитудой и с низкой частотой в течение некоторого времени из-за е структурной гибкости. Чем длиннее стрела пожарной машины с выдвижной лестницей, тем более очевидны колебания[0002] The ladder retractable fire engine is a fire engine with a lift that performs fire fighting and rescue functions, and is mainly characterized by fast response and efficient rescue functions. The boom (also referred to as the ladder frame) of the retractable ladder fire engine, as the main load-bearing component, is light in weight and low in rigidity. In the retractable ladder fire truck known to the inventor, after the operator issues a command to stop the movement of the boom, the boom may begin to oscillate with large amplitude and low frequency for some time due to its structural flexibility. The longer the boom of a fire truck with a retractable ladder, the more obvious the vibrations
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
[0003] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ управления колебаниями стрелы, содержащий этапы, на которых:[0003] According to one aspect of the present invention, there is provided a method for controlling boom oscillation, comprising the steps of:
[0004] получают первый входной сигнал от рукоятки;[0004] receive the first input signal from the handle;
[0005] выполняют входное формирование первого входного сигнала для получения второго входного сигнала для ограничения амплитудного коэффициента остаточных колебаний так, чтобы она не превышала пороговый амплитудный коэффициент остаточных колебаний;[0005] performing input shaping of the first input signal to obtain a second input signal for limiting the amplitude ratio of the residual oscillations so that it does not exceed the threshold amplitude ratio of the residual oscillations;
[0006] определяют сигнал запроса на расход гидравлического привода для приведения в действие стрелы в соответствии со вторым входным сигналом и максимальным расходом гидравлического привода;[0006] determining a hydraulic drive flow request signal to actuate the boom according to the second input signal and the maximum hydraulic drive flow;
[0007] определяют входной сигнал напряжения клапана управления расходом, соединенного с гидравлическим приводом в соответствии с сигналом запроса на расход и функцией компенсации расхода, где функция компенсации расхода является обратной функцией от функции характеристической кривой расхода клапана управления расходом; и[0007] determining a voltage input signal of the flow control valve connected to the hydraulic actuator in accordance with the flow request signal and the flow compensation function, where the flow compensation function is the inverse function of the flow control valve flow characteristic curve function; and
[0008] управляют клапаном управления расходом так, чтобы он действовал в соответствии с входным сигналом напряжения.[0008] control the flow control valve so that it operates in accordance with the input voltage signal.
[0009] В некоторых вариантах первый входной сигнал является первым сигналом процента раскрытия, а второй входной сигнал является вторым сигналом процента раскрытия; и[0009] In some embodiments, the first input is a first percent open signal and the second input is a second percent open signal; and
[0010] выполнение входного формирования первого входного сигнала для получения второго входного сигала содержит этапы, на которых:[0010] Performing input conditioning of the first input signal to obtain a second input signal comprises the steps of:
[0011] свертывают первый сигнал процента раскрытия последовательностью импульсов входного формирователя заданной нечувствительности для получения второго сигнала процента раскрытия,[0011] convolving the first signal of the percentage of disclosure with a sequence of pulses of the input shaper of a given insensitivity to obtain the second signal of the percentage of disclosure,
[0012] где амплитуду и задержку входного формирователя заданной нечувствительности определяют в соответствии с кривой чувствительности входного формирователя заданной нечувствительности и функцией амплитуды остаточных колебаний стрелы.[0012] where the amplitude and delay of the input driver of the preset deadness are determined in accordance with the sensitivity curve of the input driver of the preset deadness and the amplitude function of the residual vibrations of the boom.
[0013] В некоторых вариантах функцией амплитуды остаточных колебаний является:[0013] In some embodiments, a function of the residual amplitude is:
[0014] В этом уравнении,[0014] In this equation,
[0015] где ω - частота колебаний стрелы, ξ - коэффициент демпфирования стрелы, V(ω,ξ) - функция величины остаточных колебаний стрелы, Ai - амплитуда последовательности импульсов, ti - задержка последовательности импульсов, n - количество импульсов, и ω d = 
[0016] В некоторых вариантах уравнениями ограничений последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности являются:[0016] In some embodiments, the input driver pulse train constraint equations for a given deadness are:
[0017] где ω - частота колебаний стрелы, ξ - коэффициент демпфирования колебаний стрелы, Vtol - пороговый амплитудный коэффициент остаточных колебаний стрелы, и Ai - амплитуда последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности, 
[0018] В некоторых вариантах коэффициент демпфирования колебаний равна ξ-0, а решение входного формирователя заданной нечувствительности равна:[0018] In some embodiments, the vibration damping factor is ξ-0, and the input driver solution of the specified deadness is:
[0019] где Vtol - пороговый амплитудный коэффициент остаточных колебаний стрелы, Ai - амплитуда последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности, ti - задержка последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности, и T - период колебаний стрелы.[0019] where V tol is the threshold amplitude coefficient of the boom residual oscillations, A i is the amplitude of the pulse train of the input driver of the given deadness, t i is the delay of the train of pulses of the pulse generator of the given deadness input, and T is the oscillation period of the boom.
[0020] В некоторых вариантах способ управления колебаниями стрелы содержит этапы, на которых:[0020] In some embodiments, the method for controlling boom oscillation comprises the steps of:
[0021] перед формированием первого входного сигнала, определяют период колебаний стрелы в соответствии с длиной стрелы и соответствующее отношение между длиной стрелы и периодом колебаний стрелы.[0021] Before generating the first input signal, the oscillation period of the boom is determined in accordance with the length of the boom and the corresponding relationship between the length of the arrow and the oscillation period of the boom.
[0022] В некоторых вариантах получение первого входного сигнала содержит этапы, на которых:[0022] In some embodiments, obtaining the first input signal comprises the steps of:
[0023] получают сигнал измерения раскрытия от рукоятки; и[0023] receiving an opening measurement signal from the handle; and
[0024] получают первый сигнал процента раскрытия в соответствии с сигналом изменения раскрытия.[0024] receive the first open percentage signal in accordance with the open change signal.
[0025] В некоторых вариантах получение первого входного сигнала далее содержит этапы, на которых:[0025] In some embodiments, obtaining the first input further comprises the steps of:
[0026] буферируют первый сигнал процента раскрытия.[0026] buffering the first open percentage signal.
[0027] В некоторых вариантах первый входной сигнал используют для управления изменением угла наклона стрелы, и гидравлическим приводом является цилиндр изменения угла наклона; и[0027] In some embodiments, the first input signal is used to control the tilt angle of the boom, and the hydraulic actuator is a tilt cylinder; and
[0028] где максимальный расход цилиндра изменения угла наклона достигается в соответствии со следующим отношением:[0028] where the maximum flow rate of the tilt cylinder is achieved according to the following relationship:
[0029] где Q - расход на цилиндре изменения угла наклона, A - площадь воздействия масла в цилиндре изменения угла наклона, a - расстояние от шарнирной точки на одном конце цилиндра изменения угла наклона до шарнирной точки на проксимальном конце стрелы; b - расстояние от шарнирной точки на другом конце цилиндра изменения угла наклона до шарнирной точки на проксимальном конце стрелы, α - угол между линией, соединяющей шарнирную точку на проксимальном конце стрелы и шарнирную точку одном конце цилиндра изменения вылета, и линией, соединяющей шарнирную точку на проксимальном конце стрелы и шарнирную точку на другом конце цилиндра изменения вылета, Vmax_cage - максимально допустимая линейная скорость дистального конца стрелы, и xladder_length - длина стрелы.[0029] where Q is the tilt cylinder flow rate, A is the oil exposure area of the tilt cylinder, a is the distance from the pivot point at one end of the tilt cylinder to the pivot point at the proximal end of the boom; b is the distance from the hinge point at the other end of the tilt cylinder to the hinge point at the proximal end of the boom, α is the angle between the line connecting the hinge point at the proximal end of the boom and the hinge point at one end of the luffing cylinder and the line connecting the hinge point at the the proximal end of the boom and the pivot point at the other end of the luff cylinder, V max_cage is the maximum allowable linear speed of the distal end of the boom, and x ladder_length is the length of the boom.
[0030] В некоторых вариантах первый входной сигнал используют для управления поворотом стрелы, и гидравлическим приводом является поворотный гидромотор.[0030] In some embodiments, the first input signal is used to control the rotation of the boom, and the hydraulic drive is a rotary hydraulic motor.
[0031] В некоторых вариантах этап определения сигнала запроса на расход содержит этапы, на которых:[0031] In some embodiments, the step of determining the flow request signal comprises the steps of:
[0032] определяют сигнал запроса на расход в соответствии с произведением второго сигнала процента раскрытия и максимального расхода гидравлического привода.[0032] determine the flow request signal according to the product of the second open percentage signal and the maximum flow of the hydraulic actuator.
[0033] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство управления колебаниями стрелы, содержащее:[0033] According to another aspect of the present invention, there is provided a boom oscillation control device comprising:
[0034] приемное устройство для получения первого входного сигнала от рукоятки;[0034] a receiver for receiving a first input signal from the handle;
[0035] формирующее устройство для входного формирования первого входного сигнала для получения второго входного сигнала для ограничения амплитуды остаточных колебаний стрелы так, чтобы она не превышала пороговую величину;[0035] a generating device for input generating a first input signal to obtain a second input signal for limiting the amplitude of the residual vibrations of the boom so that it does not exceed a threshold value;
[0036] первое определяющее устройство для определения сигнала запроса на расход гидравлического привода для приведения в действие стрелы в соответствии со вторым входным сигналом и максимальным расходом гидравлического привода;[0036] a first determining device for determining a hydraulic drive flow request signal for actuating the boom according to the second input signal and the maximum hydraulic drive flow;
[0037] второе определяющее устройство для определения входного сигнала напряжения клапана управления расходом, соединенного с гидравлическим приводом в соответствии с сигналом запроса на расход и функцией компенсации расхода, где функция компенсации расхода является обратной функцией функции характеристической кривой расхода клапана управления расходом; и[0037] a second determining device for determining a voltage input signal of the flow control valve connected to the hydraulic actuator in accordance with the flow request signal and the flow compensation function, where the flow compensation function is an inverse function of the flow characteristic curve function of the flow control valve; and
[0038] блок управления для управления клапаном управления расходом так, чтобы он действовал в соответствии с входным сигналом напряжения.[0038] a control unit for controlling the flow control valve so that it operates in accordance with an input voltage signal.
[0039] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство управления колебаниями стрелы, содержащее:[0039] According to another aspect of the present invention, a boom oscillation control device is provided, comprising:
[0040] запоминающее устройство, и[0040] a storage device, and
[0041] процессор, соединенный с запоминающим устройством, при этом процессор выполнен с возможностью выполнять способ управления колебаниями стрелы, описанный в любом из вышеприведенных решений, на основе команд, хранящихся в запоминающем устройстве.[0041] A processor coupled to a memory device, the processor being configured to execute the boom oscillation control method described in any of the above solutions based on instructions stored in the memory device.
[0042] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается машиночитаемый носитель информации, на котором хранится компьютерная программа, которая при выполнении процессором, реализует способ управления колебаниями стрелы, описанный в вышеприведенных технических решениях.[0042] According to another aspect of the present invention, a computer-readable storage medium is provided that stores a computer program that, when executed by a processor, implements the boom oscillation control method described in the above technical solutions.
[0043] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается инженерная машина, содержащая стрелу и устройство управления колебаниями стрелы согласно вышеописанному техническому решению.[0043] According to another aspect of the present invention, an engineering machine is provided, containing an arrow and a boom oscillation control device according to the above technical solution.
[0044] В некоторых вариантах инженерная машина содержит пожарную машину с выдвижной лестницей или кран с стреловой кран.[0044] In some embodiments, the engineering vehicle includes a fire truck with a retractable ladder or a jib crane.
[0045] Друге признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания иллюстративных вариантов изобретения со ссылками на приложенные чертежи.[0045] Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of illustrative embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
[0046] Приложенные чертежи, включенные в настоящее описание и образующие его часть, иллюстрируют варианты настоящего изобретения и, вместе с описанием, служат для пояснения принципов настоящего изобретения.[0046] The accompanying drawings, incorporated in and forming part of this specification, illustrate embodiments of the present invention and, together with the description, serve to explain the principles of the present invention.
[0047] Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи, где:[0047] The present invention will be better understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, where:
[0048] Фиг. 1a - диаграмма последовательности способа управления колебаниями стрелы в некоторых вариантах настоящего изобретения.[0048] FIG. 1a is a sequence diagram of a method for controlling boom oscillation in some embodiments of the present invention.
[0049] Фиг. 1b - схематическая диаграмма принципа управления колебаниями стрелы по некоторым варрантам настоящего изобретения.[0049] FIG. 1b is a schematic diagram of the boom swing control principle for some warrants of the present invention.
[0050] Фиг. 2 - схематическая диаграмма кривой чувствительности входного формирователя заданной нечувствительности в некоторых вариантах настоящего изобретения.[0050] FIG. 2 is a schematic diagram of a sensitivity curve of a given deadness input driver in some embodiments of the present invention.
[0051] Фиг. 3 - схематическая диаграмма принципа выполнения входного формирования первого входного сигнала в некоторых вариантах настоящего изобретения.[0051] FIG. 3 is a schematic diagram of the principle of performing input conditioning of the first input signal in some embodiments of the present invention.
[0052] Фиг. 4 - схематическая диаграмма колебаний. Возникающих при подъеме стрелы.[0052] FIG. 4 is a schematic diagram of oscillations. Occurring when the boom is raised.
[0053] Фиг. 5 - схематическая диаграмма принципа компенсации расхода для клапана управления расходом в некоторых вариантах настоящего изобретения.[0053] FIG. 5 is a schematic diagram of the flow compensation principle for a flow control valve in some embodiments of the present invention.
[0054] Фиг. 6a - диаграмма сравнения первого входного сигнала и второго входного сигнала в некоторых вариантах настоящего изобретения.[0054] FIG. 6a is a graph comparing a first input signal and a second input signal in some embodiments of the present invention.
[0055] Фиг. 6b - диаграмма сравнения кривой остаточных колебаний стрелы без принятия мер по управлению колебаниями и кривой остаточных колебаний стрелы при принятии мер по управлению колебаниями по варианту настоящего изобретения.[0055] FIG. 6b is a graph comparing the boom residual vibration curve without vibration control measures and the boom residual vibration curve when vibration control measures are taken according to an embodiment of the present invention.
[0056] Фиг. 7 - блок-схема устройства управления колебаниями стрелы по некоторым вариантам настоящего изобретения.[0056] FIG. 7 is a block diagram of a boom swing control device in accordance with some embodiments of the present invention.
[0057] Фиг. 8 - блок-схема устройства управления колебаниями стрелы по другим вариантам настоящего изобретения.[0057] FIG. 8 is a block diagram of a boom swing control device according to other embodiments of the present invention.
[0058] Фиг. 9 - блок-схема компьютерной системы по некоторым вариантам настоящего изобретения.[0058] FIG. 9 is a block diagram of a computer system in accordance with some embodiments of the present invention.
[0059] Следует понимать, что размеры различных деталей, показанных на чертежах, показаны не в реальном масштабе. Кроме того, для обозначения одинаковых или подобных компонентов используются одинаковые или подобные позиции.[0059] It should be understood that the dimensions of the various parts shown in the drawings are not shown in actual scale. In addition, the same or like reference numbers are used to refer to the same or like components.
Подробное описаниеDetailed description
[0060] Далее следует подробное описание различных иллюстративных вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи. Нижеприведенное описание вариантов является просто иллюстративным и не ограничивает настоящее изобретение, его применение и использование. Настоящее изобретение может быть реализовано в разных формах, не ограниченных описанными вариантами. Эти варианты приведены для полноты и тщательности описания и для доведения до специалистов полного объема изобретения. Следует отметить, что, если особо не оговорено иное, относительное расположение компонентов и этапов, состав материала числовые выражения и числовые величины, показанные в этих вариантах, следует толковать как чисто иллюстративные, а не как ограничивающие.[0060] The following is a detailed description of various illustrative embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The following description of the options is merely illustrative and does not limit the present invention, its application and use. The present invention can be implemented in various forms, not limited to the described options. These options are given for the sake of completeness and thoroughness of the description and to bring the full scope of the invention to those skilled in the art. It should be noted that, unless specifically stated otherwise, the relative arrangement of components and steps, the composition of the material, the numerical expressions and the numerical values shown in these embodiments should be construed as purely illustrative and not as limiting.
[0061] Если отсутствует иное определение, все термины (включая технические и научные), используемые в настоящем описании, имеют значение, обычно понимаемое специалистами в той области, к которой относятся иллюстративные варианты в соответствии с принципами изобретательской концепции. Также следует понимать, что термины, определенные в словарях общего назначения, следует толковать как имеющие значение, совместимое с их значением в контексте соответствующей отрасли знаний, и их не следует толковать в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если в тексте явно не указано иное.[0061] Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific) used in this specification have the meaning commonly understood by those skilled in the art to which the illustrative embodiments relate in accordance with the principles of the inventive concept. It should also be understood that terms defined in general dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant branch of knowledge, and should not be construed in an idealized or overly formal sense unless the text explicitly states otherwise.
[0062] Для пожарной машины с выдвижной лестницей, известной изобретателю, принцип управления колебаниями стрелы заключается в следующем: после получения от рукоятки сигнала на изменение раскрытия, контроллер машины тормозит движение стрелы для уменьшения ускорения движения стрелы, тем самым уменьшая колебания, вызванные изменением скорости стрелы. Такой способ управления колебаниями дает лучший эффект только когда скорость движения стрелы мала или стрела имеет небольшую длину. При высокой скорости движения стрелы или при длинной стреле для достижения идеального эффекта управления колебаниями, скорость стрелы следует менять очень медленно, то есть ускорением стрелы управляют так, чтобы оно было достаточно низким. Такой способ управления требует много времени на управление колебаниями и стрела все же совершает относительно большие движения на раннем этапе после того, как рукоятка будет отпущена. Поэтому, точность позиционирования стрелы, управляемой рукояткой, невелика, что влияет на эффективность спасательных операций.[0062] For a fire truck with a retractable ladder known to the inventor, the boom oscillation control principle is as follows: after receiving a signal to change the opening from the handle, the machine controller decelerates the movement of the boom to reduce the acceleration of the movement of the boom, thereby reducing the oscillation caused by the change in the speed of the boom . This way of controlling the oscillation gives the best effect only when the boom speed is low or the boom length is short. When the boom speed is high or the boom is long, in order to achieve the ideal vibration control effect, the boom speed should be changed very slowly, that is, the boom acceleration is controlled to be low enough. This method of control requires a lot of time to control the oscillations, and the boom still makes relatively large movements early after the handle is released. Therefore, the positioning accuracy of the boom controlled by the handle is not large, which affects the efficiency of rescue operations.
[0064] Для другой пожарной машины с выдвижной лестницей, известной изобретателю, примером является восприятие колебаний, вызванных остановкой изменения вылета стрелы, и принцип управления колебаниями стрелы таков: когда стрела совершает колебания, изменение давления в цилиндре изменения вылета определяется датчиком давления масла, установленным на впуске масла этого цилиндра, или изменение смещения на дистальном конце стрелы определяется гироскопом, установленным на дистальном конце стрелы; контроллер машины выводит сигнал управления колебаниями для цилиндра изменения вылета в соответствии с сигналом датчика давления масла или сигналом гироскопа, так, что цилиндр изменения вылета генерирует колебания, противоположные направлению колебаний стрелы, чтобы достичь цели устранения колебаний стрелы.[0064] For another fire engine with a retractable ladder known to the inventor, an example is the perception of oscillation caused by the stop of the luffing of the boom, and the principle of controlling the oscillation of the boom is as follows: when the boom oscillates, the pressure change in the luffing cylinder is detected by the oil pressure sensor installed on the the oil inlet of this cylinder, or the displacement change at the distal end of the boom is determined by the gyroscope installed at the distal end of the boom; the machine controller outputs the swing control signal for the luffing cylinder according to the oil pressure sensor signal or the gyroscope signal, so that the luffing cylinder oscillates opposite to the swing direction of the boom to achieve the purpose of eliminating the boom swing.
[0065] Способ управления колебаниями в такой пожарной машине с выдвижной лестницей имеет следующие недостатки: необходимо определить период колебаний стрелы в соответствии с принятым сигналом датчика давления масла или гироскопа, чтобы к цилиндру изменения вылета можно было приложить силу управления колебаниями. Однако, для определения периода колебаний стрелы требуется по меньшей мере четверть периода сигнала, поэтому такой способ управления колебаниями не оказывает блокирующего воздействия на первое колебание с наибольшей амплитудой и наибольшим ущербом. Кроме того, трение между штоком поршня и корпусом цилиндра изменения вылета оказывает некоторое влияние на давление в цилиндре изменения вылета, и передача сигнала между гироскопом на дистальном конце стрелы и контроллером также создает определенную задержку. Эти фактор делают систему неспособной своевременно прилагать силу, управляющую колебаниями, к цилиндру изменения вылета, поэтому точность управления колебаниями невысока и эффект управления колебаниями далек от идеала. Кроме того, установка аппаратных средств, таких как датчик давления масла или гироскоп, также повышает стоимость и сложность системы и может влиять на стабильность системы.[0065] The oscillation control method of such a ladder fire engine has the following disadvantages: it is necessary to determine the oscillation period of the boom according to the received signal of the oil pressure sensor or the gyroscope so that the oscillation control force can be applied to the luffing cylinder. However, at least a quarter of the signal period is required to determine the period of the boom's oscillation, so this oscillation control method does not block the first oscillation with the largest amplitude and the most damage. In addition, the friction between the piston rod and the luff cylinder body has some effect on the luff cylinder pressure, and signal transmission between the boom distal end gyroscope and the controller also introduces a certain delay. These factors make the system unable to timely apply the oscillation control force to the luffing cylinder, so the oscillation control accuracy is poor and the oscillation control effect is far from ideal. In addition, the installation of hardware such as an oil pressure sensor or a gyroscope also increases the cost and complexity of the system and may affect the stability of the system.
[0066] Для решения вышеописанной технической задачи, в вариантах настоящего изобретения предлагается способ и устройство для управления колебаниями, инженерная машина и машиночитаемый носитель информации.[0066] In order to solve the above technical problem, embodiments of the present invention provide a method and apparatus for controlling vibrations, an engineering machine, and a computer-readable storage medium.
[0067] В некоторых вариантах настоящего изобретения предлагается способ управления колебаниями стрелы, который применяется для запрета в определенной степени остаточных колебаний, вызванных гибкостью ее собственной структуры, когда стрела инженерной машины балочного типа выполняет такие действия, как изменение вылета или поворот. Конкретный тип инженерной машины балочного типа не ограничен, например, это может быть пожарная машина с выдвижной лестницей или стреловой кран. В вариантах настоящего изобретения, для инженерной машины балочного типа, дистальный конец стрелы означает конец, наиболее удаленный от кабины оператора и, соответственно, проксимальный конец относится к концу, расположенному ближе к кабине оператор инженерной машины.[0067] In some embodiments, the present invention provides a boom swing control method that is used to suppress to a certain extent residual vibrations caused by the flexibility of its own structure when a beam-type engineering machine boom performs actions such as luffing or turning. The specific type of the beam-type engineering vehicle is not limited, for example, it may be a fire truck with a retractable ladder or a jib crane. In embodiments of the present invention, for a beam-type engineering machine, the distal end of the boom means the end furthest from the operator's cab and, accordingly, the proximal end refers to the end closest to the engineering machine's operator's cab.
[0068] Как показано на фиг. 1a, способ управления колебаниями содержит этапы с S1 по S5.[0068] As shown in FIG. 1a, the oscillation control method comprises steps S1 to S5.
[0069] На этапе S1 получают первый входной сигнал от рукоятки.[0069] In step S1, a first handle input is received.
[0070] Оператор управляет работой стрелы, манипулируя рукояткой, например, заставляя стрелу подниматься/опускаться или поворачиваться. В некоторых вариантах настоящего изобретения первый входной сигнал является первым сигналом процента раскрытия, и этап S1 содержит этапы, а которых:[0070] The operator controls the operation of the boom by manipulating the handle, such as causing the boom to raise/lower or rotate. In some embodiments of the present invention, the first input signal is the first open percentage signal, and step S1 comprises the steps of:
[0071] получают от рукоятки сигнал изменения раскрытия; и[0071] receive from the handle a signal to change the opening; and
[0072] получают первый сигнал процента раскрытия, поступающий от рукоятки в соответствии с сигналом изменения раскрытия, поступающим от рукоятки. При этом сигнал изменения раскрытия, поступающий от рукоятки, является, например, сигналом изменения угла раскрытия, поступающим от рукоятки.[0072] receive the first opening percentage signal from the handle according to the opening change signal from the handle. Here, the opening change signal from the handle is, for example, the opening angle change signal from the handle.
[0073] В других вариантах настоящего изобретения этап S1 далее содержит этап, на котором: буферируют первый сигнал процента раскрытия, поступающий от рукоятки. Например, первый сигнал процента раскрытия записывают в область буфера данных в контроллере во временной последовательности. Буферированный первый сигнал процента раскрытия подергают входному формированию на последующем этапе.[0073] In other embodiments of the present invention, step S1 further comprises: buffering the first open percentage signal from the handle. For example, the first open percentage signal is written to a data buffer area in the controller in time sequence. The buffered first open percentage signal will be pulled to the input formation in a subsequent step.
[0074] Возвращаясь к фиг. 1a, на этапе S2 выполняют входное формирование первого входного сигнала для получения второго входного сигала, при этом второй входной сигал используют для ограничения амплитудного коэффициента остаточных колебаний стрелы, чтобы он не превышал пороговой величины амплитудного коэффициента остаточных колебаний.[0074] Returning to FIG. 1a, in step S2, a first input signal is input shaped to obtain a second input signal, the second input signal is used to limit the boom remanence crest factor so that it does not exceed a residual crest factor threshold.
[0075] В некоторых вариантах настоящего изобретения первый входной сигнал является первым сигналом процента раскрытия, второй входной сигнал является вторым сигналом процента раскрытия, и этап S2 содержит этапы, на которых: свертывают первый сигнал процента открытия последовательностью импульсов входного формирователя заданной нечувствительности для получения второго сигнала процента раскрытия, при этом амплитуда и задержка последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности определяют в соответствии с кривой чувствительности входного формирователя заданной нечувствительности и функцией амплитудного коэффициента остаточных колебаний стрелы.[0075] In some embodiments of the present invention, the first input signal is the first open percentage signal, the second input signal is the second open percentage signal, and step S2 comprises the steps of: convolving the first open percentage signal with a predetermined deadness input driver pulse train to obtain the second signal percentage of disclosure, while the amplitude and delay of the sequence of pulses of the input shaper of the given deadness are determined in accordance with the sensitivity curve of the input shaper of the given deadness and the function of the amplitude coefficient of the residual vibrations of the boom.
[0076] Кривая чувствительности входного формирователя заданной нечувствительности показана на фиг. 2, где горизонтальная ось представляет частоту колебаний, обозначенную ω; вертикальная ось представляет амплитудный коэффициент остаточных колебаний, то есть отношение амплитуды колебаний после торможения колебаний к амплитуде стрелы, когда меры по управления колебаниями не принимаются, и выражается в процентах. Как можно видеть на чертеже, когда частота колебаний не меньше
[0077] Остаточные колебания стрелы в результате сери импульсных возбуждений без мер по управлению колебаниями упрощаются д колебательной системы второго порядка, и функцию амплитудного коэффициента остаточных колебаний можно выразить как:[0077] The residual oscillation of the boom as a result of a series of impulse excitations without oscillation control measures is simplified to a second-order oscillation system, and the amplitude coefficient function of the residual oscillation can be expressed as:
[0078] В этом уравнении[0078] In this equation
[0079] где ω - частота колебаний стрелы, ξ - коэффициент демпфирования стрелы, V(ω,ξ) - функция величины остаточных колебаний стрелы, Ai - амплитуда последовательности импульсов, ti - задержка последовательности импульсов, n - количество импульсов, и ω d =
[0080] Согласно вышеприведенной функции амплитудного коэффициента остаточных колебаний и кривой чувствительности входного формирователя заданной нечувствительности, уравнения ограничений последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности можно получить следующим образом:[0080] According to the above amplitude coefficient function of the residual oscillations and the sensitivity curve of the input deadband driver, the constraint equations of the pulse train of the input deadweight driver can be obtained as follows:
[0081] где ω - частота колебаний стрелы, ξ - коэффициент демпфирования колебаний стрелы, Vtol - пороговый амплитудный коэффициент остаточных колебаний стрелы, и Ai - амплитуда последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности,
[0082] В некоторых вариантах, при условии, что коэффициент демпфирования стрелы равен ξ=0, вышеприведенные уравнения ограничений решаются для получения для входного формирователя заданной нечувствительности следующим образом:[0082] In some embodiments, assuming the boom damping factor is ξ=0, the above constraint equations are solved to obtain a given deadness for the input driver as follows:
[0083] где Vtol - пороговый амплитудный коэффициент остаточных колебаний стрелы, Ai - амплитуда последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности, ti - задержка последовательности импульсов входного формирователя заданной нечувствительности, и T - период колебаний стрелы.[0083] where V tol is the threshold amplitude coefficient of the boom residual oscillations, A i is the amplitude of the pulse train of the input driver of the given deadness, t i is the delay of the pulse train of the pulse generator of the given deadness input, and T is the oscillation period of the boom.
[0084] Период колебаний стрелы - это внутреннее свойство, связанное с длиной стрелы, и является разным для балок разной длины. В некоторых вариантах настоящего изобретения способ управления колебаниями стрелы дополнительно содержит этап, на котором: перед этапом S2 определяют период колебаний стрелы в соответствии с длиной стрелы и соответствующим отношением между длиной стрелы и периодом колебаний стрелы. Соответствующее отношение между длиной стрелы и периодом колебаний стрелы можно ввести в запоминающее устройство контроллера заранее. Соответствующее отношение между длиной стрелы и периодом колебаний стрелы можно получить методом модального моделирования.[0084] The oscillation period of the boom is an internal property associated with the length of the boom and is different for beams of different lengths. In some embodiments of the present invention, the boom swing control method further comprises: before step S2, determining the boom swing period according to the boom length and the corresponding ratio between the boom length and the boom swing period. The corresponding relationship between the boom length and boom oscillation period can be entered into the memory of the controller in advance. The corresponding relationship between boom length and boom oscillation period can be obtained by modal simulation.
[0085] В других вариантах настоящего изобретения соответствующее отношение между длиной стрелы и периодом колебаний также можно вычислить аналитически, с помощью теоретической модели. В других вариантах настоящего изобретения на дистальном конце стрелы установлен датчик движения или на масляном входе цилиндра изменения вылета установлен датчик давления масла. Стрела искусственно возбуждают для совершения колебаний для получения сигнала колебаний стрелы во временной области от этого датчика. Затем сигнал колебаний во временной области подвергают анализу и преобразованию Фурье для получения сигнала колебаний в частотной области. Максимальную частоту берут как период колебаний стрелы при текущей длине, и затем, получают соответствующее отношение между длиной стрелы и периодом колебаний стрелы в соответствии с величинами периода колебаний стрелы при разных длинах.[0085] In other embodiments of the present invention, the corresponding relationship between the length of the arrow and the period of oscillation can also be calculated analytically, using a theoretical model. In other embodiments of the present invention, a motion sensor is installed at the distal end of the boom, or an oil pressure sensor is installed at the oil inlet of the luffing cylinder. The boom is artificially energized to oscillate to receive the boom oscillation signal in the time domain from this sensor. Then, the time domain oscillation signal is subjected to analysis and Fourier transform to obtain a frequency domain oscillation signal. The maximum frequency is taken as the oscillation period of the boom at the current length, and then, a corresponding ratio between the boom length and the oscillation period of the boom is obtained in accordance with the values of the oscillation period of the boom at different lengths.
[0086] Для упрощения расчетов и повышения эффективности расчетов в вышеприведенных вариантах настоящего изобретения колебания стрелы упрощают до системы недемпфированных колебаний второго порядка. В некоторых других вариантах настоящего изобретения также можно получать информацию о затухании колебаний стрелы, когда не принимаются меры по управлению колебаниями. Коэффициент ξ демпфирования колебаний стрелы можно определить по информации о затухании амплитуды и, затем, вставить в вышеприведенные уравнения ограничений входного формирователя заданной нечувствительности для получения скорректированного решения уравнений.[0086] In order to simplify the calculations and increase the efficiency of the calculations, in the above embodiments of the present invention, boom oscillations are simplified to a second-order undamped oscillation system. In some other embodiments of the present invention, it is also possible to obtain information about the damping of boom vibrations when no vibration control measures are taken. The boom vibration damping factor ξ can be determined from the amplitude damping information and then inserted into the given deadness input driver constraint equations above to obtain a corrected solution of the equations.
[0087] Решение входного формирователя заданной нечувствительности содержит четыре импульса, соответствующие амплитудам с А1 по А4, соответственно, а интервал между соседними импульсами составляет 0,5 от периода колебаний стрелы (0,5Т) Как показано на фиг. 3, после получения решения входного формирователя заданной нечувствительности, первый сигнал процента раскрытия свертывают последовательностью импульсов входного формирователя заданной нечувствительности для получения второго сигнала процента раскрытия. То есть, первый сигнал u процента раскрытия поочередно умножают на амплитуды четырех импульсов (А1-А4) в соответствии с задержкой в 0,5 периода колебаний стрелы (0,5Т), а затем суммируют для получения второго сигнала Qshaped процента раскрытия, где T=f(xladder_length) - функция соответствия между длиной xladder_length стрелы и периодом Е колебаний стрелы.[0087] The target deadness input driver solution contains four pulses corresponding to amplitudes A1 to A4, respectively, and the interval between adjacent pulses is 0.5 of the boom oscillation period (0.5T). As shown in FIG. 3, after obtaining the decision of the target deadness input driver, the first percent open signal is convolved with the pulse train of the target deadness input driver to obtain the second percent open signal. That is, the first open percentage signal u is alternately multiplied by the amplitudes of four pulses (A1-A4) according to a delay of 0.5 of the boom period (0.5T), and then summed to obtain a second open percentage signal Q shaped , where T =f(x ladder_length ) is the correspondence function between the length x ladder_length of the arrow and the period E of the boom oscillation.
[0088] В некоторых вариантах настоящего изобретения первый сигнал процента раскрытия вводят в область буфера данных контроллера. Данные сигнала, по меньшей мере в 1,5 раза больше периода колебаний стрелы (1,5Т) можно ввести в область буфера данных для свертывания последовательностью импульсов входного формирователя заданной нечувствительности.[0088] In some embodiments of the present invention, the first open percentage signal is inserted into the controller data buffer area. Signal data of at least 1.5 times the boom oscillation period (1.5T) can be entered into the data buffer area for convolution by a given deadness input driver pulse train.
[0089] Примечательно, что в вариантах настоящего изобретения формирователь не ограничен входным формирователем заданной нечувствительности, и могут применяться другие входные формирователи, пригодные для достижения баланса между устойчивостью и требованиями к реакции.[0089] Notably, in embodiments of the present invention, the driver is not limited to a predetermined deadness input driver, and other input drivers suitable to strike a balance between robustness and response requirements may be used.
[0090] Возвращаясь к фиг. 1a, на этапе S3 определяют сигнал запроса расхода гидравлического привода в соответствии со вторым входным сигналом и максимальным расходом гидравлического привода для приведения в действие стрелы.[0090] Returning to FIG. 1a, in step S3, a hydraulic drive flow request signal is determined according to the second input signal and the maximum hydraulic drive flow to drive the boom.
[0091] Как показано на фиг. 4, если взять для примера пожарную машину с выдвижной лестницей, если скорость движения рабочей корзины на дистальном конце стрелы 1 во время движения стрелы 1 слишком велика, возникают угрозы для безопасности и дискомфорт для спасателей в рабочей корзине 3. Поэтому, необходимо ограничить расход гидравлического привода (такого как цилиндр 2 изменения вылета), который приводит в действие стрелу 1, для ограничения скорости движения рабочей корзины 3 в допустимом диапазоне. В некоторых вариантах настоящего изобретения второй входной сигнал является вторым сигналом процента раскрытия, и на вышеописанном этапе S3, например, определяют сигнал Qdemand(t) в соответствии с произведением второго сигнала Qshaped(t) и максимального расхода Qmax гидравлического привода.[0091] As shown in FIG. 4, taking a fire truck with a retractable ladder as an example, if the speed of movement of the working basket at the distal end of the
[0092] В некоторых вариантах настоящего изобретения первый входной сигнал от рукоятки используется для управления изменение вылета стрелы. Гидравлическим приводом является цилиндр изменения вылета, и максимальный расход Qmax гидравлического привода является максимальным расходом цилиндра изменения вылета.[0092] In some embodiments of the present invention, the first input from the handle is used to control luffing. The hydraulic actuator is the luffing cylinder, and the maximum flow Qmax of the hydraulic actuator is the maximum flow of the luffing cylinder.
[0093] Формула расхода цилиндра изменения вылета такова:[0093] The formula for the displacement cylinder flow rate is:
[0094] где Q - расход цилиндра изменения вылета, А - площадь воздействия масла в цилиндре изменения вылета, а dL/dt - производная длины цилиндра изменения вылета относительно времени.[0094] where Q is the stroke cylinder flow rate, A is the oil exposure area of the stroke cylinder, and dL/dt is the derivative of the stroke cylinder length with respect to time.
[0095] Максимальный расход Qmax можно получить из максимальной величины расхода Q на цилиндре изменения вылета. Обращаясь к геометрическому отношению, показанному на фиг. 4, расход Q на цилиндре 2 изменения вылета можно рассчитать в соответствии со следующим выражением отношения:[0095] The maximum flow rate Q max can be obtained from the maximum flow rate Q on the luff cylinder. Referring to the geometric relationship shown in FIG. 4, the flow rate Q on the offset
[0096] где a - расстояние от шарнирной точки на одном конце цилиндра изменения вылета до шарнирной точки на проксимальном конце стрелы, b - расстояние от шарнирной точки на другом конце цилиндра изменения вылета до шарнирной точки на проксимальном конце стрелы, α - угол между линией, соединяющей шарнирную точку на проксимальном конце стрелы и шарнирную точку одном конце цилиндра изменения вылета, и линией, соединяющей шарнирную точку на проксимальном конце стрелы и шарнирную точку на другом конце цилиндра изменения вылета, vmax_cage - максимально допустимая линейная скорость дистального конца стрелы, и xladder_length - длина стрелы.[0096] where a is the distance from the pivot point at one end of the luffing cylinder to the pivot point at the proximal end of the boom, b is the distance from the pivot point at the other end of the luffing cylinder to the pivot point at the proximal end of the boom, α is the angle between the line, connecting the hinge point at the proximal end of the boom and the hinge point at one end of the luffing cylinder, and a line connecting the hinge point at the proximal end of the boom and the hinge point at the other end of the luffing cylinder, v max_cage is the maximum allowed linear speed of the distal end of the boom, and x ladder_length - arrow length.
[0097] В некоторых вариантах настоящего изобретения первый входной сигнал также может использоваться для управления поворотом стрелы, а гидравлическим приводом является поворотный гидромотор. Когда в качестве гидравлического привода используется поворотный гидромотор, максимальный расход Qmax, описанный выше, является фиксированной величиной.[0097] In some embodiments of the present invention, the first input signal can also be used to control the rotation of the boom, and the hydraulic drive is a rotary hydraulic motor. When a rotary hydraulic motor is used as the hydraulic drive, the maximum flow rate Q max described above is a fixed value.
[0098] Поскольку расход гидравлического привода ограничен определенным диапазоном, скорость движения рабочей корзины ограничена определенным диапазоном, что обеспечивает безопасность спасателей и снижает дискомфорт, вызванный работой стрелы.[0098] Because the flow of the hydraulic drive is limited to a certain range, the moving speed of the work basket is limited to a certain range, which ensures the safety of the rescuers and reduces the discomfort caused by the operation of the boom.
[0099] Возвращаясь к фиг. 1a, на этапе S4 определяется входной сигнал напряжения клапана управления расходом, соединенного с гидравлическим приводом, в соответствии с сигналом запроса на расход и функцией компенсации расхода, при этом функция компенсации расхода является обратной функцией функции характеристической кривой расхода клапана управления расходом.[0099] Returning to FIG. 1a, in step S4, the voltage input signal of the flow control valve connected to the hydraulic actuator is determined in accordance with the flow request signal and the flow compensation function, the flow compensation function being the inverse function of the flow characteristic curve function of the flow control valve.
[0100] Работой гидравлического привода управляет клапан управления расходом. Клапан управления расходом является, например, гидравлическим клапаном. Поскольку характеристическая кривая расхода клапана управления расходом нелинейна, для выполнения линейного преобразования между сигналом Qdemand запроса расхода и выходным расходом Qreal клапана управления расходом, тем самым уменьшая или даже предотвращая сдвиг амплитуды сигнала расхода, выводимого клапаном управления расходом, чтобы достичь лучшего эффекта управления колебаниями, в некоторых вариантах настоящего изобретения выполняют расчет компенсации сигнала расхода, выводимого клапаном управления расходом. Как показано на фиг. 5, в некоторых вариантах настоящего изобретения входной сигнал uvalve напряжения клапана управления расходом, соединенного с гидравлическим приводом, определяется в соответствии с сигналом Qdemand запроса расхода и функцией u=f-1(Q) клапана управления расходом. То есть, сигнал Qdemand запроса расхода заменяется на функцию u=f-1(Q) компенсации расхода для получения входного сигнала uvalve напряжения, где функция u=f-1(Q) компенсации расхода является обратной функцией функции Q=f(u) характеристической кривой расхода клапана управления расходом.[0100] The operation of the hydraulic actuator is controlled by a flow control valve. The flow control valve is, for example, a hydraulic valve. Since the flow characteristic curve of the flow control valve is non-linear, in order to perform a linear conversion between the flow request signal Q demand and the output flow Q real of the flow control valve, thereby reducing or even preventing the amplitude of the flow signal output from the flow control valve from shifting, so as to achieve a better fluctuation control effect , in some embodiments of the present invention, a calculation is made to compensate for the flow signal output from the flow control valve. As shown in FIG. 5, in some embodiments of the present invention, the voltage input signal u valve of the flow control valve connected to the hydraulic actuator is determined in accordance with the flow request signal Q demand and the function u=f -1 (Q) of the flow control valve. That is, the flow request signal Q demand is replaced by the flow compensation function u=f -1 (Q) to obtain the voltage input signal u valve , where the flow compensation function u=f -1 (Q) is the inverse function of the function Q=f(u ) flow characteristic curve of the flow control valve.
[0101] Возвращаясь к фиг. 1a, на этапе S5 клапаном управления расходом управляют так, чтобы он действовал в соответствии с входным сигналом uvalve напряжения. Принцип управления колебаниями стрелы по этому варианту показан на фиг. 1b[0101] Returning to FIG. 1a, in step S5, the flow control valve is controlled to operate in accordance with the voltage input signal u valve . The principle of boom oscillation control according to this variant is shown in Fig. 1b
[0102] Как показано на фиг. 6a и 6b, фиг. 6a - это сравнительная диаграмма первого входного сигнала и второго входного сигнала в некоторых вариантах настоящего изобретения, а фиг. 6b - это диаграмма сравнения кривой остаточных колебаний стрелы без принятия мер по управлению колебаниями и кривой остаточных колебаний стрелы при применении способа управления колебаниями по варианту настоящего изобретения. На чертежах показано, что после применения способа управления колебаниями по варианту настоящего изобретения, амплитуда остаточных колебаний стрелы неочевидна, поэтому колебания стрелы не чувствуются.[0102] As shown in FIG. 6a and 6b, figs. 6a is a comparison diagram of the first input signal and the second input signal in some embodiments of the present invention, and FIG. 6b is a comparison chart of the boom residual vibration curve without taking the vibration control measures and the boom residual vibration curve when applying the vibration control method of an embodiment of the present invention. The drawings show that after applying the oscillation control method of the embodiment of the present invention, the amplitude of the residual oscillations of the boom is not obvious, so the oscillations of the boom are not felt.
[0103] Входной формирователь заданной нечувствительности, используемый в варианте настоящего изобретения, содержит четыре импульса, где временная задержка последнего импульса составляет 1,5Т, что значительно меньше, чем время затухания, требующееся для остаточного колебания стрелы без принятия мер по управлению колебаниями. Следовательно, своевременность управления колебаниями улучшается. Кроме того, на чертеже также можно видеть, что даже если скорость изменения первого входного сигнала близка к скорости ступенчатого сигнала, все еще может быть достигнут улучшенный эффект управления колебаниями.[0103] The target deadness input driver used in an embodiment of the present invention contains four pulses, where the time delay of the last pulse is 1.5 T, which is significantly less than the decay time required for the residual oscillation of the boom without taking measures to control oscillations. Therefore, the timeliness of fluctuation control is improved. In addition, it can also be seen from the drawing that even if the rate of change of the first input signal is close to the rate of the step signal, an improved effect of controlling the oscillation can still be achieved.
[0104] Способ управления колебаниями стрелы по варианту настоящего изобретения относится к способу активного управления колебаниями стрелы. За счет входного формирования первого входного сигнала для получения второго входного сигнала и управляя работой стрелы, используя второй входной сигнал, амплитудный коэффициент остаточных колебаний стрелы можно ограничить так, чтобы он не превышал порогового амплитудного коэффициента остаточных колебаний. По сравнению с решениями, известными изобретателю, решение по вариантам настоящего изобретения может обеспечить более своевременное и точное управление колебаниями.[0104] The method for controlling boom oscillation according to an embodiment of the present invention relates to a method for actively controlling boom oscillation. By input conditioning the first input signal to obtain a second input signal and controlling the operation of the boom using the second input signal, the boom remanence crest factor can be limited so that it does not exceed a threshold residual vibration crest factor. Compared to solutions known to the inventor, the solution of the embodiments of the present invention can provide more timely and accurate vibration control.
[0105] В некоторых вариантах настоящего изобретения используется входной формирователь заданной нечувствительности, которых обладает хорошей устойчивостью к ошибкам во входной частоте колебаний стрелы и, поэтому, может улучшить устойчивость управления колебаниями. Входной формирователь заданной нечувствительности может выполнять входное формирование первого входного сигнала из первого импульса и управлять колебаниями стрелы до того, как они достигнут первой амплитуды колебаний. Поэтому, это оказывает больший тормозящий эффект на первую амплитуду самого сильного колебания стрелы.[0105] In some embodiments of the present invention, a predetermined deadness input driver is used, which has a good tolerance for errors in the boom input oscillation frequency, and therefore can improve the stability of the oscillation control. The predetermined deadness input driver may perform input shaping of the first input signal from the first pulse and control the boom oscillations before they reach the first oscillation amplitude. Therefore, it has a greater braking effect on the first amplitude of the strongest boom swing.
[0106] Кроме того, по сравнению с решениями, известными изобретателю, в решении по вариантам настоящего изобретения вышеописанные положительные эффекты могут достигаться без дополнительных аппаратных средств, таких как датчики. Таким образом, физическая структура оригинальной системы и ее рабочая стабильность не ухудшаются и стоимость аппаратных средств не возрастает.[0106] In addition, compared with the solutions known to the inventor, in the solution of the embodiments of the present invention, the above-described positive effects can be achieved without additional hardware such as sensors. Thus, the physical structure of the original system and its working stability are not degraded, and the hardware cost is not increased.
[0107] Как показано на фиг. 7, в некоторых вариантах настоящего изобретения предлагается устройство управления колебаниями стрелы, содержащее:[0107] As shown in FIG. 7, in some embodiments of the present invention, a boom oscillation control device is provided, comprising:
[0108] приемное устройство 71 для получения первого входного сигнала от рукоятки;[0108] a receiving device 71 for receiving a first input signal from the handle;
[0109] формирующее устройство 72 для входного формирования первого входного сигнала для получения второго входного сигнала для ограничения амплитудного коэффициента остаточных колебаний стрелы, чтобы он не превышал порогового амплитудного коэффициента остаточных колебаний;[0109] a generating device 72 for input generating a first input signal to obtain a second input signal for limiting the amplitude ratio of the boom residual oscillations so that it does not exceed the threshold amplitude ratio of the residual oscillations;
[0110] первое определяющее устройство 73 для определения сигнала запроса расхода гидравлического привода для приведения в действие стрелы в соответствии со вторым входным сигналом и максимальным расходом гидравлического привода;[0110] a first determining device 73 for determining a hydraulic drive flow request signal for actuating the boom according to the second input signal and the maximum hydraulic drive flow;
[0111] второе определяющее устройство 74 для определения входного сигнала напряжения клапана управления расходом, соединенного с гидравлическим приводом в соответствии с первым входным сигналом и функции компенсации расхода, где функция компенсации расхода является обратной функцией от функции характеристической кривой расхода клапана управления расходом; и[0111] a second determiner 74 for determining a voltage input of the flow control valve connected to the hydraulic actuator according to the first input and a flow compensation function, where the flow compensation function is an inverse function of a flow characteristic curve function of the flow control valve; and
[0112] блок 75 управления для управления клапаном управления расходом для работы в соответствии со входным сигналом напряжения.[0112] a control unit 75 for controlling the flow control valve to operate in accordance with an input voltage signal.
[0113] Аналогично, с помощью устройства управления колебаниями стрелы по варианту настоящего изобретения достигаются положительные эффекты, подобные тем, которые описаны выше и их подробное описание опускается.[0113] Similarly, with the boom swing control apparatus of the present invention, positive effects similar to those described above are achieved and their detailed description will be omitted.
[0114] Как показано на фиг. 8, в некоторых вариантах настоящего изобретения далее предлагается устройство управления колебаниями стрелы, содержащее: запоминающее устройство 83 и процессор 84, соединенный с запоминающим устройством 83, при этом процессор 84 выполнен с возможностью выполнять способ управления колебаниями стрелы, описанный выше для любого из вариантов, на основе команд, хранящихся в запоминающем устройстве 83.[0114] As shown in FIG. 8, some embodiments of the present invention further provide an boom oscillation control apparatus comprising: a memory 83 and a processor 84 coupled to the memory 83, the processor 84 being configured to perform the boom oscillation control method described above for any of the embodiments, on based on instructions stored in the memory 83.
[0115] Следует понимать, что каждый этап способа управления колебаниями стрелы может быть реализован процессором с помощью программных средств, аппаратных средств, аппаратно-программных средств или их комбинаций.[0115] It should be understood that each step of the boom oscillation control method may be implemented by the processor using software, hardware, firmware, or combinations thereof.
[0116] В дополнение к способу управления колебаниями стрелы и устройству, описанным выше, варианты настоящего изобретения также могут принимать форму компьютерного программного продукта, реализованного на одном или более энергонезависимых носителях информации, содержащий команды компьютерной программы. Таким образом, в некоторых вариантах настоящего изобретения далее предлагается машиночитаемый носитель информации, на котором хранится компьютерная программа, которая при выполнении процессором реализует способ управления колебаниями стрелы, описанный в любом из вышеприведенных технических решений.[0116] In addition to the boom oscillation control method and apparatus described above, embodiments of the present invention may also take the form of a computer program product implemented on one or more non-volatile storage media containing computer program instructions. Thus, in some embodiments, the present invention further provides a computer-readable storage medium that stores a computer program that, when executed by a processor, implements the boom oscillation control method described in any of the above solutions.
[0117] На фиг. 9 показана структурная схема компьютерной системы по некоторым вариантам настоящего изобретения. Как показано на фиг. 9, компьютерная система может иметь форму вычислительного устройства общего назначения, и компьютерная система может использоваться для реализации способа управления колебаниями стрелы по вышеописанным вариантам. Компьютерная система содержит запоминающее устройство 91, процессор 92 и шину 90, соединяющую разные компоненты системы.[0117] In FIG. 9 is a block diagram of a computer system in accordance with some embodiments of the present invention. As shown in FIG. 9, the computer system may be in the form of a general purpose computing device, and the computer system may be used to implement the boom oscillation control method of the above embodiments. The computer system includes a storage device 91, a processor 92, and a bus 90 connecting the various components of the system.
[0118] Запоминающее устройство 91 может содержать системную память, энергонезависимое запоминающее устройство и т.п. В системной памяти хранится, например, операционная система, прикладные программы, программа начальной загрузки и другие программы. Системная память может содержать кратковременный носитель памяти, например, ОЗУ, и/или кэш-память. Энергонезависимое запоминающее устройство хранит, например команды для выполнения соответствующего варианта способа управления колебаниями стрелы, описанного выше. Энергонезависимое запоминающее устройство содержит запоминающее устройство на магнитном диске, запоминающее устройство на оптическом диске, флэш-память и т.п.[0118] The storage device 91 may include system memory, non-volatile storage, and the like. System memory stores, for example, the operating system, application programs, boot program, and other programs. System memory may include short-term storage media, such as RAM, and/or cache memory. The non-volatile memory stores, for example, instructions for executing a corresponding variation of the boom oscillation control method described above. The non-volatile storage device includes a magnetic disk storage device, an optical disk storage device, flash memory, and the like.
[0119] Процессор 92 может быть выполнен из дискретных компонентов, таких как процессор общего назначения, цифровой процессор сигнала, специализированная интегральная схема, программируемая логическая интегральная схема или другие логические устройства, дискретные вентили или транзисторы. Соответственно, каждое устройство, такое как устройство принятия решений или устройство определения, может быть реализовано в центральном процессоре, выполняющем команды, выполняя соответствующие этапы, или может быть реализовано специализированной схемой, которая выполняет соответствующие этапы.[0119] Processor 92 may be made up of discrete components such as a general purpose processor, digital signal processor, application specific integrated circuit, field-programmable logic integrated circuit, or other logic devices, discrete gates, or transistors. Accordingly, each device, such as a decision device or a determination device, may be implemented in the CPU executing instructions by performing the appropriate steps, or may be implemented by a dedicated circuit that performs the appropriate steps.
[0120] Шина 90 может иметь любую из множества структур шины. Например, этим структурам, помимо прочего, относятся: шина со стандартной промышленной архитектурой (ISA), шина с микроканальной архитектурой (MAC) и шина взаимного соединения периферийных компонентов (PCI).[0120] Bus 90 may have any of a variety of bus structures. For example, these structures include, but are not limited to: an industry standard architecture (ISA) bus, a microchannel architecture (MAC) bus, and a Peripheral Component Interconnect (PCI) bus.
[0121] Компьютерная система далее может содержать интерфейс 93 ввода-вывода, сетевой интерфейс 94, интерфейс памяти 95 и т.п. Эти интерфейсы 93,94, 95, запоминающее устройство 91 и процессор 92 могут соединяться через шину 90. Интерфейс 93 ввода-вывода может обеспечивать соединение с устройствами ввода-вывода, такими как дисплей, мышь и клавиатура. Сетевой интерфейс 94 может обеспечивать соединение с различными устройствами, соединенными в сеть. Интерфейс памяти обеспечивает соединение для внешних запоминающих устройств, таких как накопители на гибких магнитных дисках, диски флэш-памяти или карты памяти SD.[0121] The computer system may further comprise an I/O interface 93, a network interface 94, a memory interface 95, and the like. These interfaces 93,94, 95, storage device 91 and processor 92 may be connected via bus 90. I/O interface 93 may provide connection to input/output devices such as a display, mouse, and keyboard. The network interface 94 may provide connection to various devices connected to the network. The memory interface provides a connection for external storage devices such as floppy disk drives, flash drives, or SD memory cards.
[0122] В некоторых вариантах настоящего изобретения далее предлагается инженерная машина, содержащая: стрелу и устройство управления колебаниями стрелы по вышеописанным вариантам. Инженерная машина является, помимо прочего: пожарной машиной с выдвижной лестницей или стреловым краном. Когда оператор приводит в действие стрелу инженерной машины стрелового типа, возникает улучшенный эффект управления колебаниями стрелы.[0122] In some embodiments, the present invention further provides an engineering machine comprising: an arrow and a boom oscillation control device as described above. An engineering vehicle is, among other things: a fire truck with a retractable ladder or a jib crane. When an operator drives the boom of the boom-type engineering machine, an improved boom swing control effect occurs.
[0123] Выше были подробно описаны различные варианты настоящего изобретения. Чтобы не усложнять восприятие концепции настоящего изобретения, описание некоторых известных деталей опущено. На основе вышеприведенного описания специалистам должно быть понятно, как реализовать описанные технические решения.[0123] Various embodiments of the present invention have been described in detail above. In order not to obscure the concept of the present invention, the description of some well-known details is omitted. Based on the above description, it should be clear to those skilled in the art how to implement the described technical solutions.
[0124] Хотя выше были подобно описаны некоторые конкретные варианты настоящего изобретения, приведенные для примера, специалистам должно быть понятно, что эти примеры приведены только в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Специалистам должно быть понятно, что в эти варианты могут быть внесены изменения или эквивалентные замены части технических признаков без выхода за пределы за пределы объема и изобретательской идеи настоящего изобретения. Объем изобретения определяется приложенной формулой.[0124] While certain specific exemplary embodiments of the present invention have been similarly described above, those skilled in the art will appreciate that these examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that these variations or equivalent substitutions of some of the technical features may be made without departing from the scope and inventive concept of the present invention. The scope of the invention is defined by the appended claims.
Claims (50)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786545C1 true RU2786545C1 (en) | 2022-12-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285643A (en) * | 1990-04-02 | 1994-02-15 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Hydraulic drive system for civil-engineering and construction machine |
| CN1141680A (en) * | 1994-02-21 | 1997-01-29 | 株式会社小松制作所 | Device and method for suppressing vibration of a working machine |
| GB2445165A (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | Agco Sa | Vibration damping for load carrier |
| CN103629293A (en) * | 2013-12-04 | 2014-03-12 | 中联重科股份有限公司 | Method and device for suppressing residual oscillation of cantilever crane |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285643A (en) * | 1990-04-02 | 1994-02-15 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Hydraulic drive system for civil-engineering and construction machine |
| CN1141680A (en) * | 1994-02-21 | 1997-01-29 | 株式会社小松制作所 | Device and method for suppressing vibration of a working machine |
| GB2445165A (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | Agco Sa | Vibration damping for load carrier |
| CN103629293A (en) * | 2013-12-04 | 2014-03-12 | 中联重科股份有限公司 | Method and device for suppressing residual oscillation of cantilever crane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9651112B2 (en) | Vibration suppression method, controller, device of boom and pump truck | |
| CN108638056A (en) | Joint of robot vibration analysis based on kinetics of deformable bodies model and suppressing method | |
| JP4647325B2 (en) | Construction machine work machine control device, construction machine work machine control method, and program for causing computer to execute the method | |
| CN103092073B (en) | Suppress control method and the system of vibration of arm | |
| CN106873383B (en) | Online control method for reducing vibration of industrial robot | |
| CN103075011B (en) | Cantilever crane locus optimizing method, cantilever crane locus optimizing system and engineering machinery comprising cantilever crane locus optimizing system | |
| CN103064425B (en) | Improve the method for arm frame movement stability, system and engineering machinery | |
| JP2016105686A (en) | Control device of motor driving device, control device of biaxial motor driving device, and control method of motor driving device | |
| JP6037888B2 (en) | Vibration control device | |
| RU2742676C1 (en) | Method for controlling spatial position of lifting container in double-type rope winding lifting system for operating in superdeep vertical shaft | |
| JP6564272B2 (en) | HIL simulation system and HIL simulation method | |
| JP2010284758A (en) | Robot controller and robot control method | |
| CN103629293B (en) | The suppressing method of jib residual oscillation and device | |
| RU2786545C1 (en) | Method and device for boom vibration control and engineering equipment | |
| O’Connor et al. | Wave-based control of non-linear flexible mechanical systems | |
| JP4820907B2 (en) | Construction machine work machine control device and construction machine work machine control method | |
| Veciana et al. | Minimizing residual vibrations for non-zero initial states: Application to an emergency stop of a crane | |
| JP5253697B2 (en) | Turntable ladder equipment | |
| WO2021142826A1 (en) | Method for controlling vibration of boom, device, and engineering machinery | |
| CN112214868A (en) | Method for researching amplitude variation vibration characteristic of aerial work platform arm support | |
| Kjelland et al. | Using input shaping and pressure feedback to suppress oscillations in slewing motion of lightweight flexible hydraulic crane | |
| CN108491661B (en) | Method and system for adaptively adjusting dynamic stiffness of crane boom to eliminate vibration | |
| Vaughan | Dynamics and control of mobile cranes | |
| KR20180045549A (en) | Method for reducing vabration of hydraulic lift | |
| JP2862470B2 (en) | Boom damping device |