WO2011038633A1

WO2011038633A1 - 单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法及控制系统

Info

Publication number: WO2011038633A1
Application number: PCT/CN2010/076676
Authority: WO
Inventors: 詹纯新; 刘权; 郭纪梅; 胡奇飞; 刘永赞; 黎鑫溢
Original assignee: 长沙中联重工科技发展股份有限公司
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-04-07
Also published as: CN101670984B; EP2484624A1; US20120245804A1; BR112012007172A2; EP2484624B1; RU2012117378A; RU2507146C2; EP2484624A4; CN101670984A

Description

单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法及控制系统本申请要求于 2009 年 9 月 29 日提交中国专利局、申请号为 200910178572.8、发明名称为"单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法及控制系统"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明涉及单缸插销式伸缩臂控制方法，具体涉及单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法。背景技术

现有工程机械用伸缩臂的伸缩结构有两种形式：伸缩液压缸加绳排式和单缸插销式。对于具有 5节臂节以上的大吨位起重机来说，受其结构型式的限制只能采用单缸插销的结构形式。

单缸插销式伸缩机构的主要工作原理是：吊臂内设置有一伸缩油缸，伸缩油缸的头部设置有插销机构，插销机构上布置有工作销。每节臂大致在 0%、 46% , 90% , 100%左右的长度方向分布有承载销孔，尾部设置有工作销孔；并且，在每节臂的尾部上设置有承载销，用于臂与臂之间的锁定。伸缩吊臂时，伸缩油缸带动插销机构至待伸缩的臂节 j 的尾部，伸出工作销将伸缩油缸与臂节 j 锁定，缩回臂节 j插于臂节 j-1 中的承载销。伸出（缩回）伸缩油缸的同时臂节 j 一并随动（伸出或者缩回），到达伸缩目标位置后，插销机构释放承载销，将臂节 j 与臂节 j-1 之间的相对位置锁定，至此，完成臂节 j 的伸缩动作。如此往复完成每一节臂的伸缩，从而完成整个吊臂的伸缩动作。

然而，在状态 A转换为状态 B的过程中，现有的技术方案是：先将状态 A转变为全缩状态，然后再按目的状态的要求逐个伸出各节臂，实现状态 B。这样，在伸缩过程中，多余执行了诸多臂节的伸缩动作；从而增加了吊臂滑块、伸缩油缸、插销机构、发动机等相关部件的无效工作。显然，这种转换方式存在着伸缩效率较低的弊端。特别是，每次无谓拔销都将使得插销机构承受重达几十吨的吊臂冲击，大大缩短了插销机构的使用寿命；众所周知，插销机构一旦出现问题，可能会导致车毁人亡的可怕后果。实际上，以每节臂上分布有四个承载销孔为例，对于具有 n节伸缩臂的起重机，吊臂存在 4ⁿ种位置状态，两种状态之间的切换共有 P(4ⁿ,2)。以五节伸缩臂为例子，共有: 4x4x4x4x4= 1024种状态。也就是说，两种状态之间的切换共有：

4⁵ !/(4⁵-2) !-=10241/1022 !=1047552种方式。

有鉴于此，亟待针对现有单缸插销式伸缩臂的轨迹控制进行优化，以适用于任意节臂的任何两种工况之间的切换。发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，在两种状态之间的若干种切换方法中优化确定各臂节的动作顺序，获得最便捷的伸缩路径。在此基础上，本发明还提供一种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统。

本发明提供的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，包括步骤：

( 1 )获取伸缩臂的初始状态阵列 ^^^…^…^；！和目标状态阵列 WH^ 'A… ]；其中： _n为伸缩臂的节数， j为满足 l j n的整数，表示任意一节伸缩臂；和 bj分别为 0~k-l之间的整数，表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的 k个插销孔之一；获取伸缩机构处于第 n_code 节伸缩臂中；

(2)根据下述公式计算获得中间参数 S_x, 并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件：

x-l

S_x = _j?i_m+Max(?i_x,b_x) , 式中： Χ = _1，····7· + 1_;

( 3 )判 ¾f是否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量；

( 4 )根据该路径向量输出控制信号至插销机构和伸缩缸，调整插销机构和伸缩缸之间的配合动作，以控制由初始状态至目标状态切换过程中各臂节的动作顺序。

优选地，所述步骤（2)中，执行下述步骤之后根据公式计算获得中间参数 S_x: (21) i = n, 中间变量置零；

(22)判断是否等于如果否，则执行步骤（23);

(23) j = l, 获得除去最后相等项的阵列 Al, B1;

所述步骤（3) 中，所述路径向量按下述步骤计算获得：

(31)判断 &是否大于 2; 如果是，则执行步骤（ 32 );

(32)判断每个8_}[- 1是否小于等于 2; 如果是，则执行步骤（321 ), (¾ =将 A1中的第 j项变为 M A); 如果否，则执行步骤（322), (¾ =将 A1中的第 j项变为 0;

(33)判断 Cj是否等于 B1; 如果是，则执行步骤（34); 如果否，则 Al =Cj、 gg_x=j、 j=j + l后，返回执行步骤（2);

(34)将阵歹 'j Cl、 C2、 C3...合并同类项，补齐最后不变项后输出。优选地，如果所述步骤（22) 的判断结果为是，则执行步骤（24)后返回步骤（22):

步骤（24), i=i-l。

优选地，如果所述步骤（31) 的判断结果为否，则执行下述步骤：

(40) j = l;

(41)判断 gg_x是否等于 0; 如果是，则执行步骤（42); 如果否，则 n_code = gg_x后执行步骤 ( 42 );

(42)判断 n_code是否小于 i; 如果是，则执行步骤（43); 如果否，则执行步骤（45);

( 43 ) Dj =将 A1中的第 n_code项变为 b_n—_∞de, 并根据下述公式计算菝得中间参数 :

式中. X = i,i_l,..._n— _code；

(44)判断每个 S_x是否小于等于 2, 如果否，则执行步骤（45); (45 ) =将八1中的第 i项变为 gg_x = i;

(46)判断 Dj是否等于 B1, 如果是，则执行步骤（47);

(47)将阵列 Cl、 C2、 C3...D1、 D2、 D3...合并同类项，补齐最后不变项后输出。优选地，如果所述步骤（44) 的判断结果为是，则执行步骤（51 ): ( 51 )Dj =将 A1中的第 n_code项变为 b_n— _c。_de, gg_x = n_code, N = True, 之后执行步骤（ 46 )。

优选地，如果所述步骤（46) 的判断结果为否，则按下述步骤进行： (61 )判断 N是否为 True, 如果是，则 N = False后执行步骤（ 62 ); 如果否，则 i = i_ l, 之后执行步骤（62);

(62) Al =Dj, j =j + l, Dj = A1中的第 i项变为 gg_x = i, 之后执行步骤（ 46 )。

优选地，步骤（ 23 )后，执行步骤（ 25 ):

(25 )判断 A1中是否仅 ₁不为 0, 如果是，则执行步骤（40); 如果否，则继续执行步骤（2); 且，步骤（43 ) 中， X的最小值为 2。

优选地，步骤（321 )后，执行步骤（323 ):

(323 )根据 Cj、 B1求判断 &是否大于 2, 如果是，则执行步骤 (322); 如果否，则执行步骤（33)。

本发明提供的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统，其特征在于，该系统包括：

输入装置，用于获取伸缩臂的初始状态阵列 Α^^^ν· a. ···&„]和目标状态阵列 … … 其中： n为伸缩臂的节数， j为满足 l j n 的整数，表示任意一节伸缩臂；和 bj分别为 0~k-l之间的整数，表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的 k个插销孔之一；获取伸缩机构处于第 n_code节伸缩臂中；

控制器，用于根据下述公式计算获得中间参数并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件：

, 式中： Χ = ί,ί_1,··· · + 1_;

判断 :否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量；和

输出装置，用于根据该路径向量输出控制信号至插销机构和伸缩缸，调整插销机构和伸缩缸之间的配合动作，以控制由初始状态至目标状态切换过程中各臂节的动作顺序。

本发明提供的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，适用于任意节伸缩臂的任何两种工况之间的切换。本发明根据伸缩油缸行程确定约束条件，当伸缩臂从当前状态 A改变为目标状态 B时，基于插销机构的当前位置等条件，获得最快最便捷的伸缩路径。与现有技术相比，大大提高的单缸插销式伸缩臂的伸缩可靠性和工作效率。

本发明提供的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法、系统适用于任何工程机械的单缸插销式伸缩臂，特别是重型起重机的伸缩臂。附图说明

图 1是本发明所述单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法的一种具体实施方式的流程图；

图 2是本发明所述单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法的第二种具体实施方式的流程图；

图 3是具体实施方式所述单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统的系统框图。具体实施方式

基于现有单缸插销式伸缩机构，本发明的核心是建立一数学模型，并根据伸缩油缸行程确定约束条件，通过优化方法获取最便捷的伸缩路径，可有效提高单缸插销式伸缩臂进行伸缩作业的可靠性及工作效率。

下面结合附图具体说明本实施方式。

请参见图 3 , 该图是本实施方式所述单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统的工作原理框图。

该单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统包括输入装置 10、控制器 20 和输出装置 30。

其中，输入装置 10用于获取伸缩臂的初始状态阵列

.aj 和目标状态阵列 ^^¹，^， … … ]; 其中： n为伸缩臂的节数， j为满足 1 j n的整数，表示任意一节伸缩臂；和 bj分别为 0 ~ k-l之间的整数，表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的 k个插销孔之一；获取伸缩机构处于第 n_code节伸缩臂中。需要说明的是，每节臂的承载销孔的布置满足下列要求：任意一节臂 A的相邻三个孔之间的距离和 +任意另一节臂 B 的相邻两孔之间的距离>伸缩油缸的伸缩行程。应当理解，至少近吊臂尾部的相邻三个孔之间的距离满足上述要求。其中，控制器 20用于根据下述公式计算获得中间参数并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件：

S_x

, 式中. X = — 1, · · · · + 1 · 判断是否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量。

其中，输出装置 30用于根据该路径向量输出控制信号至插销机构和伸缩缸，调整插销机构和伸缩缸之间的配合动作，以控制由初始状态至目标状态切换过程中各臂节的动作顺序。

该系统所应用的控制方法具体请参见图 1 , 该图是所述优化控制方法的第一种实施方式的流程图。

如图所示，该控制方法按照下述步骤进行：

( 1 )获取伸缩臂的初始状态阵列 ]和目标状态阵列

其中： _n为伸缩臂的节数， j为满足 l j n的整数，表示任意一节伸缩臂；和 bj分别为 0 ~ k-l之间的整数，表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的 k个插销孔之一；获取伸缩机构处于第 n_code 节伸缩臂中；应当理解，伸缩臂的节数及每节臂上插销孔数量可以根据实际需要任意设置。

( 2 )根据下述公式计算获得中间参数 S_x, 并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件：

S_x = ^ a_m + Max(a_x,b_x ) , 式中. X = j + 1

( 3 )判断是否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量。

优选地，所述步骤（2)中，执行下述步骤之后根据公式计算获得中间参数 S_x:

(21 ) i = n, 中间变量置零；

(22)判断是否等于如果否，则执行步骤（23);

(23) j = l, 获得除去最后相等项的阵列 Al, B1;

所述步骤（3) 中，所述路径向量按下述步骤计算获得：

( 31 )判断 &是否大于 2; 如果是，则执行步骤（ 32 );

(32)判断每个8_}[- 1是否小于等于 2; 如果是，则执行步骤（321 ), (¾ =将 A1中的第 j项变为^'^¹，^); 如果否，则执行步骤（322), (¾ =将

A1中的第 j项变为 0;

步骤（24), i=i-l。

优选地，如果所述步骤（31 ) 的判断结果为否，则执行下述步骤： (40) j = l;

(41 )判断 gg_x是否等于 0; 如果是，则执行步骤（42); 如果否，则 n_code = gg_x后执行步骤 ( 42 );

( 43 ) Dj =将 A1中的第 n_code项变为 b_n—_∞de, 并根据下述公式计算菝得中间参数

Sx 式中. X = i,i__,---_n— _code .

(44)判断每个 S_x是否小于等于 2, 如果否，则执行步骤（45);

(45) =将八1中的第 i项变为 gg_x = i; (46)判断 Dj是否等于 Bl, 如果是，则执行步骤（47);

(47)将阵列 Cl、 C2、 C3...D1、 D2、 D3...合并同类项，补齐最后不变项后输出。

优选地，如果所述步骤（44) 的判断结果为是，则执行步骤（51): ( 51 ) Dj =将 A1中的第 n_code项变为 b_n— _c。_de , gg_x = n_code , N = True , 之后执行步骤（ 46 )。

优选地，如果所述步骤（46) 的判断结果为否，则按下述步骤进行： ( 61 )判断 N是否为 True, 如果是，则 N = False后执行步骤（ 62 ); 如果否，则 i = i_l, 之后执行步骤（62);

(62) Al=Dj, j=j + l, Dj = A1中的第 i项变为 gg_x = i, 之后执行步骤（ 46 )。

不失一般性，下面以每节臂上分布有四个承载销孔的五节伸缩臂作为对象具体说明如下：

吊臂的当前状态阵列 A[l, 1,2,0,0]

需要转换为状态阵列 B[2,0,3,l,l]

伸缩机构所处臂节： n_code=2

1、步骤（ 21 ): i=5 (臂节总数）， gg_x=0 (转换过程中机构所处臂节 gg_x 清零）；

步骤（22): a₅为 0, b₅为 1, 判断结果为否；

步骤（23): j=l, 吊臂的当前状态阵列 A[l, 1,2,0,0]与目标状态阵列

Β[2,0,3,1,1]相比无相等项，故得： Al[l, 1,2,0,0], Β1[2,0,3,1,1]。

步骤（2): χ=5, 4, 3, 2, 求 S₅, S₄, S₃, S₂

4

S 5 = ∑ a_m +Max(a 5 , b 5 )= a i+ a ₂+ a ₃+ a ₄+ b 5= 5 ;

1

同理可求： S₄ = 5; S₃ = 5; S₂ = 2;

步骤（ 32 )根据流程图，得出 Cj =将 Α1中的第 j项变为 0;

则: C1 =[0,1,2,0,0]- gg_x=l

步骤（33): C1 =[0,1,2,0,0]与 Β1[2,0,3,1,1]不相等, 故，返回执行步骤 (2)。 2、 i=5 j=2 Al=[0，l，2,0,0] Bl=[2,0,3,l,l],

即 x=5, 4, 3, 求 S₅, S₄, S₃

S₅=4; S₄=4; S₃ = 4;

根据流程图，得出（¾=将 A1中的第 j项变为 0;

则： C2 =[0,0,2,0,0]— gg_x=2

同理， C2=[0,0,2,0，0]与 Bl[2,0,3,l，l]不目等，故，返回执行步-骤（2)。

3、 i=5 j=3 Al=[0,0，2,0,0] Bl=[2,0,3,l,l],

即 x=5， 4, 求 S₅, S₄；

S₅ = 3; S₄=3;

才艮据流程图，得出（¾=将 A1中的第 j项变为（1, bj ) 中的最小值；则: C3 =[0,0,1,0,0]- gg_x=3

需要说明的是，如果不执行优化程序， C3 =[0,0,0,0，0]--- gg_x=3;

同理， C3 =[0,0,1，0，0]与 Bl[2,0,3，l，l]不相等，故，返回执行步骤（2)。

4、 i=5 j=4 A1=[0,0,1,0,0] Bl=[2,0,3,l,l],

即 x=5，求 S₅;

S 5 = 2; 由于 S 5不大于 2, 则执行，

步骤（40): j=l;

步骤 ( 41 ): gg_x=3不等于 0, 则 n_code= gg_x=3;

步骤 ( 42 ): n_code为 3小于 i;

贝¹ J: D1 =[0,0,3,0,0]— gg_x=3 , 并进行计算判断；

即 χ=5, 4, 3 求 S₅,S₄,S₃

S₅ = 4; S₄ = 4; S₃=3;

根据流程图，得出 D_H A1中的第 i项变为 , gg_x=i

则: Dl =[0,0,1,0,1] -gg_x=5

步骤（46): 由于 Dl与 Bl不相等，则执行步骤（61)。 5、 i=i-l=4 Al =D1 =[0,0,1,0，1] j=j+l=2 Bl=[2,0,3,l,l];

根据流程图，得出 =将 Al中的第 i项变为， gg_x=i

则： D2 =[0,0,1,1,1] - gg_x=4

6、根据流程图 i=i-l=3 j=j+l=3 Bl=[2，0，3，l，l] Al =D2 =[0,0,1,1,1] 根据流程图，得出 =将 A1中的第 i项变为 , gg_x=i

则： D3 =[0,0,3,1,1] - gg_x=3

7、根据流程图 i=i-l=2 j=j+l=4 Bl=[2,0,3,l,l] A1=D3 =[0,0,3,1,1] 根据流程图，得出 =将 A1中的第 i项变为 , gg_x=i

则： D4 =[0,0,3,1,1] -gg_x=2

8、根据流程图 i=i-l=l j=j+l=5 Bl=[2,0,3,l,l] A1=D4 =[0,0,3,1,1] 根据流程图，得出 =将 A1中的第 i项变为 gg_x=i

则： D5 =[2，0,3,1,1]— _ggx=l 综上，所得伸缩路径依次为:

C3 =[0,0,1,0,0 -gg_x=3 (若不执行优化程序， C3 =[0,0,0,0，0]- - - gg_x=3 )

D4 =[0,0,3,1,1 -g_gx=2—此项因与 D3相同进行同类项目合并

本申请还提供了另外一种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法的实施方式。请参见图 2, 该图为第二种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法的流程图。结合图 1和图 2所示，本实施方式与第一种实施方式的设计构思完全相同。其区别在于：

其一，步骤（23)后，执行步骤（25):

(25)判断 A1中是否仅 ₁不为 0, 如果是，则执行步骤（40); 如果否，则继续执行步骤（2); 且

步骤（43) 中， X的最小值为 2。

如此设计，以每节臂上分布有四个承载销孔的五节伸缩臂作为对象具体说明 ^口下：

吊臂的当前状态阵列 A[0，0，2，0，0]

需要转换为状态阵列 B[0，0，3，0，0]

伸缩机构所处臂节： n_code=l

臂节总数： i=5

1、步骤（ 21 ): i=5 (臂节总数 ), gg_x=0 (转换过程中机构所处臂节 gg_x 清零）；

步骤（22): a₅为 0, b₅为 0, 判断结果为真；

步骤（24): i=i-l=4;

步骤（22): a₄为 0, b₄为 0, 判断结果为真；

步骤（24): i=i-l=3;

步骤（22): a₃为 2, b₃为 3，判断结果为假；

步骤（23): j=l, 吊臂的当前状态阵列 A[0，0，2，0，0]与目标状态阵列

B[0,0,3,0,0]相比最后两项相等，故得： A1 [0,0,2], Bl[0，0,3]。

步骤（2): x=3, 2, 求 S₃, S₂

2

S 3 = ∑ a_m +Max(a ₃ , b ₃ )= a i+ a ₂+ b ₃= 3;

l

同理可求： S₂ = 0;

步骤（ 32 )根据流程图，得出 Cj =将 A1中的第 j项变为 1和 b」中的最小项；

则: C1 =[0,0,2]- gg_x=l

步骤（323 ) = 83 = 3, 判断结果为真；步骤（322)将 Al中的第 j项变为 0， j=l, CI = [0,0,2];

步骤（33): CI =[0，0，2]与輝 ,0，3]不相等, 故，返回执行步骤（2)。

2、 i=3 j=2 Al=[0,0,2] Bl=[0,0,3],

即 x=3, 求 S₃

S₃=3;

才艮据流程图，得出（¾=将 Al中的笫 j项变为 1和 bj中的最小项；则:

[0,0,2]- gg_x=2 步骤（ 323 ) = 83 = 3, 判断结果为真；

步骤 (322)将 A1中的第 j项变为 0, j=2, C2 = [0,0,2,]

同理， C2=[0,0,2]与 Bl[0,0,3]不相等，故，返回执行步骤（2)。

3、 i=3 j=3 Al=[0，0，2] Bl=[0,0，3]，

即 x=3, 求 S₃;

2

S 3 = ∑a_m +Max(a ₃ , b ₃ )；此时，严格来说已经不能正常计算 S_x

本优选方案增加步骤（25) 的判断后，此时本方法执行步骤（40) 步骤 (40): j=l;

步骤 (41): gg_x=0成立;

步骤 ( 42 ): n_code=l，小于 i成立；

则步骤 (43):

D1 =[0,0,2] x=3, 2, 求 S₃, S₂

S₃=3 , S₂=0

步骤（44): S₃和 S₂小于等于 2不成立

步骤（ 45 )

D1 =[0,0,3]- gg_x=3 ；

步骤（46): 由于 D1与 B1相等，则执行步骤（47)。综上，所得伸缩路径为：

Dl =[0,0,3]-gg_x=3 其二，步骤（321 )后，执行步骤（323 ):

( 323 )根据 Cj、 B1求判断 &是否大于 2, 如果是，则执行步骤

(322); 如果否，则执行步骤（33)。体说明 ^口下：

吊臂的当前状态阵列 A[0,0,0,l,2]

需要转换为状态阵列 B[2,0,0,l,l]

伸缩机构所处臂节： n— code=l

臂节总数： i=5

1、步骤（ 21 ): i=5 (臂节总数）， gg_x=0 (转换过程中机构所处臂节 g_gx 清零）；

步骤（22): a₅为 2, b₅为 1, 判断结果为否；

步骤（23 ): j=l, 吊臂的当前状态阵列 A[0,0,0,l,2]与目标状态阵列 Β[2,0,0,1,1]相比无相等项，故得： Al[0，0，0,l,2]、 Β1[2,0,0，1，1]。

步骤（2):

4, 3, 2, 求 S₅, S₄, S₃, S₂

4

S 5 = ∑ a_m +Max(a ₅ , b ₅ )= a i+ a ₂+ a ₃+ a ₄+ a ₅= 3;

1

同理可求： S₄= l; S₃ = 0; S₂ = 0;

步骤（32)成立，根据流程图得出 Cj = Al中的第 j项变为（1, bj ) 中的最小值；

则： C1 =[1,0,0,1,2]— gg_x=l

此种情况下，若未加步骤（323 ) 的判断，则： Cl[l,0,0,l,2]。那么，由于最后一节臂为 2, 此时已不在油缸行程之内。

本优选方案增加步骤（323 )的判断以效规避上述问题出现，此时本方法执行步骤（323 ), 再次根据 Cj、 B1 判断最末臂节是否在油缸的伸缩行程内。步骤 (323 ): CI =[1,0,0,1,2]与 Bl[2,0,0,l,l] 求出 S ₅=4, S ₅>2，判断条件成立。

根据流程图执行步骤（322)，得出（¾=将 A1中的第 j项变为 0;

则: C1 =[0,0,0,1,2]- gg_x=l

步骤（33 ), C1 =[0,0,0,1,2]与 Bl[2,0,0,l,l]不相等，故，返回执行步骤 (25 )。

步骤（25 ), 判断条件不成立

步骤（2) i=5 j=2 Al=[0,0,0,l,2] Bl=[2,0,0,l,l],

即 x=5， 4, 3求 S₅, S₄ , S₃;

S₅=3; S₄= 1； S₃ = 0;

根据流程图执行步骤（ 321 ),得出 Cj =将 A1中的第 j项变为（ 1, bj ) 中的最小值

则步骤 ( 321 ): C2 =[0,0,0,1,2]

步骤（323 ) i=5 j=2 C2 =[0,0,0,1,2] Bl=[2,0,0,l,l]

即求出 s₅=3;

根据流程图，得出（¾ =将 A1中的第 j项变为 0;

则: C2 =[0,0,0,1,2]- gg_x=2 步骤（33 ), C1 =[0,0,0,1,2]与 Bl[2,0,0,l,l]不相等，故，返回执行步骤

(25 )。

步骤（25 ), 判断条件不成立

步- （2) i=5 j=3 Al=[0,0，0,l,2] Bl=[2,0,0,l,l], 即 x求 S₅, S₄；

S₅=3; S₄= 1；

根据流程图，得出（¾ =将 Al中的第 j项变为（1, bj ) 中的最小值；则步骤（321 ): C3 =[0,0,0,1,2]

步骤（323 ) i=5 j=3 C3 =[0,0,0,1,2] Bl=[2,0,0,l,l] 即求出 s₅=3;

根据流程图，得出（¾=将 A1中的第 j项变为 0;

则： C3 =[0,0，0，1,2]- gg_x=3 同理， C3 =[0，0，0,1,2]与 Bl[2,0,0,l，l]不相等，故，返回执行步骤（ 25 )。步骤（25), 判断条件不成立

步骤（2) i=5 j=4 Al=[0,0,0,l,2] Β1=[2,0,0,1,1],

即 χ=5, 求 S₅=3；

根据流程图，得出（¾ =将 A1中的第 j项变为（1, bj) 中的最小值则步骤（321): C4=[0,0，0,l,2]

步骤（323 ) i=5 j=4 C4=[0,0,0,l,2] Bl=[2,0,0,l,l]

即求出 s₅=3;

才艮据流程图，得出（¾ =将 A1中的第 j项变为 0;

则： C2 =[0,0,0,0,2]- gg_x=4 同理， C3 =[0，0，0,0,2]与 Bl[2,0,0，l，l]不相等，故，返回执 4亍步骤（ 25 )。步骤（25), 判断条件成立

步骤 (40): j=l;

步骤 ( 41 ): gg_x=4不等于 0, 则 n_code= gg_x=4;

步骤 ( 42 ): n_code为 4小于 i;

则： D1 =[0,0,0,1,2] Bl=[2,0,0,l,l] n_code=4 , 并进行计算判断; 即 χ=5, 4 求 S₅ ,S₄,

S₅ = 3; S₄= 1；

步骤（44) 不成立

根据流程图，得出 =将 A1中的笫 i项变为 b₁ gg_x=i=5

则： D1 =[0,0,0,0,1] -gg_x=5

步骤（46): 由于 D1与 B1不相等，则执行步骤（61 ), N=TRUE不成立。

才艮据流程图 i=i-l=4 此时， D1 =[0,0,0,0,1] j=l Bl=[2,0,0,l,l]; 步骤（ 62 )

Al =D1 =[0,0,0,0,1] j=j+l=2

执行 =将 Al中的第 i项变为 , gg_x=i

则: D2 =[0,0,0,1,1]— gg_x=4 才艮据流程图 i=i-l=3此时， D2 =[0,0,0,1,1] j=2 Bl=[2,0,0,l,l] 步骤（ 62 )

Al =D2 =[0,0,0,1,1] , j=j+l=3

执行 =将 Al中的第 i项变为 b i , gg_x=i

则: D3 =[0,0,0,1,1]― gg_x=3 根据流程图 i=i-l=2 D3 =[0,0,0,1,1] j=3 Bl=[2,0,0,l,l] 步骤（ 62 )

A1=D3 =[0,0,0,1,1] , j=j+l=4

执行 ¾=将 Al中的第 i项变为 b i , gg_x=i

贝' J : D4 =[0,0,0,1,1] -gg_x=2 根据流程图 i=i-l=l D4 =[0,0,0,1,1] j=4 Bl=[2,0,0,l,l] 步骤（ 62 )

A1=D4 =[0,0,0,1,1] , j=j+l=5

执行 =将

则： D5 =[2,0,0,1,1]— gg_x=l

步骤（46 ) D5= B1

综上，所得伸缩路径依次为:

CI =[0,0,0,l,2]-gg_x=l

C2 =[0,0,0, l,2]-gg_x=2

C3 =[0,0,0,l,2]-gg_x=3

C4 =[0,0,0,0,2]— gg_x=4

Dl =[0,0,0,0,1]— gg_x=5 D2 =[0,0,0,l,l]-gg_x=4

D3 =[0,0,0,1,1]— gg_x=3

D4 =[0,0,0,l,l]-gg_x=2

D5 =[2,0,0,1,1]— gg_x=l

合并同类项后为：

C4 =[0,0,0,0,2]— gg_x=4

Dl =[0,0,0,0,1]- gg_x=5 —若不执行优化程序是分别执行

[0,0,0,0,0]— gg_x=5

[0,0,0,0,1] -gg_x=5

D2 =[0,0,0,l,l]-gg_x=4

D5 =[2,0,0,1,1]— gg_x=l 基于前述具体实施例的说明可知，本发明提供的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，适用于任意节伸缩臂的任何两种工况之间的切换。与现有技术相比，本发明根据伸缩油缸行程确定约束条件，当伸缩臂从当前状态 A改变为目标状态 B时，基于插销机构的当前位置等条件，获得最快最便捷的伸缩路径，从而大大提高的单缸插销式伸缩臂的伸缩可靠性和工作效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，比如，每个臂节上设置有四个以外的其他复数个承载销孔；这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求

1、单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S_x =^d._m + Max(d._x,b_x) , 式中. X = ί, _1,··· j' + l .

( 3 )判断是否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量；

2、根据权利要求 1所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，

所述步骤（2) 中，执行下述步骤之后根据公式计算获得中间参数 S_x: (21 ) i = n, 中间变量置零；

(22)判断是否等于如果否，则执行步骤（23);

(23) j = l, 获得除去最后相等项的阵列 Al, B1;

所述步骤（3) 中，所述路径向量按下述步骤计算获得：

( 31 )判断 &是否大于 2; 如果是，则执行步骤（ 32 );

(32)判断每个8_}[- 1是否小于等于 2; 如果是，则执行步骤（321),

(¾ =将 A1中的第 j项变为^^^¹，^); 如果否，则执行步骤（322), (¾ =将 A1中的第 j项变为 0;

(34)将阵歹 'j Cl、 C2、 C3...合并同类项，补齐最后不变项后输出。

3、根据权利要求 2所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，如果所述步骤（22) 的判断结果为是，则执行步骤（24)后返回步骤（22):

步骤（24), i=i-l。

4、根据权利要求 3所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，如果所述步骤（31 ) 的判断结果为否，则执行下述步骤：

(40) j = l;

, 式中： X = i,i— l,"'n— code.,

(44) 断每个 S_x是否小于等于 2, 如果否，则执行步骤（45);

(45) =将八1中的第 i项变为 gg_x = i;

(46)判断 Dj是否等于 B1, 如果是，则执行步骤（47);

5、根据权利要求 4所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，如果所述步骤（44) 的判断结果为是，则执行步骤（51):

( 51 )Dj =将 A1中的第 n_code项变为 b_n— _c。_de, gg_x = n_code, N = True, 之后执行步骤（ 46 )。

6、根据权利要求 5所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，如果所述步骤（46) 的判断结果为否，则按下述步骤进行：

( 61 )判断 N是否为 True, 如果是，则 N = False后执行步骤（ 62 ); 如果否，则 i = i_ l, 之后执行步骤（62);

7、根据权利要求 4或 5所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，步骤（23 )后，执行步骤（25 ):

(25 )判断 A1中是否仅 ₁不为 0, 如果是，则执行步骤（40); 如果否，则继续执行步骤（2); 且

步骤（43 ) 中， X的最小值为 2。

8、根据权利要求 7所述的单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法，其特征在于，步骤（321 )后，执行步骤（323 ):

9、单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统，其特征在于，该系统包括：输入装置，用于获取伸缩臂的初始状态阵列 Α^^^ν· a. ···&„]和目标状态阵列 … ]；其中： _n为伸缩臂的节数， j为满足 l j n 的整数，表示任意一节伸缩臂；和 1¾分别为 0~k-l之间的整数，表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的 k个插销孔之一；获取伸缩机构处于第 n_code节伸缩臂中；控制器，用于根据下述公式计算获得中间参数并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件：

S_x =^d._m + Max(d._x,b_x) , 式中. X = ί, _1,··· j' + l . 判断是否满足约束条件，依据此判断结果调整从初始状态阵列至目标状态阵列之间的逐一变化的路径向量；和