WO2013097509A1

WO2013097509A1 - 一种臂架回收的控制方法、控制装置、控制系统及车辆

Info

Publication number: WO2013097509A1
Application number: PCT/CN2012/082242
Authority: WO
Inventors: 苏亮; 邓鹏飞; 张虎; 段娟香; 熊亿
Original assignee: 中联重科股份有限公司; 湖南中联重科专用车有限责任公司
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-07-04
Also published as: CN102536103B; CN102536103A

Abstract

一种臂架回收的控制方法，控制装置（520）通过测量装置（510）获取臂架的当前位置状态信息，并根据当前位置状态信息的至少一个参数值确定臂架的位置区段，驱动执行装置（530）执行与所处位置区段相对应的回收策略。还提供了臂架回收的控制设备、控制系统和车辆。该臂架回收控制方法和控制结构能自动运行，提高了作业效率。

Description

一种臂架回收的控制方法、控制装置、控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种臂架回收的控制方法、控制装置、控制系统及车辆。背景技术

目前，很多工程车辆的作业对象离车辆有一定的距离，需通过伸縮式臂架来完成对作业对象的作业。例如：云梯消防车就是一种设有伸縮式云梯，带有升降斗转台及灭火装置的工程车辆，可供消防人员登高进行灭火和营救被困人员，适用于高层建筑火灾的扑救。该云梯消防车的臂架为伸縮式云梯。当云梯消防车结束工作后，需对臂架进行回收。目前，一般通过手动的方式进行回收，通过操动手柄分别对臂架的长度、旋转幅度，以及回转角度进行控制，具体包括：通过手柄调节臂架的长度，直至已到达观察到的合适的长度，通过手柄调节臂架的旋转幅度，直至已到达观察到的合适的幅度，通过手柄调节臂架的回转角度，直至已到达观察到的合适的回转角度。上述三个调整过程可以按设定顺序进行，也可以穿插着进行，依赖于操作员的工作经验以及操作的熟练程度。这种手动回收臂架的方式中，需要多次调整后才能将臂架回收到位，这耗费了很长的作业时间，影响整体作业效率以及操作的简便性。发明内容

本发明实施例提供一种臂架回收的控制方法、控制装置、控制系统及车辆，用以提高臂架回收的作业效率。

本发明实施例提供一种臂架回收的控制方法，包括：

控制装置通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息；

根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段；驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略。

本发明实施例提供一种臂架回收的控制装置，包括：

获取设备，用于通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息；

确定设备，用于根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段；驱动设备，用于驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略。本发明实施例提供一种臂架回收的控制系统，包括：获取述臂架的当前位置状态信息的测量装置，上述的控制装置，以及被所述控制装置驱动，执行与位置区段对应的回收策略的传动装置。

本发明实施例提供一种带臂架的车辆，包括上述控制系统。

本发明实施例中，控制装置通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息后，根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段，并驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，这样，实现了臂架的自动回收，节省了作业时间，提高了整体作业效率以及操作的简便性。附图说明

图 1为本发明实施例中臂架回收控制的流程图；

图 2为本发明实施例中误差与变参数计算值的参考图；

图 3为本发明具体实施例中臂架回收控制的流程图；

图 4为本发明实施例中臂架回收控制装置的结构图；

图 5为本发明实施例中臂架回收的控制系统的架构图。

具体实施方式

本发明实施例中，对于带有臂架的工程车辆，当其作业完毕后，采用控制装置自动回收臂架，节省了作业时间，提高了整体作业效率以及操作的简便性。

本发明实施例中，臂架可以进行伸縮，并在可在垂直面上旋转，以及在水平面上回转，即臂架可进行伸縮运动，旋转运动，和回收运动。这样，臂架的位置状态信息包括：臂架长度、旋转幅度和回转角度。为保持臂架的重心稳定，臂架的旋转幅度一般要小于 90° ，而臂架可在水平面上进行任意角度的回转，即可进行 360° 回转。

臂架上安装了测量装置，例如：位移传感器，角度传感器。通过这些测量装置可获取臂架的当前位置状态信息。当然，工程车上还有传动装置，例如：电液比例阀或电磁阀，通过这些传动装置可带动臂架进行对应的回收工作。

安装了测量装置和传动装置后，臂架回收的控制的过程参见图 1包括：步骤 101 : 控制装置通过测量装置获取臂架的当前位置状态信息。

臂架上已安装了测量装置，通过这些测量装置可获取臂架的当前位置状态信息。当前位置状态信息包括：长度、旋转幅度、和回转角度中的一种或多种。例如：通过位移传感器获取臂架的长度，通过第一角度传感器获取臂架的旋转幅度，以及通过第二角度传感器获取臂架的回转角度。

步骤 102: 控制装置根据当前位置状态信息中至少一个参数值，确定臂架所处的位置区段。

本发明实施例中，已经将臂架的位置空间进行了划分，分为多个位置区段。可根据当前位置状态信息中一个、两个或多个参数值，确定臂架处于位置区段。

可将当前位置状态信息中至少一个参数值与设定的阈值进行比较，并根据比较结果，确定臂架所处的位置区段。若当前位置状态信息中的长度参数值小于第一阈值，且当前位置状态信息中旋转幅度参数值的小于第二阈值，则确定臂架处于安全回转区段，并根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段；否则，确定臂架处于非安全回转区段。

其中，还可对非安全回转区段进一步进行划分，例如：该非安全回转区段包括：第一位置区段和第二位置区段；这样，将当前位置状态信息中的长度参数值与第一阈值进行比较，若长度参数值大于第一阈值，则确定臂架处于第一位置区段，否则，将当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第二阈值进行比较，若旋转幅度参数值大于第二阈值，即长度参数值小于或等于第一阈值，且旋转幅度参数值大于第二阈值，则确定臂架处于第二位置区段。

或者，可先将当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第二阈值进行比较，然后再将当前位置状态信息中的长度参数值与第一阈值进行比较，然后根据具体的比较结构，确定臂架处于的具体位置区段。例如：该非安全回转区段包括：第一非安全回转区段和第二非安全回转区段，若旋转幅度参数值大于第二阈值，确定臂架处于第一非安全回转区段，若旋转幅度参数值小于或等于第二阈值，且长度参数值大于第一阈值，确定臂架处于第二非安全回转区段。

当臂架处于安全回转区段后，根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段包括：

当前位置状态信息中的回转角度参数值是否为第三阈值，若不是，确定臂架处于第三位置区段，若是，将当前位置状态信息中的长度参数值与第四阈值进行比较，若长度大于第四阈值，则确定臂架处于第四位置区段，否则，确定臂架处于第五位置区段。即若当前位置状态信息中的回转角度参数值不为第三阈值，则确定臂架处于第三位置区段；否则，将当前位置状态信息中的长度参数值与第四阈值进行比较；若长度参数值大于第四阈值，则确定臂架处于第四位置区段；否则，确定臂架处于第五位置区段。或者，此时只根据回转角度参数值进行判断，确定定臂架所处的具体位置区段，就不再详细例举了。

可见，通过一个长度可确定臂架是否处于第一位置区段，通过长度和旋转幅度确定臂架是否处于第二位置区段，以及通过长度、旋转幅度、和回转角度，确定臂架是否处于第三、第四、或第五位置区段。

其中，第一阈值由臂架的最长长度确定，一般可为最长长度的 1/2、 1/3、 1/4或 1/5 等。即现将臂架縮到一定范围内，再进行后续的旋转，以及回转操作。

第二阈值一般有臂架与车身的结构来确定，较佳地，臂架的旋转幅度为第二阈值时，不影响臂架在水平面的回转。

其中，由于可进行 360° 的回转，因此，第三阈值可为 0° ，或为 360° 。本发明实施例中，可采用最短路线原则，这样，在判断当前位置状态信息中的回转角度参数值是否为第三阈值之前，可判断当前位置状态信息中的回转角度参数值是否大于 180° ，若大于，则第三阈值为 360° ，否则，第三阈值为 0° 。当然，若不考虑最短路线原则，第三阈值可为一固定值，例如： 0° 。

第四阈值一般由臂架的最短长度确定，略大于最短长度，这样，若当前位置状态信息中长度小于第四阈值时，则表明长度已回收到位了。

上述只是一种位置空间划分的方式，本发明实施例不限于此，也可以采用别的划分方式，例如：先根据旋转幅度确定臂架的一个位置区段，然后根据长度和旋转幅度确定臂架的另一位置区段，最后根据长度、旋转幅度、和回转角度，确定臂架的其他位置区段。

步骤 103: 控制装置驱动传动装置执行与位置区段对应的回收策略。

本发明实施例中，可通过比例 -积分 -微分 PID控制、或比例 -微分 PD控制、或模糊控制，驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略。

控制装置中，每个位置区段都对应一个回收策略。其中，若臂架处于安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与安全回转区段对应的回收策略；若臂架处于非安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与非安全回转区段对应的回收策略。

以上述 5个位置空间划分为例，其位置区段与回收策略的对应关系如表 1所示：表 1

上述表 1 中，由于臂架与工程车辆的车头有一定的角度，因此，必须使得臂架的旋转角度参数值大于该角度后，才能在水平面对臂架进行回转，这样，第五阈值较佳地略大于臂架与工程车辆的车头的角度。当然，若臂架安装在平板上，那么策略 3中，可不需要考虑臂架的旋转角度，直接调节臂架的回转角度，使臂架的回转角度参数值为第三期望值。这样，第三期望值可与第三阈值相等，当第三阈值为 0° 时，则第三期望值也为 0 ° ，第三阈值为 360° 时，则三期望值也为 360° ，这样，确保了臂架回转的路线最短。

上述表 1 中，第一期望值小于第一阈值，第二期望值小于第二阈值，第三期望值可与第三阈值相等，第四期望值大于第五阈值，第五期望值小于第四阈值。较佳地，第五期望值为臂架完全收回时对应的长度，第六期望值为臂架垂直面旋转到位时对应的旋转幅度。

本发明实施例中，是通过传动装置来臂架的回收运动的，因此，第一传动装置与臂架的伸縮运动对应，第二传动装置与臂架在垂直面的旋转运动对应，而第三传动装置与臂架在水平面的回转运动对应。传动装置可包括：电液比例阀或电磁阀。

这样，驱动对应的传动装置执行与所述非安全回转区段对应的回收策略包括：若臂架处于第一位置区段，则驱动第一传动装置执行策略 1，即驱动第一传动装置调节臂架的长度，使臂架的长度参数值为第一期望值，其中，第一期望值小于第一阈值。

若臂架处于第二位置区段，则驱动第一传动装置，以及第二传动装置执行策略 2，即驱动第一传动装置，调节臂架的长度，使臂架的长度参数值为第五期望值，以及驱动第二传动装置，调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为第二期望值，其中，第二期望值小于第二阈值。第五期望值较佳为臂架完全收回时对应的长度。

驱动对应的传动装置执行与安全回转区段对应的回收策略包括：

若臂架处于第三位置区段，则驱动第三传动装置、第二传动装置执行测量 3，即将当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第五阈值进行比较，当旋转幅度参数值大于第五阈值时，驱动第三传动装置，调节臂架的回转角度，使臂架的回转角度参数值为第三期望值，否则，驱动第二传动装置，调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为第四期望值，其中、第四期望值大于第五阈值，并驱动第三传动装置，调节臂架的回转角度，使臂架的回转角度为第三期望值，其中，第三期望值为第三阈值。

若臂架处于第四位置区段，则驱动第一传动装置执行策略 4，即驱动第一传动装置调节臂架的长度，使臂架的长度参数值为第五期望值，其中，第五期望值小于第四阈值。

若臂架处于第五位置区段，则驱动第二传动装置执行策略 5，即驱动第二传动装置调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为第六期望值。

本发明实施例采用 PID控制、或 PD控制、或模糊控制，驱动对应的传动装置。其中，工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID 控制。比例（P) 控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。积分（I) 控制输出与输入误差信号的积分成正比关系，积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。微分（D) 控制输出与输入误差信号的微分，即误差的变化率，成正比关系，微分项能预测误差变化的趋势，能够提前使抑制误差的控制作用等于零，从而避免了被控量的严重超调。

对于传动装置的驱动采用 PID控制算法，对臂架的参数进行控制，以臂架旋转幅度为例，期望臂架的旋转幅度为设定值，臂架当前位置状态信息中的旋转幅度参数值为实际值，依据设定值和实际值之间的差获得控制的误差作为 PID输入，可以得到对臂架旋转幅度动作的传动装置的驱动电流大小。即当前位置状态信息中的参数值与期望值之间的差为 PID输入的误差。

因此，通过 PID控制驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略包括：

将当前位置状态信息中对应的参数值与期望值之间形成的的误差输入 PID控制中，获得 PID控制输出的结果；利用所述 PID控制输出的结果驱动当前传动装置执行当前运动，其中，所述当前运动包括：伸縮运动，旋转运动，或回收运动。

PID控制算法的输出结果除了和误差有关系，也受到 PID控制中与误差无关的初始设定参数的影响，即受 P参数、 I参数、 D参数的影响。参数的设定对 PID控制效果有直接影响。

在本发明实施例中，可采用固定的 P参数、 I参数和 D参数。为使得回收运动的效率比较高，本发明实施例中还可对 PID参数采取变参数处理的方式。参见图 2， X坐标表示的是误差，例如，参数值都已经量化到 8000的范围， Y坐标表示的是对应的变参数计算值。当臂架从一个位置区段切换到另外一个位置区段时，通过图 2即可获得与输入的误差对应一个变参数计算值，将这个变参数计算值除以 100，得到 PID变参数基数，从图 2中可以得知该变参数基数范围为 1-4，将其与 PID中的 P参数，即比例系数 Kp 以及 I参数，即积分时间常数 Ki相乘，获得的值作为新的 Kp、 Ki参数，用于 PID控制。

这样，臂架每切换一个位置区段， PID控制将采用不同的 PID参数来调节，当误差很大，说明输出很大，调节时间长，积分作用的持续时间长，此时，变参数基数较小，这样，适当地縮小 Kp和 Ki，这样，不仅对快速性影响不大，同时也可以避免较强的积分对该次调节过程后期的冲击，增加臂架运动的稳定性。当误差很小时，输出也很小，积分作用持续时间短，此时，变参数基数大，适当地增大 Kp和 Ki，可以加快响应的速度，縮短调节时间。

上述只是一种变参数处理的方式，本发明实施例还可采用其他的变参数处理的方式，只需使得参数 Kp和 ΚΪ随着误差的减小而增大。因此，在通过 PID控制驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略还包括：根据输入 PID控制的误差，调整比例系数 Kp和积分时间常数 Ki，使得比例系数 Kp和积分时间常数 Ki随着误差的减小而增大，其中，误差由当前位置状态信息中的对应的参数值与期望值形成。

本发明实施例中，需要分别对第一传动装置、第二传动装置，以及第三传动装置进行驱动，为使得控制装置能统一控制这些传动装置，需在通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息之后，在统一的量程范围内，换算当前位置状态信息中的每个参数值。即在统一的量程范围内，将当前位置状态信息中的每个参数值换算成统一的量程范围内的参考参数值。例如：统一的量程范围为 0-1000，而臂架长度参数值范围 3-103米，测量到的当前位置状态信息中长度参数值为 50米，则在 0-1000内换算后为 500; 而臂架旋转幅度参数值范围为 5 ° -85° ，测量到的当前位置状态信息中旋转幅度参数值为 60° ，则在 0-1000内换算后为 750; 而臂架回转角度参数值范围 0° -360° ，测量到的当前位置状态信息中回转角度参数值为 90° ，则在 0-1000内换算后为 250。

同样，上述的第一阈值，第二阈值，第三阈值，第四阈值，以及第五阈值，也需在统一的量程范围进行换算，而第一期望值，第二期望值，第三期望值，第四期望值，第五期望值，以及第六期望值也需在统一的量程范围进行换算。

控制装置在驱动传动装置执行一次回收策略后，臂架可能回收到位了，也可能没有回收到位。此时，当确定臂架没有回收到位，则重新执行上述步骤 101-103，直至臂架回收到位。例如：若步骤 102中确定处于第五位置区段，步骤 103执行完策略 5后，则可确定臂架回收到位，则回收过程结束。若步骤 102确中定处于第一位置区段，步骤 103执行完策略 1后，此时根据当前参数中的旋转幅度，回转角度确定确定臂架没有回收到位，则重新执行上述步骤 101-103，直至臂架回收到位。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本实施例中，以云梯消防车的云梯的回收为例进行描述，即本实例中，臂架为云梯。传动装置为电液比例阀。统一的量程范围为 0-8000，这样，配置第一阈值为 2100，第二阈值为 1700，第一阈值为 0或 -8000，第四阈值为 50，第五阈值为 1000。第一期望值略小于第一阈值，可为 2000，第二期望值也略小于第二阈值，可为 1500，第三期望值为 0或 -8000，第四期望值略大于第五阈值，可为 1100，第五期望值略小于第四阈值，可为 45。第六期望值对应云梯在垂直面旋转到位，则可接近与 0，例如为 5。

这样，首先要开启云梯的自动回收功能，即激活自动操作。

一般在云梯的整个操作过程中，必须保证云梯不会对其他人员或物品发生伤害，操作人员首先要确保梯架与车身构成的扇面所处的垂直柱体内无障碍物存在；然后，踩下并保持踏板，这里，结合上下车操作切换状态踩下工作斗或转台的踏板。并将手动操作手柄放回到缺省位置。最后，触发显示屏回收云梯功能按钮或者触发 "自动启动"选择开关。这里，如果云梯角度较小，过程中云梯会先稍微往上抬起。

当云梯回收到位后，可停止自动操作程序，包括：再次按下回收云梯功能按钮或者触发 "自动停止"选择开关，然后，触动任一操作控制杆，最后松开踏板，这样，操作过程完成后自动停止。当然，在紧急情况下可以直接按下紧急停止按钮，停止回收的自动操作。

则云梯的自动回收过程参见图 3，包括：

步骤 301 : 控制装置通过测量装置获取云梯的当前位置状态信息。

获取云梯的长度，旋转幅度，回转角度。

步骤 302:控制装置在统一的量程范围内，换算当前位置状态信息中的每个参数值。统一的量程范围为 0-8000，在该范围内换算当前位置状态信息中的每个参数值。步骤 303: 控制装置判断当前位置状态信息中云梯的长度参数值是否大于 2100，若是，执行步骤 304，否则，执行步骤 305。

控制装置通过长度确定云梯是否处于第一位置区段，当长度参数值大于 2100，则确定云梯处于第一位置区段，执行步骤 304，否则，执行步骤 305。

步骤 304: 控制装置驱动第一电液比例阀执行回收策略 1。

控制装置驱动第一电液比例阀，调臂架的长度，使臂架的长度参数值为 2000。步骤 305 : 控制装置判断当前位置状态信息中云梯的旋转幅度参数值是否大于 1700, 若是，执行步骤 306，否则，执行步骤 307。

这里，控制装置通过旋转幅度确定云梯是否处于第二位置区段，当旋转幅度参数值大于 1700时，确定云梯处于第二位置区段，执行步骤 306，否则，执行步骤 307。

步骤 306:控制装置分别驱动第一电液比例阀以及第二电液比例阀执行回收策略 2。具体地，控制装置驱动第一电液比例阀调节臂架的长度，使臂架的长度参数值为 45。并驱动第二电液比例阀调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为 1500。步骤 307: 控制装置判断云梯是否在回转对中位置，若不是，执行步骤 308，若是，执行步骤 309。

本发明实施例中，用于云梯可在水平方向进行 360° 的回转，此时，可先判断当前位置状态信息中云梯的回转角度参数值是否大于 4000，若大于，则判断该回转角度参数值是否为 8000，若不是，确定云梯不在回转对中位置，处于第三位置区段，若是，执行步骤 309，此时第三阈值为 8000。若当前位置状态信息中云梯的回转角度参数值小于或等于 4000，则判断该回转角度参数值是否为 0，若不是，确定云梯不在回转对中位置，处于第三位置区段，若是，执行步骤 309，此时第三阈值为 0。

步骤 308: 控制装置分别驱动第三电液比例阀，或者第三电液比例阀以及第二电液比例阀执行回收策略 3。

将当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与 1000进行比较，当旋转幅度参数值大于 1000 时，驱动第三电液比例阀调节臂架的回转角度，使臂架的回转角度参数值为 0 或 8000。当旋转幅度参数值小于或等于 1000时，则先驱动第二电液比例阀调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为 1100，然后再驱动第三电液比例阀调节臂架的回转角度，使臂架的回转角度参数值为 0或 8000。

上述第三阈值为 8000，这里就使臂架的回转角度参数值为 8000，上述第三阈值为 0，这里就使臂架的回转角度参数值为 0，这样，臂架的回转路程最短。

步骤 309: 控制装置判断当前位置状态信息中云梯的长度参数值是否大于 50，若是执行步骤 310，否则，执行步骤 311。

控制装置通过云梯的长度确定云梯是在第四位置区段，还是在第五位置区段，当长度参数值大于 50时，确定云梯在第四位置区段，执行步骤 310，否则，在第五位置区段，执行步骤 311。

步骤 310: 控制装置驱动第一电液比例阀执行回收策略 4。

控制装置驱动第一电液比例阀调节臂架的长度，使臂架的长度为 45。

步骤 311 : 控制装置驱动第二电液比例阀执行回收策略 5。

控制装置驱动第二电液比例阀调节臂架的旋转幅度，使臂架的旋转幅度参数值为

5。

通过实时地获取取云梯的当前位置状态信息，执行上述过程，直至执行完回收策略 5，使得臂架的旋转幅度到达回收位置，从而完成了云梯的自动回收过程。

在上述步骤 302、 306、 308、 310以及 311中控制装置驱动电液比例阀的具体过程中，可采用 PID控制， PID也可采用变参数处理的方式，具体可先计算出当前位置状态信息中的参数值与期望值之间的差，并该差确定为输入 PID控制的误差，然后参见图 2，确定与该误差对应的编参数计算值，并计算出新的参数 Kp和 Ki，最后得到 PID控制输出结果来驱动对应的电液比例阀。

电液比例阀的开度与 PID控制输出结果相对应， PID控制输出结果，例如为驱动电流，该驱动电流越大，电液比例阀的开度也越大，这样，对应的回收运动速度越快，反之，该驱动电流越小，电液比例阀的开度也越小，这样，对应的回收运动速度越慢。

从而，误差很大时，通过调整参数 Kp和 Ki，使得 PID控制输出结果变小，使得对应的回收运动速度越慢，减少了调节过程后期中冲击，当误差很大时，通过调整参数 Kp和 Ki，使得 PID控制输出结果变大，可以增加对应的回收运动速度，縮短调节时间。

在实际使用的过程中，电液比例阀的阀门的开度和梯架动作存在死区，需要一个较大的驱动，该驱动为启动电流或电压，也就是说阀门开度很小的时候，梯架并不会动作。而且，如果各动作对应液压执行机构的负载大小和方向以及阀门自身的开闭特性不同时，对应阀门需要的启动电流也会不同，也就是说，梯架伸縮或者旋转，或回转的驱动都是不同的。而这会与 PID利用误差决定输出的结果相冲突，有误差的存在就会有输出，有输出就要有相应的动作，但是当输出如果很小不足以驱动阀门时，动作无法执行，因此，需要对输出结果的死区进行规避，同时要将结果输出的值换算到阀门开度控制对应的范围。具体包括：

首先，通过检测手柄数据可以获得各种运动对应的启动数值，比如，回转时，左转右转启动数据分别为 270、 550，伸縮时，伸或縮的启动数据分别为 300、 640，旋转时，变幅上下的数据分别为 630、 280，然后，把相应的 PID计算的输出值与对应的启动数值进行累加，并且累加后的数值在设定的范围内，则将累加后的数值作为阀门开度的数据，用于梯架的控制。设定的范围为负向最大阀门开度对应数值到正向最大阀门开度对应数值，例如： 0-1000。

因此，通过 PID控制驱动对应的传动装置执行与述位置区段对应的回收策略包括: 获取当前传动装置执行的当前运动对应的启动数值，其中，所述当前运动包括：伸縮运动，旋转运动，或回收运动。然后，将所述当前位置状态信息中对应的参数值与期望值之间形成的误差输入 PID控制中，获得 PID控制输出的结果，并将 PID控制输出的结果与启动数值进行叠加，当叠加后的数值在设定范围内时，将累加后的数值确定该当前传动装置的驱动值，最后，利用确定的驱动值驱动当前传动装置执行当前运动。根据上述臂架回收的控制过程可知，本发明实施例中的控制装置如图 4所示，包括：获取设备 100、确定设备 200和驱动设备 300。其中，

获取设备 100，用于通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息。

确定设备 200，用于根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段。

驱动设备 300，用于驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略。

其中，当前位置状态信息包括：长度、旋转幅度、和回转角度中的一种或多种。该确定设备 200，具体用于将所述当前位置状态信息中至少一个参数值与设定的阈值进行比较，并根据比较结果，确定臂架所处的位置区段。

具体地，确定设备 200，用于若所述当前位置状态信息中的长度参数值小于第一阈值，且所述当前位置状态信息中旋转幅度参数值的小于第二阈值，则确定所述臂架处于安全回转区段，并根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段，否则，确定所述臂架处于非安全回转区段。

确定设备 200，用于具体用于若所述长度参数值大于第一阈值，则确定所述臂架处于第一位置区段，若所述长度参数值小于或等于第一阈值，且旋转幅度参数值大于第二阈值，则确定所述臂架处于第二位置区段，其中，所述非安全回转区段包括：第一位置区段和第二位置区段。以及，

确定设备 200，具体用于若所述当前位置状态信息中的回转角度参数值不为第三阈值，则确定所述臂架处于第三位置区段，否则，将所述当前位置状态信息中的长度参数值与第四阈值进行比较，若所述长度参数值大于第四阈值，则确定所述臂架处于第四位置区段，否则，确定所述臂架处于第五位置区段。

还控制装置包括：

换算设备，用于在统一的量程范围内，将所述当前位置状态信息中的每个参数值换算成所述统一的量程范围内的参考参数值。

驱动设备 300，具体用于通过比例 -积分 -微分 PID控制、或比例 -微分 PD控制、或模糊控制、驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，其中，若所述臂架处于安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与所述安全回转区段对应的回收策略；

若所述臂架处于非安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与所述非安全回转区段对应的回收策略。驱动设备 300，具体用于若所述臂架处于第一位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第一期望值，其中，所述第一期望值小于所述第一阈值；

若所述臂架处于第二位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第五期望值，以及驱动第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第二期望值，其中，所述第二期望值小于第二阈值。以及，

驱动设备 300，具体用于若所述臂架处于第三位置区段，则将所述当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第五阈值进行比较，当所述旋转幅度参数值大于第五阈值时，驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，否则，驱动所述第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第四期望值，其中、第四期望值大于第五阈值，并驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，其中，所述第三期望值为所述第三阈值；

若所述臂架处于第四位置区段时，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第五期望值，其中，所述第五期望值小于所述第四阈值；若所述臂架处于第五位置区段时，则驱动第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第六期望值。

并且，驱动设备 300，可具体用于获取当前传动装置执行的当前运动对应的启动数值，其中，所述当前运动包括：伸縮运动，旋转运动，或回收运动，将所述当前位置状态信息中对应的参数值与期望值之间形成的误差输入 PID控制中，获得 PID控制输出的结果，将所述 PID控制输出的结果与所述启动数值进行叠加，并当叠加后的数值在设定范围内时，将累加后的数值确定所述当前传动装置的驱动值，利用所述驱动值驱动所述当前传动装置执行所述当前运动。

驱动设备 300，还具体用于根据所述输入 PID控制的误差，调整所述 PID控制中比例系数 Kp和积分时间常数 Ki，使得所述比例系数 Kp和积分时间常数 Ki随着所述误差的减小而增大。

本发明实施例中，控制装置可以应用于可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, PLC)或分布式控制系统（Distributed Control System, DCS) 之中。

由此可得，本发明实施例中臂架回收的控制系统，参见图 5，包括：测量装置 510，控制装置 520和执行装置 530。其中，

测量装置 510，用于获取述臂架的当前位置状态信息。

控制装置 520，用于得到测量装置 510获取的臂架的当前位置状态信息，根据当前位置状态信息中至少一个参数值，确定臂架所处的位置区段，并驱动传动装置执行与位置区段对应的回收策略。

执行装置 530，用于在控制装置 520的驱动下，执行与位置区段对应的回收策略。其中，当前位置状态信息包括：长度、旋转幅度、和回转角度中的一种或多种。则测量装置 510可具体包括：位移传感器，角度传感器等。

控制装置 520可为上述的控制装置，具体功能就不再累述了。该控制装置可以应用于 PLC或 DCS中。

执行装置 530可包括：电液比例阀或电磁阀。

因此，本发明实施例中，臂架回收的控制系统包括：获取述臂架的当前位置状态信息的测量装置，上述的控制装置，以及被该控制装置驱动，执行与位置区段对应的回收策略的传动装置。

上述实施例中，臂架可进行伸縮运动，旋转运动，和回收运动。当然，本发明实施例不限于此，臂架可进行伸縮运动，旋转运动，和回收运动中的一种或多种。这样，当前位置状态信息中的参数值也只包括：长度、旋转幅度、以及回转角度中一种或多种。

臂架可安装在工程车辆中，也可以按照在固定地点，例如：操作间内。

当然，本发明实施例中带伸縮式臂架的工程车辆安装了上述臂架回收的控制系统中，就可以在完成对作业对象的作业后，自动回收臂架。并且，通过划分位置区段，执行与位置区段对应的回收策略，节省了作业时间，提高了整体作业效率以及操作的简便性。

本发明实施例中，控制装置通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息后，根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段，并驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，这样，实现了臂架的自动回收，节省了作业时间，提高了整体作业效率以及操作的简便性。

另外，控制装置可通过 PID控制来驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，其中，可对 PID参数采取变参数处理的方式，当 PID输入的误差较大时，适当地縮小 Kp和 Ki，这样，不仅对快速性影响不大，同时也可以避免较强的积分对该次调节过程后期的冲击，增加臂架运动的稳定性。当误差很小时，适当地增大 Kp和 Ki，可以加快响应的速度，縮短调节时间。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权利要求

1、一种臂架回收的控制方法，其特征在于，包括：

控制装置通过测量装置获取所述臂架的当前位置状态信息；

2、如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述当前位置状态信息包括：长度、旋转幅度、和回转角度中的一种或多种。

3、如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段包括：

将所述当前位置状态信息中至少一个参数值与设定的阈值进行比较，并根据比较结果，确定臂架所处的位置区段。

4、如权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果，确定臂架所处的位置区段包括：

若所述当前位置状态信息中的长度参数值小于第一阈值，且所述当前位置状态信息中旋转幅度参数值的小于第二阈值，则确定所述臂架处于安全回转区段，并根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段; 否则，确定所述臂架处于非安全回转区段。

5、如权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述非安全回转区段包括：第一位置区段和第二位置区段；

则确定所述臂架处于非安全区段包括：

若所述长度参数值大于第一阈值，则确定所述臂架处于第一位置区段；

若所述长度参数值小于或等于第一阈值，且旋转幅度参数值大于第二阈值，则确定所述臂架处于第二位置区段。

6、如权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段包括：若所述当前位置状态信息中的回转角度参数值不为第三阈值，则确定所述臂架处于第三位置区段；

否则，将所述当前位置状态信息中的长度参数值与第四阈值进行比较；

若所述长度参数值大于第四阈值，则确定所述臂架处于第四位置区段；

否则，确定所述臂架处于第五位置区段。

7、如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架处于位置区段之前，还包括：

在统一的量程范围内，将所述当前位置状态信息中的每个参数值换算成所述统一的量程范围内的参考参数值。

8、如权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略包括：

通过比例 -积分 -微分 PID控制、或比例 -微分 PD控制、或模糊控制，驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，其中，

若所述臂架处于安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与所述安全回转区段对应的回收策略；

若所述臂架处于非安全回转区段，则驱动对应的传动装置执行与所述非安全回转区段对应的回收策略。

9、如权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述驱动对应的传动装置执行与所述非安全回转区段对应的回收策略包括：

若所述臂架处于第一位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第一期望值，其中，所述第一期望值小于所述第一阈值；

若所述臂架处于第二位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第五期望值，以及驱动第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第二期望值，其中，所述第二期望值小于第二阈值。

10、如权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述驱动对应的传动装置执行与所述安全回转区段对应的回收策略包括：

若所述臂架处于第三位置区段，则将所述当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第五阈值进行比较，当所述旋转幅度参数值大于第五阈值时，驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，否则，驱动所述第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第四期望值，其中、第四期望值大于第五阈值，并驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，其中，所述第三期望值为所述第三阈值；若所述臂架处于第四位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第五期望值，其中，所述第五期望值小于所述第四阈值；

若所述臂架处于第五位置区段，则驱动第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第六期望值。

11、如权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述通过 PID控制驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略包括：

获取当前传动装置执行的当前运动对应的启动数值，其中，所述当前运动包括：伸縮运动，旋转运动，或回收运动；

将所述当前位置状态信息中对应的参数值与期望值之间形成的误差输入 PID 控制中，获得 PID控制输出的结果；

将所述 PID控制输出的结果与所述启动数值进行叠加，并当叠加后的数值在设定范围内时，将累加后的数值确定所述当前传动装置的驱动值；

利用所述驱动值驱动所述当前传动装置执行所述当前运动。

12、如权利要求 11所述的方法，其特征在于，所述通过 PID控制驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略还包括：

根据所述输入 PID控制的误差，调整所述 PID控制中比例系数 Kp和积分时间常数

Ki，使得所述比例系数 Kp和积分时间常数 Ki随着所述误差的减小而增大。

13、一种臂架回收的控制装置，其特征在于，包括：

确定设备，用于根据所述当前位置状态信息中至少一个参数值，确定所述臂架所处的位置区段；

驱动设备，用于驱动传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略。

14、如权利要求 13所述的装置，其特征在于，

所述确定设备，具体用于将所述当前位置状态信息中至少一个参数值与设定的阈值进行比较，并根据比较结果，确定臂架所处的位置区段。

15、如权利要求 14所述的装置，其特征在于，

所述确定设备，具体用于若所述当前位置状态信息中的长度参数值小于第一阈值，且所述当前位置状态信息中旋转幅度参数值的小于第二阈值，则确定所述臂架处于安全回转区段，并根据当前位置状态信息中的回转角度参数值与第三阈值的比较结果，确定臂架所处的具体位置区段，否则，确定所述臂架处于非安全回转区段。

16、如权利要求 15所述的装置，其特征在于，

所述确定设备，具体用于若所述长度参数值大于第一阈值，则确定所述臂架处于第一位置区段，若所述长度参数值小于或等于第一阈值，且旋转幅度参数值大于第二阈值，则确定所述臂架处于第二位置区段，其中，所述非安全回转区段包括：第一位置区段和第二位置区段。

17、如权利要求 15所述的装置，其特征在于，

所述确定设备，具体用于若所述当前位置状态信息中的回转角度参数值不为第三阈值，则确定所述臂架处于第三位置区段，否则，将所述当前位置状态信息中的长度参数值与第四阈值进行比较，若所述长度参数值大于第四阈值，则确定所述臂架处于第四位置区段，否则，确定所述臂架处于第五位置区段。

18、如权利要求 13所述的装置，其特征在于，还包括：

19、如权利要求 15所述的装置，其特征在于，所述驱动设备，具体用于通过比例 -积分 -微分 PID控制、或比例 -微分 PD控制、或模糊控制、驱动对应的传动装置执行与所述位置区段对应的回收策略，其中，

20、如权利要求 19所述的装置，其特征在于，

所述驱动设备，具体用于若所述臂架处于第一位置区段，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第一期望值，其中，所述第一期望值小于所述第一阈值；

21、如权利要求 19所述的装置，其特征在于，

所述驱动设备，具体用于若所述臂架处于第三位置区段，则将所述当前位置状态信息中的旋转幅度参数值与第五阈值进行比较，当所述旋转幅度参数值大于第五阈值时，驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，否则，驱动所述第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第四期望值，其中、第四期望值大于第五阈值，并驱动第三传动装置，调节所述臂架的回转角度，使所述臂架的回转角度参数值为第三期望值，其中，所述第三期望值为所述第三阈值；

若所述臂架处于第四位置区段时，则驱动第一传动装置，调节所述臂架的长度，使所述臂架的长度参数值为第五期望值，其中，所述第五期望值小于所述第四阈值；

若所述臂架处于第五位置区段时，则驱动第二传动装置，调节所述臂架的旋转幅度，使所述臂架的旋转幅度参数值为第六期望值。

22、如权利要求 19所述的装置，其特征在于，

所述驱动设备，具体用于获取当前传动装置执行的当前运动对应的启动数值，其中，所述当前运动包括：伸縮运动，旋转运动，或回收运动，将所述当前位置状态信息中对应的参数值与期望值之间形成的误差输入 PID控制中，获得 PID控制输出的结果，将所述 PID控制输出的结果与所述启动数值进行叠加，并当叠加后的数值在设定范围内时，将累加后的数值确定所述当前传动装置的驱动值，利用所述驱动值驱动所述当前传动装置执行所述当前运动。

23、如权利要求 22所述的装置，其特征在于，

所述驱动设备，还具体用于根据所述输入 PID控制的误差，调整所述 PID控制中比例系数 Kp和积分时间常数 Ki，使得所述比例系数 Kp和积分时间常数 Ki随着所述误差的减小而增大。

24、一种臂架回收的控制系统，其特征在于，包括：

获取述臂架的当前位置状态信息的测量装置，上述权利要求 13-23中任一权利要求所述的控制装置，以及被所述控制装置驱动，执行与位置区段对应的回收策略的传动装置。

25、一种带臂架的车辆，其特征在于，包括权利要求 24所述的控制系统。