控制工业机械的挖掘失控制造技术

一种用于在挖掘失控状况下控制工业机械的运行的系统，所述系统包括：控制器，其用于监控和比较实际挖掘系统状态(例如实际铲斗位置)和目标挖掘系统状态(例如目标铲斗位置)。如果控制器确定挖掘系统的动作和目标挖掘系统的动作相反，则控制器调整挖掘参数(例如挖掘电机扭矩)以解决失控状况。

【技术实现步骤摘要】
控制工业机械的挖掘失控相关申请本申请要求2014年4月25日提交的美国临时专利申请第61/984,322号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及对诸如钢丝绳电铲(electricropeshovel)或动力铲(powershovel)的工业机械的操作的控制。
技术介绍
诸如钢丝绳电铲的工业机械被用来执行从例如矿藏中移除材料的挖掘操作。在绳铲(ropeshovel)的正常运行过程中，有时操作人员会带着满载或超载的铲斗(即比正常时更大的净载荷)离开矿藏。在朝卸料位置摆动铲斗时，铲斗的满载可能会影响铲斗相对该工业机械的径向位置或运动(比如挖掘运动)。例如，当铲斗朝卸料位置摆动时，铲斗的摆动速度及所产生的离心力可能会向前推动铲斗，从而铲斗的位置无法完全受操作人员控制。当操作人员由于所述外力而无法以所需方式控制铲斗的运动时，挖掘系统(crowdsystem)被认为已“失控”。除了可能对工业机械造成损坏外，挖掘系统失控还可能因为增加了将铲斗从挖掘位置摆动至卸料位置和从卸料位置摆动至挖掘位置所需的时间而影响铲的循环次数。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于控制工业机械在挖掘失控状况下的运行的系统。该系统包括控制器，该控制器监测实际挖掘系统状态(比如实际铲斗位置)并将其与目标挖掘系统状态进行比较。如果控制器认定实际挖掘系统运行与目标控制系统运行相反，控制器调节挖掘参数，比如挖掘电机扭矩，以解决挖掘失控状况。如果挖掘失控状况无法通过调整挖掘参数得以解决，控制器将采取进一步行动，比如对一个或多个系统电机实施制动。在一个实施例中，本专利技术提供一种工业机械，其包括铲斗、传感器和用户界面、具有至少一个运行参数的挖掘电机和控制器。所述传感器产生关于实际挖掘系统状态的第一信号，该第一信号被控制器接收。所述用户界面根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号。所述控制器确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异，并将该差异与阀值进行比较。当所述差异大于或等于所述阀值时，所述控制器将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。在另一个实施例中，本专利技术提供一种用于控制工业机械的电机的方法。该工业机械包括接收关于实际挖掘系统状态的第一信号和接收关于目标挖掘系统状态的第二信号的处理器。该方法包括确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异，并将所述差异与阀值进行比较。该方法还包括当所述差异大于或等于所述阀值时，将所述电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。在另一个实施例中，本专利技术提供一种工业机械，其包括铲斗、传感器和用户界面、具有至少一个运行参数的挖掘电机和控制器。所述传感器产生关于实际挖掘系统状态的第一信号，该第一信号被所述控制器接收。所述用户界面用于根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号，该第二信号被所述控制器接收。所述控制器根据所述第二信号确定目标铲斗运动方向，并根据所述第一信号确定实际铲斗运动方向。所述控制器确定所述目标铲斗运动方向与所述实际铲斗运动方向是否相同。当所述目标铲斗运动方向不同于所述实际铲斗运动方向时，将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。在另一个实施例中，本专利技术提供一种用于控制工业机械的电机的方法。该工业机械包括接收关于实际挖掘系统状态的第一信号和接收关于目标挖掘系统状态的第二信号的处理器。该方法还包括确定所述目标铲斗运动方向与所述实际铲斗运动方向是否相同。该方法还包括当所述目标铲斗运动方向不同于所述实际铲斗运动方向时，将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应明白，本专利技术的应用不限于以下说明书中所阐述或附图中所示意的结构细节和部件布置。本专利技术能够具有其它实施例，并能以其它方式来实践或实施。此外，应明白，本文所采用的措辞和术语是为了说明的目的，而不应被认为是限制。本文中的“包括”、“包含”、“具有”及其变型的使用将包含此后列出的项目和它们等同方式以及其他的项目。术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变形广泛地被使用并且包含直接和间接的安装、连接、支承和联接。此外，应当明白，本专利技术的实施例可包括硬件、软件和电子部件或模块，这些硬件、软件和电子部件或模块为了描述的目的而被示出或描述成好像这些零部件的大部分仅仅是以硬件的形式来实施。然而，本领域技术人员基于对本文的详细描述的理解将明白，在至少一个实施例中，本专利技术的以电子为基础的方面可通过以一个或多个比如微处理器和/或专用集成电路(ASICs)来执行的软件(比如存储在非易失的计算机可读介质中)来实施。因此，应当注意，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同结构的部件可用来实施本专利技术。例如，在说明书中所描述的“服务器”和“计算设备”可包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出界面和连接所述部件的不同连接装置(比如系统总线)。本专利技术的其它方面通过考虑详细描述和附图将会变得显而易见。附图说明图1示意根据本专利技术的一个实施例的工业机械。图2示意根据本专利技术的一个实施例的如图1所示的工业机械的控制系统。图3示意根据本专利技术的另一个实施例的如图1所示的工业机械的控制系统。图4示意根据本专利技术的一个实施例的用于控制工业机械的参数的流程。图5示意根据本专利技术的另一个实施例的用于控制工业机械的参数的流程。图6示意根据本专利技术的又一个实施例的用于控制工业机械的参数的流程。具体实施方式本文所描述的专利技术涉及与工业机械的动态控制(比如控制工业机械的一项或多项设置或参数)相关联的系统、方法、装置以及计算机可读介质。诸如钢丝绳电铲或类似的采矿机械的工业机械可操作用以执行挖掘操作，以从矿藏移走净载荷(即材料)。在挖掘操作的执行过程中，施加在工业机械的铲斗和铲斗臂上的力，跟随诸如铲斗中的载荷重量、施加的挖掘力的大小、摆动产生的力的大小等因素而变化。在某些具体情况下，例如失控状况，可能会失去对铲斗运动的控制，从而使得实际的铲斗运动不符合操作要求的铲斗运动。为了阻止这种情况，工业机械的控制系统被配置成动态地控制关于解决失控状况并且根据铲斗的目标运动方向校准实际铲斗运动的参数(例如，挖掘力，挖掘电机扭矩，挖掘电机速度，摆动电机速度等)。所述控制通过调整诸如作用在铲斗上的力或功率来实现。作为说明性实例，为了解决挖掘失控状况，扭矩(例如电机扭矩、缩回扭矩、挖掘扭矩、挖掘缩回扭矩等)可以被设定来补偿实际参数和目标参数(例如，铲斗相对于动力铲的位置、挖掘电机速度等)之间的差异。在其他实施例中，挖掘力(例如，液压挖掘力)可以被设定来补偿实际参数和目标参数之间的差异。作用的力和扭矩可以被设定为固定值、可以设定成与实际挖掘参数和目标挖掘参数的差异成比例(线性或非线性等)的数值、根据差值的函数来计算、或通过存储器存取等。例如，力或扭矩的数值可以通过实际参数和目标参数的比值来确定。因为这样，所述工业机械能够随时调整(增加或降低)其运行以解决挖掘失控状况。虽然本文所描述的专利技术能够应用到各种工业机械(例如绳铲、索铲、AC机械、DC机械)、由各种工业机械实施或与各种工业机械结合使用，但本文所描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业机械，包括：铲斗；传感器，其用于产生关于实际挖掘系统状态的第一信号；用户界面，其用于根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号；具有至少一个运行参数的挖掘电机；以及控制器，其被配置成接收关于所述实际挖掘系统状态的所述第一信号；接收关于所述目标挖掘系统状态的所述第二信号；确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异；将所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异与阀值进行比较；和当所述差异大于或等于所述阀值，将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置为大于所述运行参数的正常运行值的数值。

【技术特征摘要】
2014.04.25 US 61/984,3221.一种工业机械，包括：铲斗；传感器，其用于产生关于实际挖掘系统状态的第一信号；用户界面，其用于根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号；具有至少一个运行参数的挖掘电机；以及控制器，其被配置成接收关于所述实际挖掘系统状态的所述第一信号；接收关于所述目标挖掘系统状态的所述第二信号；确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异；将所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异与阀值进行比较；和当所述差异大于或等于所述阀值，将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置为大于所述运行参数的正常运行值的数值。2.根据权利要求1所述的工业机械，其特征在于，所述目标挖掘系统状态包括目标挖掘电机方向、目标挖掘电机电流和目标挖掘电机速度中的至少一个。3.根据权利要求1所述的工业机械，其特征在于，所述实际挖掘系统状态包括实际挖掘电机方向、实际挖掘电机电流和实际挖掘电机速度中的至少一个。4.根据权利要求1所述的工业机械，其特征在于，所述至少一个运行参数是挖掘缩回扭矩。5.根据权利要求4所述的工业机械，其特征在于，当所述差异大于或等于所述阀值时，根据所述实际挖掘系统状态和所述目标挖掘系统状态的比率来计算所述挖掘缩回扭矩的数值。6.根据权利要求4所述的工业机械，其特征在于，当所述差异大于或等于所述阀值时，根据所述差异的函数来计算所述挖掘缩回扭矩的数值。7.根据权利要求6所述的工业机械，其特征在于，所述控制器被配置成对所述挖掘电机实施制动。8.一种用于控制工业机械的电机的方法，所述方法包括：在处理器处接收关于实际挖掘系统状态的第一信号；在所述处理器处接收关于目标挖掘系统状态的第二信号；通过所述处理器确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异；通过所述处理器将所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异与阀值进行比较；以及当所述差异大于或等于所述阀值时，通过所述处理器将所述电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据操作人员输入从用户界面接收所述第二信号。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述目标挖掘系统状态包括目标挖掘电机方向、目标挖掘电机电流和目标挖掘电机速度中的至少一个。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述实际挖掘系统状态包括实际挖掘电机方向、实际挖掘电机电流和实际挖掘电机速度中的至少一个。12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电机是挖掘电机，所述至少一个运行参数是挖掘缩回扭矩。13.根据权利要求12所述的方法，还包括，当所述差异大于或等于所述阀值时，根据所述实际挖掘系统状态和所述目标挖掘系统状态的比率来计算所述挖掘缩回扭矩的数值。14.根据权利要求12所述的方法，还包括，当所述差异大于或等于所述阀值时，根据所述差异的函数来计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·R·沃尔茨，迈克尔·林斯特罗斯，
申请(专利权)人：哈尼斯菲格技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US