卷缆控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了卷缆控制系统和方法。该卷缆控制系统包括：编码器、加速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和控制器。控制器根据从编码器获得的角度值和从加速度传感器获得的加速度计算得到期望的马达压差，并输出调节信号至液压控制装置，调节液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P实际基本等于期望的马达压差P期望，从而调节马达转速及背压，消除电缆张力波动现象，保证车辆行驶过程中电缆张力恒定，实现卷缆收放与车速同步，提高电缆使用安全性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
卷缆控制系统和方法
本专利技术涉及机械工程领域，特别涉及卷缆控制系统和方法。
技术介绍
电力牵引工程车辆多用于矿山工程和隧道工程，其具有环境适应性强、噪声低、零排放、使用及维护成本低、设备利用率及作业效率高等诸多优点，因此在各类矿山中得到广泛使用，并为企业赢得了良好的经济效益。电力牵引工程车辆的动力源来自高压供电，工作过程中需拖动电缆行走，卷缆收放与车速同步技术是其关键核心技术。卷缆收放与车速同步具有以下作用：一是保证电缆收放跟随车体移动；二是降低电缆破损率及安全隐患。由于工作环境恶劣，电缆长期拖拽与剐蹭，很容易损坏。电缆张力控制极为重要，电缆张力过大，则容易拉伸变形甚至扯断；电缆张力过小，则容易松动打结甚至遭到碾压；电缆张力波动较大，则会加剧电缆的甩动与磨损。
技术实现思路
本专利技术需要解决的一个问题是：卷缆在收缆或放缆过程中电缆张力不恒定。根据本专利技术的第一方面，提供了一种卷缆控制系统，包括：编码器，用于测量卷扬旋转的角度值θ，并将所述角度值θ传输至控制器；加速度传感器，用于测量车辆行驶的加速度a，并将所述加速度a传输至所述控制器；第一压力传感器，用于测量马达第一油口的第一压力P1，并将所述第一压力P1传输至所述控制器；第二压力传感器，用于测量马达第二油口的第二压力P2，并将所述第二压力P2传输至所述控制器；以及控制器，根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P期望，并输出调节信号至液压控制装置，调节所述液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P实际基本等于期望的马达压差P期望；其中，马达压差为第一压力P1减去第二压力P2的差值。在一些实施例中，所述控制器根据所述角度值θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值PR，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa；以及根据所述第一影响压力值PR和所述第二影响压力值Pa获得期望的马达压差P期望为P期望＝P0+PR+Pa，其中P0为卷扬空盘时的马达压差。在一些实施例中，所述控制器根据所述角度值θ计算得到电缆缠绕总圈数N为其中表示对取整数；根据所述电缆缠绕总圈数N以及卷扬缠绕电缆的每层圈数N0计算得到电缆缠绕的层数M为以及根据电缆缠绕的层数M、电缆直径D、卷扬空盘时的半径R0以及卷扬空盘时的马达压差P0计算得到第一影响压力值PR为其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈数N0和卷扬空盘时的半径R0。在一些实施例中，所述控制器根据所述加速度a计算得到第二影响压力值Pa为Pa＝k×a；其中，k为第二影响压力值与加速度之间的比例系数。在一些实施例中，所述控制器根据卷扬的加速收缆状态或减速放缆状态确定所述第二影响压力值Pa为正值，根据卷扬的加速放缆状态或减速收缆状态确定所述第二影响压力值Pa为负值。在一些实施例中，所述控制器根据编码器测量的实时角度值逐渐增大判断卷扬为收缆状态，根据编码器测量的实时角度值逐渐减小判断卷扬为放缆状态；以及根据加速度为正值判断车辆加速行驶，根据加速度为负值判断车辆减速行驶，以确定卷扬收缆或放缆时为加速或减速。根据本专利技术的第二方面，提供了一种卷缆控制方法，包括：实时获取卷扬当前的工作状况以及当前实际的马达压差；根据卷扬当前的工作状况计算当前期望的马达压差；以及调节驱动马达的液压油的流量与压力，使得当前实际的马达压差基本等于当前期望的马达压差。在一些实施例中，实时获取卷扬当前的工作状况以及当前实际的马达压差的步骤包括：获得卷扬旋转的角度值θ、车辆行驶的加速度a、马达第一油口的第一压力P1以及马达第二油口的第二压力P2，其中，马达压差为第一压力P1减去第二压力P2的差值；根据卷扬当前的工作状况计算当前期望的马达压差的步骤包括：根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P期望。在一些实施例中，根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P期望的步骤包括：根据所述角度值θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值PR，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa；以及根据所述第一影响压力值PR和所述第二影响压力值Pa获得期望的马达压差P期望为P期望＝P0+PR+Pa，其中P0为卷扬空盘时的马达压差。在一些实施例中，根据所述角度值θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值PR的步骤包括：根据所述角度值θ计算得到电缆缠绕总圈数N为其中表示对取整数；根据所述电缆缠绕总圈数N以及卷扬缠绕电缆的每层圈数N0计算得到电缆缠绕的层数M为以及根据电缆缠绕的层数M、电缆直径D、卷扬空盘时的半径R0以及卷扬空盘时的马达压差P0计算得到第一影响压力值PR为其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈数N0和卷扬空盘时的半径R0。在一些实施例中，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa的步骤包括：根据所述加速度a计算得到第二影响压力值Pa为Pa＝k×a；其中，k为第二影响压力值与加速度之间的比例系数。在一些实施例中，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa的步骤还包括：根据卷扬的加速收缆状态或减速放缆状态确定所述第二影响压力值Pa为正值，根据卷扬的加速放缆状态或减速收缆状态确定所述第二影响压力值Pa为负值。在一些实施例中，根据卷扬的加速收缆状态或减速放缆状态确定所述第二影响压力值Pa为正值，根据卷扬的加速放缆状态或减速收缆状态确定所述第二影响压力值Pa为负值的步骤包括：根据编码器测量的实时角度值逐渐增大判断卷扬为收缆状态，根据编码器测量的实时角度值逐渐减小判断卷扬为放缆状态；以及根据加速度为正值判断车辆加速行驶，根据加速度为负值判断车辆减速行驶，以确定卷扬收缆或放缆时为加速或减速。本专利技术中，控制器根据从编码器获得的角度值和从加速度传感器获得的加速度得到期望的马达压差，并输出调节信号至液压控制装置，调节液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P实际基本等于期望的马达压差P期望，从而调节马达转速及背压，消除电缆张力波动现象，保证车辆行驶过程中电缆张力恒定，实现卷缆收放与车速同步，提高电缆使用安全性和使用寿命。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中：图1是示意性地示出根据本专利技术一些实施例的卷缆控制系统的结构图。图2是示意性地示出根据本专利技术一些实施例的卷缆控制系统的控制过程的示意图。图3是示出根据本专利技术一些实施例的卷缆控制方法的流程图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷缆控制系统，其特征在于，包括：编码器，用于测量卷扬旋转的角度值θ，并将所述角度值θ传输至控制器；加速度传感器，用于测量车辆行驶的加速度a，并将所述加速度a传输至所述控制器；第一压力传感器，用于测量马达第一油口的第一压力P1，并将所述第一压力P1传输至所述控制器；第二压力传感器，用于测量马达第二油口的第二压力P2，并将所述第二压力P2传输至所述控制器；以及控制器，根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P期望，并输出调节信号至液压控制装置，调节所述液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P实际基本等于期望的马达压差P期望；其中，马达压差为第一压力P1减去第二压力P2的差值。

【技术特征摘要】
1.一种卷缆控制系统，其特征在于，包括：编码器，用于测量卷扬旋转的角度值θ，并将所述角度值θ传输至控制器；加速度传感器，用于测量车辆行驶的加速度a，并将所述加速度a传输至所述控制器；第一压力传感器，用于测量马达第一油口的第一压力P1，并将所述第一压力P1传输至所述控制器；第二压力传感器，用于测量马达第二油口的第二压力P2，并将所述第二压力P2传输至所述控制器；以及控制器，根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P期望，并输出调节信号至液压控制装置，调节所述液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P实际基本等于期望的马达压差P期望；其中，马达压差为第一压力P1减去第二压力P2的差值；所述控制器根据所述角度值θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值PR，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa；以及根据所述第一影响压力值PR和所述第二影响压力值Pa获得期望的马达压差P期望为P期望＝P0+PR+Pa，其中P0为卷扬空盘时的马达压差。2.根据权利要求1所述卷缆控制系统，其特征在于，所述控制器根据所述角度值θ计算得到电缆缠绕总圈数N为其中表示对取整数；根据所述电缆缠绕总圈数N以及卷扬缠绕电缆的每层圈数N0计算得到电缆缠绕的层数M为以及根据电缆缠绕的层数M、电缆直径D、卷扬空盘时的半径R0以及卷扬空盘时的马达压差P0计算得到第一影响压力值PR为其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈数N0和卷扬空盘时的半径R0。3.根据权利要求1所述卷缆控制系统，其特征在于，所述控制器根据所述加速度a计算得到第二影响压力值Pa为Pa＝k×a；其中，k为第二影响压力值与加速度之间的比例系数。4.根据权利要求3所述卷缆控制系统，其特征在于，所述控制器根据卷扬的加速收缆状态或减速放缆状态确定所述第二影响压力值Pa为正值，根据卷扬的加速放缆状态或减速收缆状态确定所述第二影响压力值Pa为负值。5.根据权利要求4所述卷缆控制系统，其特征在于，所述控制器根据编码器测量的实时角度值逐渐增大判断卷扬为收缆状态，根据编码器测量的实时角度值逐渐减小判断卷扬为放缆状态；以及根据加速度为正值判断车辆加速行驶，根据加速度为负值判断车辆减速行驶，以确定卷扬收缆或放缆时为加速或减速。6.一种卷缆控制方法，其特征在于，包括：实时获取卷扬当前的工作状况以及当前实际的马达压差；根据卷扬当前的工作状况计算当前期望的马达压差；以及调节驱动马达的液压油的流量与压力，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：左帅，胡传正，魏彬，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32