臂架运转速度的控制方法、装置、系统及工程机械制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种臂架运转速度的控制方法、装置、系统及工程机械，用以提高臂架使用的安全性，其中方法包括实时获得臂架末端预期的绝对速度；将绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预先设定的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度。

【技术实现步骤摘要】
臂架运转速度的控制方法、装置、系统及工程机械
本专利技术涉及工程机械
，特别涉及一种臂架运转速度控制方法、装置、系统及工程机械。
技术介绍
随着建筑业、高铁等领域的迅速发展，具有臂架设备的各种施工车辆被广泛使用，在这类车辆上通常设有臂架，臂架包括多节节臂，相邻节臂通过连接轴铰接、且相邻两个节臂之间连接有臂架油缸，该臂架油缸可以驱动与该臂架油缸连接的两个相邻节臂绕连接轴旋转一定角度，实现节臂的折叠和打开。臂架阀组用于控制臂架运转速度，臂架阀组包括与节臂一一对应的节臂控制阀，每个节臂控制阀分别用于控制对应的节臂的运转角速度，节臂控制阀的开度越大臂架运转的速度也相应越快，现有技术中控制臂架运转(包括：臂架末端举升或放低)速度的原理为：控制装置通过调节输出的对应每个节臂控制阀的控制电流的大小来控制每个节臂控制阀的开度，从而实现对臂架运转速度的控制。从这一控制过程可以看出，控制臂架运转速度是通过控制控制装置输出的控制电流的大小来实现的。在臂架的末端被举升或放低的时候，为了避免臂架与施工场地的人和建筑物发生碰撞，设备在出厂前需按照规范限定臂架的运转速度(即当某一节臂运转时，该节臂的末端的最大速度不得大于0.75m/s，臂架运转时，其末端的最大运转速度不大于3m/s)，也就是说要标定每个节臂控制阀的最大控制电流。专利技术人发现：现有技术中，对每个节臂控制阀的最大控制电流的设定，只是考虑单独的每一节臂运转时，该节臂的末端的最大速度不得大于0.75m/s(即只求得每节节臂以其臂长为旋转半径，绕该臂的一端为旋转点时的角速度对应的控制电流)，未考虑当臂架中一节或多节节臂与整个臂架运转发生相对运动时，臂架末端相对地面最大运转速度(即绝对速度)不大于3m/s，这样就会导致臂架的操作安全性降低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种臂架运转速度的控制方法、装置、系统及工程机械，用以解决现有技术中未考虑当臂架中一节或多节节臂与整个臂架运转发生相对运动时，臂架末端的运转安全性，存在的臂架的操作安全性较低的问题。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案。本专利技术提供了一种臂架运转速度的控制方法，包括：实时获得臂架末端的预期的绝对速度；将所述绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当所述绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预先设定的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当所述绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据所述绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度。本专利技术提供的臂架运转速度的控制方法，通过获得臂架末端预期的绝对速度，来实现对臂架末端的最大速度的控制，使得臂架末端预期的绝对速度不超过最大安全速度，提高了臂架使用的安全性。在一些可选的实施方式中，所述根据所述绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，具体包括：根据公式得到每节节臂的实际控制电流，其中，为第i节节臂对应的节臂控制阀的实际控制电流(经本方案优化处理得到的)，Ii为对第i节节臂对应的节臂控制阀的实时操作所对应的预设的控制电流(该预设的控制电流未经本方案的优化处理)，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流，为臂架末端的最大安全速度，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，vn为臂架末端预期的绝对速度。在一些可选的实施方式中，所述实时获得臂架末端预期的绝对速度具体包括：基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长，实时获得当前工况下、臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角信息，其中：每个夹角信息以臂架末端与对应的铰接点的连线绕铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度为正值，所述设定的平面直角坐标系所在的面为臂架所在的运动面，原点为首节节臂的首端的铰接点；根据所有夹角的角度得到臂架末端预期的绝对速度。在一些可选的实施方式中，所述基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长，实时获得当前工况下、臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角信息具体包括：实时获得臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度时取正值；基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长以及倾斜角度确定每节节臂的铰接点的坐标值以及臂架末端的铰接点的坐标值；根据每节节臂的首端的铰接点的坐标值得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角。在一些可选的实施方式中，所述根据每节节臂的首端的铰接点的坐标值得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角具体包括：根据公式得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，其中：βn,i为臂架末端与臂架中第i节节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，(xi,yi)为每节节臂的首端的铰接点的坐标值，(x,y)为臂架末端的铰接点的坐标值，i的取值为1…n。在一些可选的实施方式中，所述根据所有夹角的角度得到臂架末端预期的绝对速度具体包括：基于设定的平面直角坐标系，根据两点间的直线距离公式，确定臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点之间的距离；根据公式和分别确定臂架末端沿x方向上的绝对速度分量和臂架末端沿y方向上的绝对速度分量，其中：vnx为臂架末端沿x方向上的绝对速度分量，vny为臂架末端沿y方向上的绝对速度分量，Ki±为已知系数组组(包含Ki+和Ki-两个不同的数值，分别对应臂架油缸的伸缩两个状态)，dn_i为臂架末端与第i节节臂的首端的铰接点之间的距离，βn,i为臂架末端与臂架中第i节节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，Ii为第i节节臂预先设定的控制电流，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流；根据公式：得到臂架末端预期的绝对速度，其中：vn为臂架末端预期的绝对速度。本专利技术还提供了一种臂架运转速度的控制装置，包括：获得模块，用于实时获得臂架末端预期的绝对速度；处理模块，用于将所述绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当所述绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预先设定的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当所述绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据所述绝对速度以及得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度。在一些可选的实施方式中，所述处理模块包括：第一计算模块，具体用于根据公式得到每节节臂的实际控制电流，其中，为第i节节臂对应的节臂控制阀的实际控制电流，，Ii为对第i节节臂对应的节臂控制阀的实时操作所对应的预设的控制电流，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流，为臂架末端的最大安全速度，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，vn为臂架末端预期的绝对速度。在一些可选的实施方式中，所述获得模块包括：接收模块和第二计算模块，其中：所述接收模块，用于基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长，实时获得当前工况下、臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角信息，其中：每个夹角信息以臂架末端与对应的铰接点的连线绕铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度为正值，所述设定的平面直角坐标系所在的面为臂架所在的运动面，原点为首节节臂的首端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臂架运转速度的控制方法，其特征在于，包括：实时获得臂架末端预期的绝对速度；将所述绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当所述绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预设的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当所述绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据所述绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度。

【技术特征摘要】
1.一种臂架运转速度的控制方法，其特征在于，包括：实时获得臂架末端预期的绝对速度；将所述绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当所述绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预设的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当所述绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据所述绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度；所述根据所述绝对速度得到每节节臂的实际控制电流，具体包括：根据公式得到每节节臂的实际控制电流，其中，为第i节节臂对应的节臂控制阀的实际控制电流，Ii为对第i节节臂对应的节臂控制阀的实时操作所对应的预设的控制电流，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流，为臂架末端的最大安全速度，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，vn为臂架末端预期的绝对速度。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述实时获得臂架末端预期的绝对速度具体包括：基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长，实时获得当前工况下、臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角信息，其中：每个夹角信息以臂架末端与对应的铰接点的连线绕铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度为正值，所述设定的平面直角坐标系所在的面为臂架所在的运动面，原点为首节节臂的首端的铰接点；根据所有夹角的角度得到臂架末端预期的绝对速度。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述基于设定的平面直角坐标系，实时获得当前工况下、臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角信息具体包括：实时获得臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度时取正值；基于设定的平面直角坐标系，根据臂架中每节节臂的臂长以及倾斜角度得到每节节臂的首端的铰接点的坐标值以及臂架末端的铰接点的坐标值；根据每节节臂的首端的铰接点的坐标值得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据每节节臂的首端的铰接点的坐标值得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角具体包括：根据公式得到臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，其中：βn,i为臂架末端与臂架中第i节节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，(xi,yi)为每节节臂的首端的铰接点的坐标值，(x,y)为臂架末端的铰接点的坐标值，i的取值为1…n。5.如权利要求2～4任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所有夹角的角度得到臂架末端预期的绝对速度具体包括：基于设定的平面直角坐标系，根据两点间的直线距离公式，确定臂架末端与臂架中各节臂的首端的铰接点之间的距离；根据公式和分别确定臂架末端沿x方向上的绝对速度分量和臂架末端沿y方向上的绝对速度分量，其中：vnx为臂架末端沿x方向上的绝对速度分量，vny为臂架末端沿y方向上的绝对速度分量，Ki±为已知系数组，dn_i为臂架末端与第i节节臂的首端的铰接点之间的距离，βn,i为臂架末端与臂架中第i节节臂的首端的铰接点的连线与水平面之间的夹角，Ii为第i节节臂预先设定的控制电流，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流；根据公式：得到臂架末端预期的绝对速度，其中：vn为臂架末端预期的绝对速度。6.一种臂架运转速度的控制装置，其特征在于，包括：获得模块，用于实时获得臂架末端预期的绝对速度；处理模块，用于将所述绝对速度与预设的臂架末端的最大安全速度比较：当所述绝对速度小于等于预设的臂架末端的最大安全速度时，按预先设定的与当前工况对应的、与每个节臂控制阀对应的控制电流控制节臂控制阀的开度；当所述绝对速度大于臂架末端的最大安全速度时，根据所述绝对速度以及得到每节节臂的实际控制电流，以控制节臂控制阀的开度；所述处理模块包括：第一计算模块，具体用于根据公式得到每节节臂的实际控制电流，其中，为第i节节臂对应的节臂控制阀的实际控制电流，Ii为对第i节节臂对应的节臂控制阀的实时操作所对应的预设的控制电流，IiO为第i节节臂对应的节臂控制阀的最小驱动电流，为臂架末端的最大安全速度，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，vn为臂架末端预期的绝对速...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾中炜，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43