单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法及控制系统技术方案

技术编号:4144829 阅读:384 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开一种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。本发明专利技术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,大大提高了单缸插销式伸缩臂的伸缩可靠性和工作效率。本发明专利技术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伸缩臂,特别是重型起重机的伸缩臂。在此基础上,本发明专利技术还提供一种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
现有工程^M成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-l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-l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,重复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4吏得 插销机构承受重达几十吨的吊臂沖击,大大缩短的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,对于具有n节伸缩臂的起重机,吊臂存在4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。实际上,两种状态之间的切换共有<formula>formula see original document page 6</formula>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。
技术实现思路
针对上述缺陷,本专利技术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,本专利技术还提供 一种单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制系统。本专利技术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4h2,3…广.」和目标状态阵列 5[^Z72,Zv.A…6];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;aj和bj分别为0 3之间的整数,表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的四个插销孔之一;获取伸缩机构处于第n一code节伸缩臂中;(2)根据下述公式计算获得中间参数Sx,并依据此中间参数及物理 关系建立伸缩缸行程约束条件<formula>formula see original document page 6</formula>,式中Z,卜l,…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;(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Sx:(21 ) i-n,中间变量置零;(22) 判断aj是否等于bi,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, Bl;所述步骤(3)中,所述路径向量按下述步骤计算获得(31) 判断Sj是否大于2;如果是,则执行步骤(32);(32) 判断每个Sx-l是否小于等于2;如果是,则Q二将A1中的第j项变为M&(lA);如果否,则Cj-将A1中的第j项变为0;(33) 判断Cj是否等于Bl;如果是,则执行步骤(34);如果否,则Al=Cj、 ggx = j、 j + l后,返回执行步骤(2);(34) 将阵列C1、 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)。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 = 1;(41) 判断ggx是否等于0;如果是,则执行步骤(42);如果否,则n—code = ggx后执行步骤(42 );(42) 判断n一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Al中的第n—code项变为bnc。de,并根据下述公式计算获得中间参数&:x-iS义=Sam十Ma:c(flxA)J , 式中X = z',/-l,…w—co^/e;(44) 判断每个Sx是否小于等于2,如果否,则执行步骤(45);(45) Dj-将A1中的第j项变为bi, ggx = 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Al中的第n—code项变为bn—code, ggx = 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 = Flase后执行步骤(62 );如果否,则i = i - 1,之后4丸行步骤(62 );(62) Al =Dj, j = j + 1, Dj-将Al中的第i项变为b;, ggx = i,之后执行步骤(46 )。本专利技术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,该系统包才舌输入装置,用于获取伸缩臂的初始状态阵列J[化,a2,fl3…^…a]和目标状态阵列5[、Z)2,Z)3…6广A];其中n为伸缩臂的节凄t, j为满足1《j《n的整数,表示任意一节伸缩臂;aj和bj分别为0 3之间的整数,表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的四个插销孔之一;获取伸缩机构处于第n一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=Zam + Max(^, 6义)J ,式中=—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。本专利技术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。本专利技术才艮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本文档来自技高网
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【技术保护点】
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:  (1)获取伸缩臂的初始状态阵列A[a↓[1],a↓[2],a↓[3]…a↓[j]…a↓[n]]和目标状态阵列B[b↓[1],b↓[2],b↓[3]…b↓[j]…b↓[n]];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;a↓[j]和b↓[j]分别为0~3之间的整数,表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的四个插销孔之一;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Sx,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=i,i-1,…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;  (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。

【技术特征摘要】
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(1)获取伸缩臂的初始状态阵列A[a1,a2,a3…aj…an]和目标状态阵列B[b1,b2,b3…bj…bn];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;aj和bj分别为0~3之间的整数,表示某一节臂通过承载销锁定于前一节臂的四个插销孔之一;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Sx,并依据此中间参数及物理关系建立伸缩缸行程约束条件 id=icf0001 file=A2009101785720002C1.tif wi=45 he=11 top= 108 left = 30 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>式中X=i,i-1,…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;(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。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Sx:(21) i = n,中间变量置零;(22) 判断ai是否等于bi,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, Bl; 所述步骤(3)中,所述路径向量按下述步骤计算获得(31) 判断Si是否大于2;如果是,则执行步骤(32);(32) 判断每个Sx-l是否小于等于2;如果是,则Cj:将Al中的第j 项变为M/w(l,6,);如果否,则Cj-将A1中的第j项变为0;(33) 判断Cj是否等于Bl;如果是,则执行步骤(34);如果否,则 A1 = Q、 ggx=j、 j叫+ l后,返回执行步骤(2);(34) 将阵列C1、 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 )。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 = 1;(41 )判断ggx是否等于0;如果是,则执行步骤(42 );...

【专利技术属性】
技术研发人员:詹纯新刘权郭纪梅胡起飞刘永赞黎鑫溢
申请(专利权)人:长沙中联重工科技发展股份有限公司
类型:发明
国别省市:43[中国|湖南]

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