大小可通过W下公式来确定：
[0061]I=kI〇 做
[0062]其中，I。为臂架开始运动所需的最小电流，k根据臂架响应位移相位角为狹时的臂 架回转速度U。的大小来取值，U。越大，k取的值也越大。k的取值区间可[1，1. 5]。
[006引如图3所示，首先，由控制装置读取当前时间t，由（5)式计算当前时亥时目位角終， 再根据控制间隔时间T，由（6)式计算由控制产生响应的初始相位角热，再由（7)式、（8) 式计算控制电流持续时间和大小。W上确定控制电流的过程中，考虑控制电流的施加与臂 架响应之间的滞后时间，保证了控制响应相位与臂架振动相位的一致性。
[0064]优选地，所述控制装置还用于执行W下操作：根据所施加的控制电流的大小，确定 该控制电流所增加的相对阻尼系数Aξ;根据该增加的相对阻尼系数Δξ，更新所述相对 阻尼系数ξ 及根据更新后的相对阻尼系数ξ，执行上述预测所述臂架的末端位移W及 施加控制电流的步骤。藉此，可通过循环执行上述操作，不断施加控制电流至回转执行机构 W抑制振动。
[0065]其中，所施加的控制电流的大小与相对阻尼系数ξ之间存在一函数关系。如图4 所示，施加大小不同但持续时间相同的电流可产生不同的相对阻尼系数ξ，图中ξ?<ξ2。 可施加多个大小不同但持续时间相同的控制电流Ii，采集臂架末端的位移数据，对位移数 据进行分析，根据（4)式计算得到对应的ξι。通过多次上述实验，可建立I与ξ之间的函 数关系式。从而，可通过函数关系式，得出所施加的控制电流所增加的相对阻尼系数Aξ。
[0066]进一步的，所述控制装置可在所述末端位移的最大值大于一预设值的情况下，施 加所述控制电流给所述臂架的回转执行机构，W抑制所述臂架回转振动。从而，可在臂架末 端振幅较小的情况下，不进行振动控制。
[0067]图5示出了本发明提供的臂架回转振动抑制方法的流程图。如图5所示，可在停 止操作臂架回转时，根据此时的臂架回转速度确定振幅Α，根据此时的臂架姿态确定与该姿 态对应的相对阻尼系数ξ及固有圆频率ω。，进一步确定衰减系数η及有阻尼振动圆频率 ?d。根据W上所得到的振幅Α、衰减系数η及有阻尼振动圆频率《d，可确定臂架末端位移 (此时假设停止操作臂架回转时臂架的初始相位角稱为0) ;x(t) =e"tAsin?dt。
[0068]之后，判断位移最大值是否超出是否超过一预设值，当不超过时，不启动控制或结 束控制；当超过时，启动控制，计算并发送控制电流。之后，根据I与ξ之间的函数关系式 计算所发送控制电流增加的相对阻尼系数Δξ，更新当前的相对阻尼系数ξ=ξ+Δξ， 同时也更新η和《d，再进行下一次臂架末端位移预测，重复上述过程，直至x(t)的最大值 不超过所述预设值，结束控制。不同臂架姿态预测控制过程类似，仅仅只需根据不同臂架姿 态，在数据库中选择与之对应的相对阻尼系数ξ。和固有圆频率ω。，再按上述过程进行预 测控制。
[0069] 图6示出了未采用本发明的臂架回转振动抑制方法的臂架末端位移曲线与采用 本发明的臂架回转振动抑制方法之后的臂架末端位移曲线。如图6所示，采用本发明的振 动抑制方法之后的臂架末端位移迅速衰减，振动抑制控制效果明显。
[0070] 相应地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包括上述臂架回转振动抑制系 统。
[0071] 相应地，本发明还提供一种臂架回转振动抑制方法，该方法包括：接收停止操作臂 架回转时的各节臂架与参考面之间的夹角W及臂架的回转速度；根据所述夹角与回转速 度，预测所述臂架的末端位移；W及根据所预测的臂架末端位移，施加一控制电流给所述臂 架的回转执行机构，W抑制所述臂架回转振动。有关该方法的具体细节及益处与上述针对 臂架回转振动抑制系统的细节及益处相同，于此不再赏述。
[0072]W上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可W对本发明的技术方案进行多种简 单变型，送些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0073] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可W通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0074] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可W进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种臂架回转振动抑制设备，其特征在于，该设备包括： 接收装置，用于接收停止操作臂架回转时的各节臂架与参考面之间的夹角W及臂架的 回转速度；W及 控制装置，用于执行W下操作： 根据所述夹角及回转速度，预测所述臂架的末端位移；及 根据所预测的臂架末端位移，施加一控制电流给所述臂架的回转执行机构，W抑制所 述臂架回转振动。2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述根据所述夹角及回转速度预测所述 臂架的末端位移包括： 根据所述夹角，确定与所述臂架的当前姿态相对应的相对阻尼系数ξ及固有圆频率 ?η； 根据所述回转速度，确定所述臂架的振幅A;及 根据所述相对阻尼系数ξ、固有圆频率ω。W及振幅A，预测所述臂架的末端位移。3. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述臂架的末端位移为：其中，t为当前时刻；η为衰减系数，且η=ξω。；Qd为衰减振动的自由振动圆频率， 且6>,'二ο):φ-?:; 为停止操作臂架回转时臂架的初始相位角。4. 根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于，所述控制电流的施加时刻通过W下 公式来确定：其中，巧与<^9分别表示当前时刻的的相位角W及每间隔预定控制间隔时间T施 加所述控制电流时刻的相位角；t为当前时刻；ωd为衰减振动的自由振动圆频率，且 ?。，二协1?为停止操作臂架回转时臂架的初始相位角；Td为臂架的振动周期，且5. 根据权利要求4所述的控制设备，其特征在于，所述控制电流的持续时间通过W下 公式来确定：其中，狡为臂架响应的初始相位角，，t。为施加控制电流至臂架响应之 间的滞后时间。6. 根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述控制电流的大小通过W下公式 来确定： I=kI〇 其中，其中，I。为臂架开始运动所需的最小电流，k根据臂架响应位移相位角为热时的 臂架回转速度U。的大小来取值。7. 根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置 还用于执行W下操作： 根据所施加的控制电流的大小，确定该控制电流所增加的相对阻尼系数Δξ; 根据该增加的相对阻尼系数Aξ，更新所述相对阻尼系数ξ及 根据更新后的相对阻尼系数ξ，执行上述预测所述臂架的末端位移W及施加控制电流 的步骤。8. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置在所述末端位移的最大值 大于一预设值的情况下，施加所述控制电流给所述臂架的回转执行机构，W抑制所述臂架 回转振动。9. 一种臂架回转振动抑制系统，其特征在于，该系统包括： 角度传感器，用于检测各节臂架与一参考面之间的夹角； 速度传感器，用于检测臂架的回转速度；W及 根据权利要求1-8中任一项权利要求所述的控制设备。10. -种工程机械，其特征在于，该工程机械包括根据权利要求9所述的系统。11. 一种臂架回转振动抑制方法，其特征在于，该方法包括： 接收停止操作臂架回转时的各节臂架与参考面之间的夹角W及臂架的回转速度； 根据所述夹角及回转速度，预测所述臂架的末端位移；W及 根据所预测的臂架末端位移，施加一控制电流给所述臂架的回转执行机构，W抑制所 述臂架回转振动。12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述夹角及回转速度预测所 述臂架的末端位移包括： 根据所述夹角，确定与所述臂架的当前姿态相对应的相对阻尼系数ξ及固有圆频率 ?η； 根据所述回转速度，确定所述臂架的振幅A;W及 根据所述相对阻尼系数ξ、固有圆频率ω。W及振幅A，预测所述臂架的末端位移。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述臂架的末端位移为：其中，t为当前时刻；η为衰减系数，且η=ξω。；Qd为衰减振动的自由振动圆频率， 且；^>9为停止操作臂架回转时臂架的初始相位角。14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制电流的施加时刻通过W下公 式来确定：其中，巧与辯分别表示当前时刻的相位角W及每间隔预定控制间隔时间T施加 所述控制电流时刻的相位角；t为当前时刻；c〇d为衰减振动的自由振动圆频率，且;为停止操作臂架回转时臂架的初始相位角；Td为臂架的振动周期，且表示对-I--取整。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制电流的持续时间通过W下公 式来确定：其中，終为臂架响应的初始相位角，t。为施加控制电流至臂架响应之 间的滞后时间。16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制电流的大小通过W下公式来 确定： I=kI〇 其中，其中，I。为臂架开始运动所需的最小电流，k根据臂架响应位移相位角为鶴时的 臂架回转速度U。的大小来取值。17. 根据权利要求11-16中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 根据所施加的控制电流的大小，确定该控制电流所增加的相对阻尼系数Δξ; 根据该增加的相对阻尼系数Aξ，更新所述相对阻尼系数ξ及 根据更新后的相对阻尼系数ξ，执行上述预测所述臂架的末端位移W及施加控制电流 的步骤。18. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述末端位移的最大值大于一预设 值的情况下，施加所述控制电流给所述臂架的回转执行机构，W抑制所述臂架回转振动。
【专利摘要】本发明公开了一种臂架回转振动抑制设备、系统、方法及工程机械，该设备包括：接收装置，用于接收停止操作臂架回转时的各节臂架与参考面之间的夹角以及臂架的回转速度；以及控制装置，根据所述夹角及回转速度，预测所述臂架的末端位移：及根据所预测的臂架末端位移，施加一控制电流给所述臂架的回转执行机构，以抑制所述臂架回转振动。
【IPC分类】E04G21/02
【公开号】CN105317217
【申请号】CN201410269664
【发明人】杨文 , 黄毅
【申请人】中联重科股份有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年6月17日