卷缆控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械工程领域，特别涉及卷缆控制系统和方法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
【发明内容】
[0005] 本发明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。
[0006] 根据本发明的第一方面，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Pwa，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基本等于期望的马达 压差Pwa ;其中，马达压差为第一压力P :减去第二压力P 2的差值。
[0007] 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PjP所述第二影响压力值Pji 得期望的马达压差Pwa为Pwa = Pc+PR+Pa，其中P。为卷扬空盘时的马达压差。
[0008] 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 表示对一取整数；根据所述电缆缠绕总圈数N以及卷扬缠绕电 360° 缆的每层圈数N。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R。以及卷扬空盘时的马达压差P。计算得到第一影响压力值P
其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈数N。和卷扬空 盘时的半径R。。
[0009] 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匕为P a=kXa ;其中，k为第二影响压力值与加速度之间的比例系数。
[0010] 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PaS负值。
[0011] 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。
[0012] 根据本发明的第二方面，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。
[0013] 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？2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媚a。
[0014] 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Pwa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P a获得期望的马达压差P *a为Pw望=PQ+PR+Pa，其中P。为卷扬空盘时的马达压差。
[0015] 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N。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R。以及卷扬空盘时的马达压差P。计算得到第一影 响压力值匕为
丨其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈 数Ν。和卷扬空盘时的半径R。。
[0016] 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 步骤包括：根据所述加速度a计算得到第二影响压力值P 3为P a= kXa ;其中，k为第 二影响压力值与加速度之间的比例系数。
[0017] 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PaS 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匕为负值。
[0018] 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P a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。
[0019] 本发明中，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基本等于期望的马达压差Pwa，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。
[0020] 通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其 优点将会变得