专利名称：吊篮调平控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及作业平台自动调平领域，尤其涉及一种吊篮调平控制系统。
背景技术：
近几年来，随着我国经济的飞速发展，自动调平广泛应用于消防、救援、建筑、市 政、通讯、电力、船舶、采油采气等行业来进行施工、装修、设备安装及维护，各行业对自动调 平的性能要求也越来越高。作业平台的调平经历了从自重调平到电液一体化调平的发展过程。传统工作平台 的调平有自重调平、平行四连杆调平、链条链轮式调平、静液压调平，它们仅适合特定车型 来使用，不适合大规模批量生产，且没有自动检测装置，当出现结构老化将使车处于危险工 作状态，不符合智能化、模块化的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种吊篮调平控制系统，基于电液比例调平原 理，成本低、其过程连续、平稳、调平性能好、控制精度高、动态响应快，适用于各种形式的大 高度的高空作业车。为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案一种吊篮调平控制系统，包括电 磁比例换向阀，用于检测作业平台的倾斜度的倾角传感器；用于接收所述倾角传感器发出 的信号，并将倾角传感器信号转换成电磁换向信号的控制器；用于提供油液的动力源，用于 调整吊篮倾斜角度的油缸。优选方案，还包括警报器，所述警报器与倾斜传感器连接。优选方案，所述倾角传感采集倾斜角度正负10°的两轴倾角传感器。优选的，所述倾角传感的分辨率为0.05°，信号输出类型为电流型。优选的，所述控制器采用PID控制算法计算倾角传感器发送的倾斜角度信号，转 换成控制电磁比例换向阀的脉宽调制的模拟电压信号。优选的，所述电液比例换向阀包括相对安装的单向电磁阀，两个单向电磁阀轮流 通电。本发明吊篮调平控制系统采用电磁比例换向阀，用于检测作业平台的倾斜度的倾 角传感器；用于接收所述倾角传感器发出的信号，并将倾角传感器信号转换成电磁换向信 号的控制器；用于提供油液的动力源，用于调整吊篮倾斜角度的油缸；倾角传感器检测吊 篮的倾斜角度并且转换成电流信号发送到控制器，控制器采用PID控制算法进行计算，输 出脉宽调制的模拟电压信号至电液比例换向阀，控制电液比例换向阀的阀体移动，动力源 提供油液到电液比例换向阀，通过所述电液比例换向阀的阀体移动，油液进入不同的油管， 然后通过改变油缸的伸缩位移调整吊篮的倾斜度。基于电液比例调平原理，成本低、其过 程连续、平稳、调平性能好、控制精度高、动态响应快，适用于各种形式的大高度的高空作业 车。
图1是本发明吊篮调平控制系统原理结构框图；图2是本发明吊篮调平控制系统的电液比例换向阀控制原理结构框图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参考图1，如图1所示，倾角传感器11检测吊篮作业平台的倾斜角度，其中倾角传 感器可以为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”式三种倾角传感器；如果检测吊篮作业平 台的倾斜角度大于检测前倾角传感器设定的角度，则倾角传感器将根据实际检测的偏差角 度产生相应的电流信号发送到控制器12，其中偏差角度的大小与传感器产生的电流信号成 正比；控制器12采用PID控制算法进行计算，输出PWM(脉冲宽度调制控制)信号到电液比 例换向阀14相应的线圈，控制电液比例换向阀14的开度；动力源13为油液，当倾角传感 器检测吊篮作业平台的倾斜角度大于预先设定的角度值时，发出电流信号到控制器，控制 器利用PID算法进行计算，输出PWM(脉冲宽度调制控制)信号到电液比例换向阀14，控制 电液比例换向阀14的开度大小，控制动力源13流向油缸15的油量，油缸15根据输入的油 量，调整伸缩活塞杆，进而调整作业平台的倾角。本发明硬件采用具有防电涌和短路功能的高可靠性控制器，其运行周期最低能达 到38 μ s;检测元件采用士 10°的两轴倾角传感器，其保护等级为ΙΡ65，分辨率为0.05°， 信号输出类型为电流型，输出电流为4 20mA。本发明技术方案采用PID控制就是根据倾角传感器检测值与设置值之间的误差， 禾IJ用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例⑵控制比例控制是一种最简单的控 制方式。其控制的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态 误差。积分(I)控制在积分控制中，控制的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一 个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差。为了 消除稳态误差，在控制中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的 增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制 器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使 系统在进入稳态后无稳态误差。微分(D)控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信 号的微分(即误差的变化率)成正比关系。根据电液比例换向阀的控制特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时 间的大小。PID控制参数整定的方法很多，概括起来有两大类一是理论计算整定法。它主 要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未 必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工 程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。 PID控制参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其 特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制参数进行整定。本发明采用的 是临界比例法。利用该方法进行PID控制参数的整定步骤如下(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临 界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算 得到PID控制的参数。 如图2所示，倾角传感器11检测到吊篮作业平台16的倾斜角度大于设定角度，将 检测角度转换成相应的电流信号发送到控制器12，控制器12打开溢流阀21和液压锁22， 电液比例换向阀14内有不同的油腔，油腔与不同的通孔连接，每个通孔都通向不同的油 管，电液比例换向阀14的腔中安装有由两块电磁铁，单向阀24与电磁铁23对应连接，两个 单向阀相对，当电磁铁23有电流经过时，单向阀24靠近电磁铁23，通过控制阀体的移动来 档住或漏出不同的排油的孔，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油 缸15的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动，进而调整吊篮作业平台的倾斜 度。
权利要求
一种吊篮调平控制系统，其特征在于，包括电磁比例换向阀，用于检测作业平台的倾斜度的倾角传感器；用于接收所述倾角传感器发出的信号，并将倾角传感器信号转换成电磁换向信号的控制器；用于提供油液的动力源，用于调整吊篮倾斜角度的油缸。
2.根据权利要求1所述吊篮调平控制系统，其特征在于还包括警报器，所述警报器与 倾斜传感器连接。
3.根据权利要求1所述吊篮调平控制系统，其特征在于，所述倾角传感采集倾斜角度 正负10°的两轴倾角传感器。
4.根据权利要求3所述吊篮调平控制系统，其特征在于，所述倾角传感的分辨率为 0.05°，信号输出类型为电流型。
5.根据权利要求1所述吊篮调平控制系统，其特征在于，所述控制器采用PID控制算法 计算倾角传感器发送的倾斜角度信号，转换成控制电磁比例换向阀的脉宽调制的模拟电压 信号。
6.根据权利要求1所述吊篮调平控制系统，其特征在于，所述电液比例换向阀包括相 对安装的单向电磁阀，两个单向电磁阀轮流通电。
全文摘要
一种吊篮调平控制系统，包括电磁比例换向阀，用于检测作业平台的倾斜度的倾角传感器；用于接收所述倾角传感器发出的信号，并将倾角传感器信号转换成电磁换向信号的控制器；用于提供油液的动力源，用于调整吊篮倾斜角度的油缸。采用PID控制算法，基于电液比例调平原理的吊篮调平控制系统，成本低、其过程连续、平稳、调平性能好、控制精度高、动态响应快，适用于各种形式的大高度的高空作业车。
文档编号G05D3/12GK101866184SQ200910049410
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者刘华富, 史建敏, 李志勇, 王志华, 顾伟 申请人:上海派芬自动控制技术有限公司