一种工作平台自动垂直升降运动装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种云梯消防车工作平台自动垂直升降运动装置和控制方法，通过该装置能够实现云梯消防车工作平台自动垂直上升或垂直下降到一定高度，属于工程机械技术领域。

背景技术：

云梯消防车广泛应用于火灾现场救援，在救援过程中容易遇到工作平台接近高楼竖直救援平面但却低于或高于救援位置的情况。在这种情况下需要操作人员根据经验经过反复变幅、伸缩调节才能到达救援位置。操作过程中存在以下两个方面问题：工作平台接近墙面，臂架伸缩变幅动作容易发生碰撞事故；人为控制工作平台到达救援位置需要反复多次操作才能实现，降低了救援效率。现有技术具有以下缺陷：1、能够实现工作平台垂直升降，但是在进行垂直升降过程中需要根据幅度误差变化控制变幅阀和伸缩阀的电流，控制量多，不易操作。2、仅仅通过幅度误差变化控制伸缩和变幅动作，忽略了幅度误差变化率的影响，使得在垂直升降过程中幅度出现偏差的可能性增大；3、操作人员在进行工作平台垂直升降过程中，由于人为主观判断的不确定性，可能需要反复操作才能到达指定位置，很大程度的影响了救援效率。

云梯消防车：主要装备伸缩云梯，可向高空输送消防人员、灭火物质、救援被困人员、喷射灭火剂的举高消防车；

幅度：从转台回转中心到工作平台前沿的水平距离；

垂直升降：在竖直平面内的上升或者下降移动。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工作平台自动垂直升降运动装置及其控制方法，通过该装置能够实现云梯消防车工作平台自动垂直上升或垂直下降到一定高度。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种工作平台自动垂直升降运动装置，其特征在于：包括交互显示装置、控制器、臂架状态监测装置、执行机构，所述交互显示装置用来输入工作平台上升或者下降距离参数，并将距离参数传递到控制器中，同时能够实时显示臂架状态；臂架状态监测装置监测臂架长度、角度信息，并传递给控制器，控制器根据距离参数自动开启上升或者下降动作，并控制执行机构通过液压执行元件驱动臂架结构完成相应的动作。

所述的工作平台自动垂直升降运动装置，其特征在于：交互显示装置显示的臂架状态包括臂架长度、臂架角度、工作平台高度和工作平台幅度。

所述的工作平台自动垂直升降运动装置，其特征在于：所述臂架状态监测装置包括主臂长度传感器和主臂角度传感器。

所述的工作平台自动垂直升降运动装置，其特征在于：所述控制器包括通讯单元、信号输入单元、信号输出单元、存储单元、自动垂直升降功能程序单元；其中，控制器通过通讯单元与交互显示装置完成数据通讯；控制器通过信号输入单元监测来自臂架检测装置的实时臂架参数信息和垂直升降的距离参数信息；控制器通过存储单元记录升降距离参数、高度变化、幅度误差和幅度误差变化率；控制器通过自动垂直升降功能程序单元给执行机构变幅阀和伸缩阀输出的电流值。

本发明还提供了上述的工作平台自动垂直升降运动装置的控制方法，包括以下步骤：将工作平台上升或者下降的距离参数输入到交互显示装置，并通过通讯方式传递到控制器中； 臂架状态监测装置将臂架长度、角度信息传递给控制器，控制器计算出实时幅度、高度、高度变化、幅度误差和幅度误差变化率；控制器根据距离参数自动开启上升或者下降动作：输出一个恒定电流值给执行机构的变幅阀，同时将幅度误差和幅度误差变化率带入模糊控制规则表中，查询计算出对应的伸缩阀电流值，将伸缩阀电流值传递给执行机构的伸缩阀，从而保证了幅度大小不变，实现工作平台垂直升降运动，当高度变化与距离参数相等时停止臂架动作，从而实现自动控制车辆臂架垂直升降到指定高度。

有益效果：本发明提供的工作平台自动垂直升降运动装置，创新点在于：实时计算幅度误差和幅度误差变化率，并通过查询模糊控制规则表得出伸缩阀电流，保证在升降过程中幅度变化尽可能小，提高了控制精度；采用保持变幅阀电流值恒定，调节伸缩阀电流值方法控制臂架垂直升降，减少控制量，降低控制复杂度。采用交互显示装置输入距离参数方法，实现垂直升降的自动停止。避免操作人员的多次反复操作到达固定位置，能够很大程度的提高救援工作效率。

附图说明

图1为本发明装置的系统框图；

图2为本发明控制方法流程图；

图中：交互显示装置1、控制器2、臂架状态监测装置3、执行机构4。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，为一种工作平台自动垂直升降运动装置，包括交互显示装置1、控制器2、臂架状态监测装置3、执行机构4，

该装置将工作平台上升或者下降的距离参数输入到交互显示装置1并通过通讯方式传递到控制器2中，臂架状态监测装置3将臂架长度、角度信息传递给控制器2，控制器2计算出实时幅度、高度、高度变化、幅度误差和幅度误差变化率。控制器2根据距离参数自动开启上升或者下降动作：输出一个恒定电流值给执行机构4的变幅阀，同时将幅度误差和幅度误差变化率带入模糊控制规则表中，查询计算出对应的伸缩阀电流值，将伸缩阀电流值传递给执行机构4的伸缩阀，从而保证了幅度大小不变，实现工作平台垂直升降运动，当高度变化与距离参数相等时停止臂架动作。

工作平台自动垂直升降运动装置和具体功能：

1、交互显示装置1：主要用来输入工作平台上升或者下降距离参数，并将该数据传递到控制器2中，同时能够实时显示臂架状态包括臂架长度、臂架角度、工作平台高度和工作平台幅度等。

2、臂架状态监测装置3：包括主臂长度传感器、主臂角度传感器，将实时检测的臂架参数信息传输到控制器3。

3、控制器2：包括通讯单元、信号输入单元、信号输出单元、存储单元、自动垂直升降功能程序单元，其具体功能如下：

控制器2通过通讯单元与交互显示装置1完成数据通讯。

控制器2通过信号输入单元监测来自臂架检测装置的实时臂架参数信息和垂直升降的距离参数信息。

控制器2通过存储单元记录升降距离参数、高度变化、幅度误差和幅度误差变化率；

控制器2通过自动垂直升降功能程序单元给执行机构4变幅阀和伸缩阀输出的电流值。

4、执行机构：执行控制器输出信号单元的电信号指令，通过一定的液压执行元件驱动臂架结构完成相应的动作。

图2为云梯消防车工作平台自动垂直升降运动装置控制方法流程图。云梯消防车自动垂直升和自动垂直降的控制方法类似，以垂直升为例介绍其控制方法如下：

首先用户通过交互显示装置3的显示器界面输入上升距离d₁，并按下确认按钮；交互显示装置1将距离参数d₁发送到总线上；控制器2从总线上接收距离参数，传感器角度和长度值，并计算和记录车辆初始幅度r₀、高度h₀；控制器实时计算工作平台高度h_t，判断出变化|h_t-h₀|不等于距离参数d₁则进行梯架起动作；臂架起过程中实时计算幅度r_t，幅度误差e=|r_t-r₀|和误差变化率de=|r_t-r₀|/dt，从模糊控制规则表中查询幅度误差e和误差变化率de对应的伸臂阀电流值；将修改后的伸臂阀最大电流值作为伸缩阀新的输出，动态调整伸臂速度跟随变化，从而保证幅度不变。当高度变化等于距离参数d₁时自动停止梯架起动作。

模糊控制规则表：模糊控制规则表描述了偏差和偏差变化的量化值与控制输出的量化值间的对应关系。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。