履带总成行走控制方法、系统及履带式塔机与流程

1.本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种履带总成行走控制方法、履带总成行走控制系统、及包含该履带总成行走控制系统的履带式塔机。


背景技术：

2.履带塔式起重机是将起重作业部分装在履带底盘上，行走依靠履带装置的流动式起重机。履带塔式起重机可以进行物料起重、运输、装卸和安装等作业。履带塔式起重机具有起重能力强、接地比压小、转弯半径小、爬坡能力大、不需支腿、带载行驶、作业稳定性好以及桁架组合高度可自由更换等优点，在电力、市政、桥梁、石油化工、水利水电等建设行业应用广泛。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种履带总成行走控制方法、履带总成行走控制系统、及包含该履带总成行走控制系统的履带式塔机，其可实现履带总成的同步直线行走。
4.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种履带总成行走控制方法，该履带总成包含多个履带组，其中每一履带组包含左履带和右履带，该方法包括：以所述多个履带组中的一履带组的初始回转角度作为基准回转角度并以一行走速度作为基准行走速度，控制所述多个履带组中的每一履带组以所述基准回转角度及基准行走速度进行行走，其中，在所述履带总成行走期间，针对所述多个履带组中的每一履带组，执行以下操作：确定该履带组的回转角度；确定该履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的角度偏差及该角度偏差的方向；根据所述角度偏差及该角度偏差的方向，确定该履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿；以及根据所述履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿，控制该左履带和右履带的行走速度，以使得该履带组的回转角度保持所述基准回转角度。
5.可选的，所述多个履带组可包含左前履带组、左后履带组、右前履带组、以及右后履带组。
6.可选的，以所述左前履带组的初始回转角度作为所述基准回转角度。
7.可选的，根据所述履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿控制该左履带和右履带的行走速度包括以下至少一者：在所述履带组向前行走且所述履带组向右偏时，s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
；在所述履带组向前行走且所述履带组向左偏时，s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
；在所述履带组向后行走且所述履带组向左偏时，s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
；以及在所述履带组向后行走且所述履带组向右偏时，s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
，其中s_l、s_r分别表示左右履带的行走速度，pid
角度偏差
为所述角度偏差的函数。
8.可选的，在控制所述多个履带组中的每一履带组以所述基准回转角度及基准行走速度进行行走之前，该方法还包括：对每一履带组的行走参数进行标定，以使得每一履带组能够以相同的行走速度行走。
9.可选的，该方法还包括：在所述履带总成行走的同时，检测各履带组的回转角度，在所述履带总成中的一履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的差值的绝对值大于第一设定保护角度时，执行行走角度偏差报警。
10.可选的，该方法还包括：在所述履带总成中的一履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的差值的绝对值大于第二设定保护角度时，限制所述履带总成的行走动作，其中所述第二设定保护角度大于所述第一设定保护角度。
11.另一方面，本发明实施例提供一种履带总成行走控制系统，该履带总成包含多个履带组，每一履带组包含左履带和右履带，该系统包括：角度传感器，用于检测所述多个履带组各自的回转角度；速度传感器，分别用于检测所述多个履带组各自的左右履带的行走速度；以及控制器，用于执行上述履带总成行走控制方法。
12.另一方面，本发明实施例提供一种履带式塔机，该塔机包含上述履带总成行走控制系统。
13.另一方面，本发明实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本技术上述履带总成行走控制方法。
14.通过上述技术方案，以所述多个履带组中的一履带组的初始回转角度作为基准回转角度并以一行走速度作为基准行走速度，控制所述多个履带组中的每一履带组以所述基准回转角度及基准行走速度进行行走，可使得每个履带组以相同的回转角度及行走速度行走，从而实现同步直线行走。在某个履带组出现跑偏的情况下，可根据该履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的角度偏差及该角度偏差的方向，通过对该履带组的左右履带的行走速度进行控制而及时纠正该履带组的行走方向，以与所述基准回转角度所对应的方向一致。
15.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
16.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
17.图1是本发明实施例提供的履带式塔机的主体结构示意图；
18.图2是本发明实施例提供的履带驱动系统的结构示意图；
19.图3是本发明实施例提供的塔机控制系统对于履带总成的整体控制结构图；
20.图4示出了履带总成同步直线行走的示意图；
21.图5示出了某履带组跑偏的示意图；
22.图6示出了某履带组跑偏的情况下对其进行纠偏的方法流程图；以及
23.图7示出了速度传感器及角度传感器的配置示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
25.需要说明的是，本案提及的“履带式塔机”、“履带塔式起重机”可互换使用；另外，
本案提及的“控制器”、“主控制器”、“电机控制器”、“总控制器”、“控制系统”等等所实现的控制可由单个控制器实现，也可由多个控制器分别实现，可互换使用，于此先进行说明。
26.图1是本发明实施例提供的履带式塔机的主体结构示意图。如图1所示，履带式塔机包含履带总成以及该履带总成所承载的塔身。所述履带总成包含四个履带组，该四个履带组分别为左前履带组、左后履带组、右前履带组、以及右后履带组，其中每一履带组包含左履带和右履带。图中仅以附图标记10标示了一履带组，该履带组含左履带11和右履带12。所述履带总成的四个履带组上方分别安装有可调节油缸30，可通过实时检测塔机底架20的倾斜度，调整该油缸的伸缩长度，使得塔机底架保持水平，不随地面的倾斜而倾斜。本发明在下文中以此履带总成的特定机构(即，四个履带组，每个履带组包含左右2个履带)为例进行说明，但本发明的具体应用并不限于此，还可适用于可运用本发明思想的其他履带总成结构，例如，包含三个履带组的履带总成。
27.图2是本发明实施例提供的履带驱动系统的结构示意图。如图2所示，履带驱动系统通过控制器实时控制动力电机、液压泵组及液压阀组的动作，从而驱动减速机带动单履带前进后退。可针对一条履带，配备一套履带驱动系统，对于图1所示的包含8条履带的履带总成，可含8个对应的履带驱动系统。
28.图3是本发明实施例提供的塔机控制系统对于履带总成的整体控制结构图。控制系统基于当前塔机系统状态、各履带速度及履带组回转角度对泵组及阀组进行负反馈pid调节，实现四履带组同步直线行走。主控制器可接收各个履带组的行走速度、回转角度、液压压力，并根据这些信息以及与塔机控制系统的交互来对各个履带组所对应的电机、泵及阀组进行控制，以实现四履带组同步直线行走。
29.图4示出了履带总成同步直线行走的示意图。如图4所示，履带总成同步直线运动即四组履带同时前进或后退，并保持运动方向及速度同步，使履带总成完成前进或后退运动。履带行走控制可通过遥控器操作完成。
30.为了实现履带总成同步直线行走的，本发明实施例提供一种履带总成行走控制方法。该履带总成包含多个履带组，例如，左前履带组、左后履带组、右前履带组、以及右后履带组，其中每一履带组包含左履带和右履带。各履带组之间为刚性连接状态，为了保证履带组按直线行走，需控制各履带组行走方向一致，且各履带组行走速度一致。本案所提供的方法包括：以所述多个履带组中的一履带组(例如，左前履带组)的初始回转角度作为基准回转角度并以一行走速度作为基准行走速度，控制所述多个履带组中的每一履带组以所述基准回转角度及基准行走速度进行行走。在控制履带组同步行走时，系统驱动为闭环控制，反馈控制量为各履带组的回转角度及各履带组的行走速度，可实时检测并调整各履带组的回转角度及各履带组的行走速度，以使得其与所述基准回转角度和基准行走速度相一致，进而保证履带总成实现同步直线行走。
31.在实际操作过程中，司机可在控制履带总成进入同步直线行走之前，调整好左前履带的回转角度，并设定好整个履带总成的基准行走速度。随后，可控制履带总成进入同步直线行走状态，在该同步直线行走状态中，履带总成可如上面那样动作和控制，保证履带总成实现同步直线行走。
32.各个履带组由于制造工艺、装配工艺等各种偏差，可能会导致对其所对应的电机输出同一控制参数，各履带组的行走速度不一致，例如，控制各个履带组的动力电机输出同
一转速和扭矩，但各履带组可能会出现不同的行走速度。为了保证各个履带组的行走速度一致，需对各个履带组的行走参数(例如，电机转速、扭矩、阀门开度等等影响行走的参数)进行标定，以使得在后续对各个履带组的行走速度进行控制时，可使用标定好的行走参数进行控制，从而实现各个履带组的行走速度一致的效果。例如，为了保证两个履带组均以50米/分钟的行走，可能需要使得其中一个履带组的动力电机的转速为3000转/分钟，另一履带组的动力电机的转速为3500转/分钟。因此，在对这些参数标定好之后，可根据所要达到的行走速度，控制各个履带组所对应的电机各自按照自己达到所述行走速度所需的参数进行输出，进而实现这些履带组行走速度一致。
33.在所述基准回转角度控制所述多个履带组中的每一履带组以所述基准回转角度及基准行走速度进行行走期间，可能会出现个别履带组跑偏方向的情况，因此需要对其进行及时发现及纠正。
34.图5示出了某履带组跑偏的示意图。如图5所示，在四个履带组向前行走时，左前履带组发生了跑偏，其可能向左偏或向右偏。
35.图6示出了某履带组跑偏的情况下对其进行纠偏的方法流程图。如图6所示，在所述履带总成行走期间，针对所述多个履带组中的每一履带组，执行以下操作：确定该履带组的回转角度；确定该履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的角度偏差及该角度偏差的方向；根据所述角度偏差及该角度偏差的方向，确定该履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿；以及根据所述履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿，控制该左履带和右履带的行走速度，以使得该履带组的回转角度保持所述基准回转角度。
36.其中，根据所述履带组的左履带和右履带各自的行走速度补偿控制该左履带和右履带的行走速度包括以下至少一者：
37.在所述履带组向前行走且所述履带组向右偏时，s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
；即，此时需降低该履带组内的左履带的行走速度，提高该履带组内的右履带的行走速度，以使得履带组的行走方向尽快回正。
38.在所述履带组向前行走且所述履带组向左偏时，s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
；即，此时需提高该履带组内的左履带的行走速度，降低该履带组内的右履带的行走速度，以使得履带组的行走方向尽快回正。
39.在所述履带组向后行走且所述履带组向左偏时，s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
；即，此时需提高该履带组内的左履带的行走速度，降低该履带组内的右履带的行走速度，以使得履带组的行走方向尽快回正。
40.在所述履带组向后行走且所述履带组向右偏时，s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
。即，此时需降低该履带组内的左履带的行走速度，提高该履带组内的右履带的行走速度，以使得履带组的行走方向尽快回正。
41.其中s_l、s_r分别表示左右履带的行走速度，pid
角度偏差
为所述角度偏差的函数。在补偿过程中，可实时检测该履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的角度偏差，并以此作为反馈来对左右履带的行走速度进行调节，该角度偏差越大，所述pid
角度偏差
的值越大
42.在此依旧以图5为例进行说明，图中示出了四个象限，分别对应于履带组的不同跑偏角度，例如，在履带总成向前行走时，左前履带组向右跑偏，则其处于象限1；左前履带组向左跑偏，则其处于象限2。在履带总成向后行走时，左前履带组向左跑偏，则其处于象限3；
左前履带组向右跑偏，则其处于象限4。
43.假设基准回转角度所对应的行走方向为0度，当行走方向为前进时，图中的左前履带组的回转角度在象限1、2均有可能，此时该左前履带组的左右履带速度s_l、s_r可按如下公式计算。
44.象限1：s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
；
45.象限2：s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
。
46.行走方向为后退时，履带组回转角度在象限3、4均有可能，此时左右履带速度s_l、s_r按如下公式计算。
47.象限3：s_l＝s_l+pid
角度偏差
，s_r＝s_r-pid
角度偏差
；
48.象限4：s_l＝s_l-pid
角度偏差
，s_r＝s_r+pid
角度偏差
。
49.其中，pid
角度偏差
＝(当前回转角度-基准回转角度)*pid模式计算系数。
50.可选的，本发明实施例提供一种履带总成行走控制方法还包括以下中的一者或多者：例如，在所述履带总成行走进入同步直线行走状态时，检测各履带组的回转角度，在所述履带总成中的一履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的差值的绝对值大于设定保护角度时，提示角度异常，不能进入同步直线行走状态；在所述履带总成处于进入同步直线行走状态时，检测各履带组的回转角度，在所述履带总成中的一履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的差值的绝对值大于第一设定保护角度(例如，2度)时，执行行走角度偏差报警；在所述履带总成中的一履带组的回转角度与所述基准回转角度之间的差值的绝对值大于第二设定保护角度(例如，3度)时，执行行走角度偏差报警，限制所述履带总成的行走动作，并控制泵组停止输出，其中所述第二设定保护角度大于所述第一设定保护角度。
51.另一方面，本发明实施例提供一种履带总成行走控制系统，该履带总成包含多个履带组，每一履带组包含左履带和右履带，该系统包括：角度传感器，用于检测所述多个履带组各自的回转角度；速度传感器，分别用于检测所述多个履带组各自的左右履带的行走速度；以及控制器，用于执行上述履带总成行走控制方法。
52.图7示出了速度传感器及角度传感器的配置示意图。如图7所示，履带总成所包含的4个履带组中的每一者均配备有一角度传感器，用于检测该履带组的回转角度；4个履带组中的每一履带组的左右履带均配备有速度传感器，用于检测该履带的速度。
53.本发明实施例提供的履带总成行走控制系统内的各个组件(例如，塔机控制器、电机控制器、遥控器、编码器)等可通过can网络连接。各个组件可向总控制器发送心跳状态，当不能检测到某一组件的心跳时，可提示系统通讯异常。在塔机控制器、电机控制器、遥控器出现通讯异常时，可限制所有履带动作；在编码器出现通讯异常时，可限制履带总成执行同步行走动作。遥控器面板上可配备有一检修按钮，在该检修按钮被触发时，可临时解除上述动作限制。
54.另外，总控制器可还实施各种状态监测。例如，实施监测电机控制器的状态；按液压系统要求实时检测控制压力、各履带组行走压力、马达转速是否在正常范围内。在出现异常的时候，可进行报警和/或动作限制。
55.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
56.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
57.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
58.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
59.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
60.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
61.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
62.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
63.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。