工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械，其中方法包括：获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在臂架驱动工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内工作台的倾斜角度与变幅速度成正比；根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到电磁阀的总调平电流，电磁阀为工作台调平电磁阀。由于臂架在变幅过程中会影响工作台的平稳性，上述工作台调整方法既考虑了工作台倾斜角，又考虑了臂架变幅速度与工作台倾斜角度之间的因果关系，所以，本发明提供的工作台调整方法，提高了工作台的平稳性，进而提高了工程机械的使用安全性。
【专利说明】工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械【技术领域】，特别涉及一种工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械。
【背景技术】
[0002]现代生活中，需要经常使用高空作业车、高空消防车等具有载人工作台的工程机械进行高空作业，现有的高空作业车辆、高空消防车等具有载人工作台的工程机械主要包括:底盘、车身、多级臂架、工作台等结构，在使用时，通过操作车体中的控制部件，使得多级臂架借助液压装置发生变幅和伸缩，从而使工作台上升而进行高空作业。
[0003]在现有的高空作业车辆、高空消防车等具有载人工作台的工程机械中，由于臂架变幅、风载、其他运动等情况可能会导致工作台发生一定的倾斜，因此需要调平系统使工作台保持或回到水平状态。调平系统在高空作业车辆、高空消防车等具有载人工作台的工程机械中至关重要，一旦调平系统失灵或调平失败，则可能造成工作台倾斜角度过大，安全系数降低、舒适度降低、造成操作人员心里恐慌，严重时甚至发生倾翻，人员跌落的安全事故。
[0004]目前的技术，一般通过倾角传感器反馈偏移角，通过开关阀、比例阀并结合PID(比例-积分-微分控制)等闭环控制方法实现工作台自动调平。现有工作台调平方法为:如图1所示，图1为现有技术中的工作台调平方法流程图，以工作台倾斜角作为调平输入(即倾角传感器反馈偏移角)，在PLC控制器里实现PID算法，再通过PLC的10模块输出端口输出调平电流，控制电磁阀开度，使调平油缸伸缩，调平油缸伸缩带动工作台上、下变幅，最终实现工作台调平。
[0005]由于工作台偏移角的变化主要由于臂架的变幅引起的，臂架变幅的速度将影响工作台的倾斜速度，进而影响工作台的倾斜角度，也就是说，单位时间内臂架的变幅速度越快，工作台的倾斜角度越大、变化的越快，而由于结构特性、控制延时等影响，臂架变幅操作开始后，需要一个延时才会出现工作台倾斜角增大。控制器接收到的倾角传感器反馈的工作台倾斜角度作为调平的控制输入而得到的调平输出效果不能完全抵消臂架变幅引起的工作台倾斜，因此，在每次调平时都会产生误差，进而会造成工作台不平整，工作台颤抖、失衡等现象的发生。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械，用以提高工作台的平稳性，工程机械的使用安全性。
[0007]本发明提供的工作台调平的控制方法，包括:
[0008]获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；
[0009]根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，所述电磁阀为工作台调平电磁阀。
[0010]本发明提供的工作台调平的控制方法，根据获得的驱动工作台上升的臂架的变幅速度、在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，以及控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，可以得到电磁阀的总调平电流，并根据总调平电流控制电磁阀的开度，使调平油缸伸缩，调平油缸伸缩带动工作台上、下变幅，以调整工作台水平。由于臂架在变幅过程中会影响工作台的平稳性，因此上述工作台调整方法既考虑了工作台倾斜角，又考虑了臂架变幅速度与工作台的倾斜角度之间的因果关系，即考虑到反馈时间延时期间工作台可能发生的倾斜角度，可见，本发明提供的工作台调整方法，提高了工作台的平稳性，进而提高了工程机械的使用安全性。
[0011]在一些可选的实施方式中，所述根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，具体为:
[0012]所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；
[0013]根据预设的PID算法、以所述获得的工作台倾斜角度作为PID算法的输入参数，得到第一调平电流；
[0014]根据获得的变幅 速度、以及变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；
[0015]对所述第一调平电流和所述第二调平电流进行加权平均值计算以获得总调平电流，所述加权平均值的计算公式具体为:Y= (l-WYi+wt，其中七为第一调平电流；y2为第二调平电流；y为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
[0016]在一些可选的实施方式中，所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平
电流之间的对应方程具体为:Y2 = klXl+k2x2+......+knxn,其中:Y2为第二调平电流；
k1； k2,......kn为驱动所述工作台上升的臂架中的各节臂的线性系数；Xl，x2,......xn为驱
动所述工作台上升的臂架中的各节臂的变幅速度。
[0017]在一些可选的实施方式中，所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程为非线性曲线方程。
[0018]在一些可选的实施方式中，所述根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，具体为:
[0019]所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数以及预设的PID算法；
[0020]将获得的所述变幅速度根据所述预设的变幅速度转化系数转化为加权值；
[0021]根据所述预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度和所述加权值作为PID算法的输入参数，得到所述总调平电流。
[0022]在一些可选的实施方式中，所述获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度具体为:获得控制所述臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据所述操作信号得到臂架的变幅速度，其中所述操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
[0023]本发明还提供的工作台调平的控制装置，包括:
[0024]获得模块，用于获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；
[0025]控制模块，用于预先存储控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系， 并用于根据所述获得的倾斜角度、变幅速度、以及所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，所述电磁阀为工作台调平电磁阀。
[0026]在一些可选的实施方式中，所述控制模块具体用于:
[0027]所述预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；
[0028]根据预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度作为PID算法的输入参数，得到第一调平电流；
[0029]根据获得的所述变幅速度、以及所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；
[0030]对所述第一调平电流和所述第二调平电流进行加权平均值计算，得到所述总调平电流，所述加权平均值的计算公式具体为:Y= (liHi+wt，其中七为第一调平电流；Y2为第二调平电流；Y为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
[0031]在一些可选的实施方式中，所述控制模块具体用于:
[0032]所述预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数以及预设的PID算法；
[0033]将获得的所述变幅速度根据所述预设的变幅速度转化系数转化为加权值；
[0034]根据PID算法、以获得的工作台倾斜角度和所述加权值作为PID算法的输入参数进行计算，得到所述总调平电流。
[0035]在一些可选的实施方式中，所述获得模块具体用于:
[0036]获得控制所述臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据所述操作信号得到臂架的变幅速度，其中所述操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
[0037]本发明还提供的工作台调平的控制系统，包括:
[0038]采集装置，用于采集驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；
[0039]控制装置，信号连接所述采集装置，所述控制装置为上述任一项所述的控制装置。
[0040]在一些可选的实施方式中，所述采集装置包括:设置于所述工作台上的角度传感器。
[0041]本发明还提供的工程机械，包括:工作台，还包括上述任一项所述的控制系统。由于上述工作台调平的控制系统提高了工作台的平稳性，所述本发明提供的工程机械，具有较好的使用安全性。【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1为现有技术中的工作台调平方法流程图；
[0043]图2为本发明实施例提供的工作台调平的控制方法流程图；
[0044]图3为本发明实施例提供的工作台调平的控制装置结构示意图；
[0045]图4为本发明实施例提供的工作台调平的控制系统结构示意图。
[0046]附图标记:
[0047]1-获得模块 2-控制模块
[0048]3-采集装置 4-控制装置
【具体实施方式】
[0049]为了提高工作台的平稳性，工程机械的使用安全性，本发明实施例提供了一种工作台调平的控制方法、装置、系统及工程机械。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0050]如图2所示，图2为本发明实施例提供的工作台调平的控制方法流程图；本发明提供的工作台调平的控制方法，包括:
[0051]步骤101:获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在臂架驱动工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内工作台的倾斜角度与变幅速度成正比；
[0052]步骤102:根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到电磁阀的总调平电流，电磁阀为工作台调平电磁阀。
[0053]本发明提供的工作台调平的控制方法，根据获得的驱动工作台上升的臂架的变幅速度、在臂架驱动工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，可以得到电磁阀的总调平电流，并根据总调平电流控制电磁阀的开度，使调平油缸伸缩，工作台上、下变幅以调整工作台水平。由于臂架在变幅过程中会影响工作台的平稳性，因此上述工作台调整方法既考虑了工作台倾斜角，又考虑了臂架变幅速度与工作台的倾斜角度之间的因果关系，即考虑到反馈时间延时期间工作台可能发生的倾斜角度，可见，本发明提供的工作台调整方法，提高了工作台的平稳性，进而提高了工程机械的使用安全性。
[0054]另外，本发明实施例提供的工作台调平的控制方法，还能够提前感知、处理工作台将要发生的倾斜问题。
[0055]一种具体的实施方式，步骤102中根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到电磁阀的总调平电流，具体为:
[0056]预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；
[0057]根据预设的PID算法、以获得的工作台倾斜角度作为PID算法的输入参数，得到第一调平电流；[0058]根据获得的变幅速度、以及变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；
[0059]对第一调平电流和第二调平电流进行加权平均值计算以获得总调平电流，加权平均值的计算公式具体为:Y = (l-wHi+wt，其中:Yi为第一调平电流；Y2为第二调平电流；Υ为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
[0060]可选的，预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程具体为:
Y2 =......+knxn，其中:Y2为第二调平电流；1^，k2,......kn为驱动工作台上升的
臂架中的各节臂的线性系数......xnS驱动工作台上升的臂架中的各节臂的变幅
速度。例如:在只是考虑一节臂变幅的情况下，第二调平电流1 = klXl，在考虑多个节臂时，第二调平电流Y2 = k1x1+k2x2+......+knxn,其中x1; x2,......xn的取值不同。
[0061]可选的，预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程也可以为非线性曲线方程。
[0062]另一种【具体实施方式】，步骤102中根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到电磁阀的总调平电流，具体为:
[0063]预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数以及预设的PID算法；
[0064]将获得的变幅速度根据预设的变幅速度转化系数转化为加权值；
`[0065]根据预设的PID算法、以获得的倾斜角度和加权值作为PID算法的输入参数进行计算，得到总调平电流。
[0066]优选的，上述步骤102中:获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度具体为:获得控制臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据操作信号得到臂架的变幅速度，其中操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
[0067]如图3所示，图3为本发明实施例提供的工作台调平的控制装置结构示意图；基于上述工作台调平的控制方法，可构建一种控制装置，本发明还提供的工作台调平的控制装置，包括:
[0068]获得模块1，用于获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在臂架驱动工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内工作台的倾斜角度与变幅速度成正比；
[0069]控制模块2，用于预先存储控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，并用于根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到电磁阀的总调平电流，电磁阀为工作台调平电磁阀。
[0070]一种具体的实施方式中，控制模块1具体用于:
[0071]预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；
[0072]根据预设的PID算法、以获得的倾斜角度作为PID算法输入参数，得到第一调平电流；[0073]根据获得的变幅速度、以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；
[0074]对第一调平电流和第二调平电流进行加权平均值计算，得到总调平电流，加权平均值的计算公式具体为:Y = (l-wHi+wt，其中:Yi为第一调平电流；Y2为第二调平电流；Υ为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
[0075]另一种【具体实施方式】中，控制装置1具体用于:
[0076]预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数以及预设的PID算法；
[0077]将获得的变幅速度根据预设的变幅速度转化系数转化为加权值；
[0078]根据预设的PID算法、以获得的倾斜角度和加权值作为PID算法的输入参数进行计算，得到总调平电流。
[0079]一种具体的实施方式中，获得模块1具体用于:
[0080]获得控制臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据操作信号得到臂架的变幅速度，其中操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
[0081]如图4所示，图4为本发明实施例提供的工作台调平的控制系统结构示意图，基于上述控制装置，可构建一种控制系统，本发明还提供的工作台调平的控制系统，包括:
[0082]采集装置3，用于采集驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在臂架驱动工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内工作台的倾斜角度与变幅速度成正比；
[0083]上述任一项所述的控制装置4，信号连接采集装置3。
[0084]上述采集模块3包括:设置于工作台上的角度传感器。
[0085]基于上述工作台调平系统的优点，本发明还提供了一种工程机械，包括:工作台，还包括上述任一项所述的工作台调平的控制系统。由于上述控制系统提高了工作台的平稳性，所以，本发明提供的工程机械，具有较好的使用安全性。
[0086]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种工作台调平的控制方法，其特征在于，包括:获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，所述电磁阀为工作台调平电磁阀。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，具体为:所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；根据预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度作为PID算法的输入参数，得到第一调平电流；根据获得的变幅速度、以及所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；对所述第一调平电流和所述第二调平电流进行加权平均值计算以获得总调平电流，所述加权平均值的计算公式 具体为:Y =，其中A为第一调平电流；Y2为第二调平电流；Υ为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程具体为:Y2 = klXl+k2x2+......+knxn,其中:Y2为第二调平电流；ki，k2，......kn为驱动所述工作台上升的臂架中的各节臂的线性系数；χ1； Χ2,......χη为驱动所述工作台上升的臂架中的各节臂的变幅速度。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程为非线性曲线方程。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据获得的倾斜角度、变幅速度、以及预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，具体为:所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数以及预设的PID算法；将获得的所述变幅速度根据所述预设的变幅速度转化系数转化为加权值；根据所述预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度和所述加权值作为PID算法的输入参数进行计算，得到所述总调平电流。
6.根据权利要求1~5任一项所述的控制方法，其特征在于，所述获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度具体为:获得控制所述臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据所述操作信号得到臂架的变幅速度，其中所述操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
7.一种工作台调平的控制装置，其特征在于，包括:获得模块，用于获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；控制模块，用于预先存储控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，并用于根据所述获得的倾斜角度、变幅速度、以及所述预设的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系，得到所述电磁阀的总调平电流，所述电磁阀为工作台调平电磁阀。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块具体用于:所述预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的比例-积分-微分控制PID算法以及预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程；根据所述预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度作为PID算法输入参数，得到第一调平电流；根据所述获得的变幅速度、以及所述预设的变幅速度与控制电磁阀开度的调平电流之间的对应方程，得到第二调平电流；对所述第一调平电流和所述第二调平电流进行加权平均值计算，得到所述总调平电流，所述加权平均值的计算公式具体为:Y= (l-WYi+wt，其中七为第一调平电流；Y2为第二调平电流；Y为总调平电流为臂架变幅对调平系数的影响权重。
9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块具体用于:所述预先存储的控制电磁阀开度的调平电流与倾斜角度以及变幅速度之间的对应关系包括:预设的变幅速度转化系数 以及预设的PID算法；将获得的所述变幅速度根据所述预设的变幅速度转化系数转化为加权值；根据所述预设的PID算法、以所述获得的倾斜角度和所述加权值作为PID算法的输入参数进行计算，得到所述总调平电流。
10.根据权利要求7~9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述获得模块用于获得驱动工作台上升的臂架的变幅速度具体为:获得控制所述臂架变幅动作的操作手柄的操作信号，根据所述操作信号得到所述臂架的变幅速度，其中所述操作信号包括:操作手柄的变幅方向和操作手柄的变幅速度。
11.一种工作台调平的控制系统，其特征在于，包括:采集装置，用于采集驱动工作台上升的臂架的变幅速度、以及在所述臂架驱动所述工作台上升过程中工作台的实时倾斜角度，其中，单位时间内所述工作台的倾斜角度与所述变幅速度成正比；控制装置，信号连接所述采集装置，所述控制装置为如权利要求7~10中任一项所述的控制装置。
12.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述采集装置包括:设置于所述工作台上的角度传感器。
13.—种工程机械，包括:工作 台，其特征在于，还包括如权利要求11或12所述的控制系统。
【文档编号】B66F11/04GK103693595SQ201310684822
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】马钰 申请人:中联重科股份有限公司