[发明专利]用于臂架振动主动控制的控制器、系统以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于臂架振动主动控制的控制器、系统以及方法。

背景技术

具有臂架的工程机械(例如混凝土泵车)工作时臂架部分伸展较大，在力学上属悬臂梁结构，受力比较复杂，容易产生振动。混凝土泵车臂架振动是影响泵车整车性能和施工质量的重要因素之一，振动过大会造成臂架末端的软管无法精确定位，同时产生的动应力直接影响泵车的疲劳寿命。随着高压、大排量泵送和超长臂架技术的发展，臂架振动问题越发受到重视，如何有效地主动抑制臂架振动的需求日益迫切。

现有的主动抑制臂架振动的方法一种方式是增设抑制油缸，通过调整抑制油缸的动作来达到减振的目的，但是这种方式要增加抑制油缸、改造机械结构，实施起来较为复杂；另一种方式是如CN102071809A中记载的，采集臂架振动幅度和角度参数来控制电磁比例阀以达到减振的目的，但是这种方式只能起到简单的主动抑制作用，不够精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于臂架振动主动控制的控制器、系统以及方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于臂架振动主动控制的控制器，该控制器包括：信号采集单元，用于采集表征臂架振动情况的振动信号以及表征臂架姿态的姿态信号并将振动信号和姿态信号分别转换为振动数据和姿态数据；臂架动态特性获取单元，用于根据信号采集单元转换得到的姿态数据获取与该姿态数据对应的臂架动态特性；以及振动控制单元，用于根据信号采集单元转换得到的振动数据以及臂架动态特性获取单元获取的臂架动态特性来计算控制信号并将该控制信号输出到臂节作动控制单元。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于臂架振动的主动控制系统，该系统包括：本发明提供的用于臂架振动主动控制的控制器；臂架振动监测单元，用于检测臂架的振动情况，生成振动信号并输出到所述控制器中的信号采集单元；臂架姿态监测单元，用于检测臂架的姿态，生成姿态信号并输出到所述控制器中的信号采集单元；以及臂节作动控制单元，用于接收来自所述控制器中振动控制单元的控制信号并根据该控制信号运行。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种用于臂架振动的主动控制方法，该方法包括以下步骤：采集表征臂架振动情况的振动信号以及表征臂架姿态的姿态信号并将振动信号和姿态信号分别转换为振动数据和姿态数据；根据转换得到的姿态数据获取与该姿态数据对应的臂架动态特性；以及根据转换得到的振动数据以及获取的臂架动态特性来计算控制信号并将该控制信号输出到臂节作动控制单元。

通过上述技术方案，本发明提供的用于臂架振动的主动控制的控制器、控制系统以及方法通过对臂架进行振动监测和姿态监测从而得到振动信号和姿态信号，然后利用姿态信号得到臂架在当前姿态下的动态特性，结合振动信号计算出控制信号用以控制臂节作动控制单元，从而达到了较好的主动减振的目的。本发明获得的减振效果良好，理想泵送工况下可消减混凝土泵车各臂节90％以上的振动量，且系统稳定可靠。

本发明的其他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

附图是用来提供对本发明的进一步理解，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，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明提供的用于臂架振动主动控制的控制器的结构框图；

图2是根据本发明优选实施方式提供的控制器中振动控制单元的计算原理图；

图3是根据本发明提供的用于臂架振动的主动控制系统的结构框图；

图4是根据本发明优选实施方式提供的臂架振动监测单元的结构图；

图5是根据本发明提供的用于臂架振动的主动控制方法的流程图；

图6是采用本发明的主动控制策略所达到的控制效果示意图。

附图标记说明

具体实施方式

以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。