[发明专利]起重机微动控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及起重机控制领域，特别涉及一种起重机微动控制方法和系统。

背景技术

目前越来越多的起重机在动作控制上采用电控方式，即使用电控手柄、电磁比例阀、控制器等来控制液压泵、液压马达等液压机构的动作执行，手柄的开度对应控制电流的上下限。在简化系统的同时，也带来一些控制上的问题，微动控制就是其中之一。本文中的微动控制，指控制手柄在微开口，即刚离开死区范围时，对液压系统的控制。此外，由于起重机中液压马达一般驱动卷扬，因此重点以卷扬为例。

微动控制最常出现的问题为卷扬冲击、卷扬抖动、卷扬反转、死区过大以及耗时过长（2-3s）等，造成以上现象的主要原因是液压泵的控制电流和制动开关没有合理匹配于液压回路的容积，即液压回路的泄漏DQ，它受工作压力、液压系统摩擦间隙、液压油粘度以及泵的转速影响。

根据液压马达的力矩公式：T=P×V，其中T为液压马达输出扭矩，P为其压力，V是其排量。当负载一定时，外部所需扭矩维持不变，且制动时V不变，因此手柄微开口时，影响微动控制效果的只有P。因此处理好P和DQ的关系是微动控制的关键。

针对微动控制，目前应用在起重机的一种技术方案是通过增加压力补偿装置，进行液压马达的泄漏补偿。该方案液压系统除液压泵、液压马达、制动器等提升系统外，需要将一个压力传感器布置在制动器和液压马达之间，并将压力补偿装置与液压马达相联。

具体的方法为：首先记录上一次液压马达停止前的瞬间压力值，然后计算出马达实际驱动所需要的理论压力值，两者相减即得到压力设定值。因此只要在下一次马达动作时，将压力补偿装置的输出压力调节至压力设定值，并提供给液压马达，使其容积内产生上述的压力设定值，就可以实现马达的平稳运行，而手柄位置对应的电流上下限是固定的。

现有技术通过增加压力补偿装置进行液压马达的泄漏补偿的方法仍然具有诸多缺点：

1、现有技术方案的出发点在于补偿因制动器制动液压马达的过程中所损失的压力，使下一次启动时液压马达的压力从补偿压力设定值开始往上增加。整个液压回路中，液压泵、液压阀、液压马达以及油路等都存在少量泄漏，而且泄漏受工作压力、转速等影响，因此在工作压力大或低转速时，整个控制回路都存在相对较大的泄漏。因此单从液压马达上进行补偿，手柄微开口时控制电流还是在下限，不能在工作压力大的时候实现精确的控制，从而会出现微动控制的耗时较长。

2、马达理论压力值通过计算进行确定。液压系统本身存在各种机械损耗和功率损耗，且在不同工作压力、转速、温度时，甚至起重机工作地面的坡度都有影响，因此即使计算公式考虑到这些影响因素，仍然难以完全反映实际情况，会造成给予的理论压力值并不准确，进而产生偏差。而且补偿压力设定值的控制结构并没有形成闭环，也就无法进行修正，存在进一步扩大补偿压力偏差的可能。

3、该方案没有考虑到发动机转速对液压控制回路的影响。由于发动机转速与液压泵转速成正比，液压泵排量相同时，较大的转速会使液压泵输出更多的流量，此时即使液压泵瞬间打开较小的排量，也可能会造成液压马达的冲击。

4、该方案的实现需要添加压力补偿装置。因此需要在液压组件上重新设计，并且需要给予其所需的安装空间，这就相应的提高了成本与安装要求。同时，由于多了一重控制环节，也就多了一个故障点。并且在补偿装置工作时，它会一直进行输出压力，并且自身也存在泄漏与损耗，那么也会造成能源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种起重机微动控制方法和系统。本发明从补偿整个液压控制回路泄漏的角度出发进行微动控制，避免液压马达出现冲击、抖动或下滑等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种起重机微动控制方法，包括：

当液压马达启动时，压力传感器以第一时间间隔周期性地向压力比较器发送实时测量的液压马达压力值，其中压力传感器设置在液压马达的测压接口上；

当手柄超过死区范围时，压力比较器计算液压马达在上次停止前的瞬间压力值P_m与当前接收到的液压马达压力值P之间的差值，并将差值发送给PID控制器；

PID控制器根据接收到的差值判断所述瞬时压力值P_m是否大于当前接收到的液压马达压力值P；

当所述瞬时压力值P_m小于或等于当前接收到的液压马达压力值P，则PID控制器指示电流控制单元将预先设定的控制电流值I₀作为控制电流下限值I_min提供给液压泵；