[发明专利]控制空中装置的方法和有实现此方法的控制器的空中装置

说明书

提供一种控制空中装置的方法和有实现此方法的控制器的空中装置。空中装置包括：伸缩套管、用于检测伸缩套管在水平方向和垂直方向上的弯曲状态的应变计传感器、附接至伸缩套管的顶部的陀螺仪以及基于从SG传感器和陀螺仪获得的信号值来控制空中装置的运动的控制设备，该方法包括：从应变计传感器和陀螺仪获得原始信号SG_Raw和GY_Raw；根据SG_Raw和GY_Raw计算表示应变值的应变计参考信号SG_Ref和表示角速度值的陀螺仪参考信号GY_Ref，并且计算从角位置值或角速度测量值得出的角加速度参考值AA_Ref；根据参考信号和与空中装置的结构有关的附加模型参数PAR来重构第一振动模式f₁和至少一个第二振动模式f₂；根据f₁和f₂来计算补偿角速度值AV_Comp；将所计算的补偿角速度值AV_Comp与前馈角速度值相加以得到驱动控制信号。

技术领域

本发明涉及控制空中装置的方法以及包括实现此控制方法的控制器的空中装置。

背景技术

这种空中装置是例如具有可弯曲铰接臂(bendable articulated arm)的转台云梯，该可弯曲铰接臂附接至伸缩套管(telescopic boom)的上端。然而，本发明不限于这种消防梯，而是还包括类似系统，例如，铰接的或伸缩的平台和空中救援设备。通常，这些系统安装在车辆上，使得这些系统可旋转并且可直立。

例如，根据文件DE 9416367 U1，铰接臂附接至伸缩套管的最顶部元件的顶端并且从完全缩回的伸缩套管突出，使得铰接臂能够在任何时候都可转动，而与套管的当前伸出长度无关。具有本身能够伸缩的铰接臂的梯子的示例由EP 1726733 B1公开。在另一备选设计中，如在EP 2182164 B1中所公开的，铰接臂被包括在伸缩套管的最顶部元件中，使得铰接臂可完全缩回伸缩套管中，但是从上部的特定长度起可转动。

此外，用于转台云梯、高架平台等的控制装置在EP 1138868 B1和EP 1138867 B1中公开。在这些文件中讨论的常见问题是在梯子运动期间对振动的抑制。随着梯子长度的增加，该问题甚至变得更加重要。因此，已经提出了将用于检测当前振动运动的传感器沿伸缩套管附接在不同位置。为此，使用了应变计传感器(下文中也称为SG传感器(使用SG作为“应变(strain gauge)”的缩写))和附接在伸缩套管的上部、用于直接测量梯子的上端的角速度的附加的两轴或三轴陀螺仪，该陀螺仪最好接近铰接臂的支点或者接近梯子的尖端。提供了基于从SG传感器和陀螺仪获得的信号值来控制空中装置的运动的控制器。在操作期间，尤其是在用于移动空中装置的输入命令被传递至控制器时，借助于处理信号值来将当前振动状态考虑在内，使得梯子的运动可被校正，使得无论套管的弹性柔度如何，梯子的顶端都达到并且保持目标位置。

用于主动抑制转台云梯或类似装置的套管的振动的现有方法不适合于或不能应用于相对较大的铰接臂，即，具有铰接臂和尤其超过32m的最大可达高度的梯子。对于这些梯子，由于其套管的长度与其横截面相关，必须要考虑材料的空间关系，因此基于集总质量近似的集总参数模型不适合于充分描述这种梯子的弹性振动。另外，不仅基本振动，而且二次谐振(以及可能更高次的谐振)需要被主动抑制，并且需要考虑对铰接臂的影响和尤其摆角(pivot angle)的变化。另外，最多32m的梯子除外，不能假定在水平方向上的弹性弯曲与扭转是彼此独立的。而是，如下面详细描述的，所有振动模式与转台的包括结合的弯曲偏转和扭转偏转的旋转相关。