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1. WO2021142826 - METHOD FOR CONTROLLING VIBRATION OF BOOM, DEVICE, AND ENGINEERING MACHINERY

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

附图

1A   1B   2   3   4   5   6A   6B   7   8   9  

说明书

发明名称 : 臂架振动控制方法、装置及工程机械

技术领域

[0001]
本公开涉及工程机械技术领域,特别涉及一种臂架振动控制方法、装置、工程机械及计算机可读存储介质。

背景技术

[0002]
云梯消防车是兼具消防与救援功能的举高类消防车辆,以动作快速、救援高效为主要特征。云梯消防车的臂架(也称梯架)作为主要承载部件,具有质量轻、刚度小的特点。发明人已获知的一种云梯消防车,在操作人员操作臂架停止动作后,臂架由于其结构柔性原因,在一段时间内会发生低频大幅振动。云梯消防车的臂架越长,振动越明显。
[0003]
发明内容
[0004]
根据本公开实施例的一方面,提供了一种臂架振动控制方法,包括:
[0005]
获取手柄的第一输入信号;
[0006]
对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,所述第二输入信号用于将所述臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值;
[0007]
根据所述第二输入信号,以及用于驱动所述臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定所述液压执行元件的流量需求信号;
[0008]
根据所述流量需求信号和流量补偿函数,确定所述液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,所述流量补偿函数为所述流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数;
[0009]
根据所述输入电压信号,控制所述流量控制阀动作。
[0010]
在一些实施例中,所述第一输入信号为第一开度百分比信号,所述第二输入信号为第二开度百分比信号;
[0011]
对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到所述第二输入信号,包括:
[0012]
将所述第一开度百分比信号与二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列进行卷积计算,得到所述第二开度百分比信号;
[0013]
其中,所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值和时滞,根据所述二峰不灵 敏输入整形器的灵敏度曲线以及所述臂架的残余振动幅值比率函数确定。
[0014]
在一些实施例中,所述臂架的残余振动幅值比率函数为:
[0015]
[0016]
式中,
[0017]
[0018]
[0019]
其中,ω为所述臂架的振动频率,ξ为所述臂架的振动阻尼比,V(ω,ξ)为所述臂架的残余振动幅值比率函数,A i为脉冲序列的幅值,t i为脉冲序列的时滞,n为脉冲数量,
[0020]
在一些实施例中,所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的约束方程为:
[0021]
[0022]
其中,ω为所述臂架的振动频率,ξ为所述臂架的振动阻尼比,V tol为所述臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,ω m、ω l0、ω h0、ω l、ω h分别为所述二峰不灵敏输入整形器的基本适用频率、最小适用频率、最大适用频率、第一幅值对应的频率和第二幅值对应的频率。
[0023]
在一些实施例中,所述臂架的振动阻尼比ξ=0,所述二峰不灵敏输入整形器的解为:
[0024]
[0025]
[0026]
其中,V tol为所述臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,t i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的时滞,T为所述臂架的振动周期。
[0027]
在一些实施例中,所述的臂架振动控制方法,还包括:
[0028]
在对所述第一输入信号进行输入整形处理之前,根据所述臂架的长度,以及臂架长度与臂架振动周期的对应关系,确定所述臂架的振动周期。
[0029]
在一些实施例中,获取所述第一输入信号,包括:
[0030]
获取所述手柄的开度变化信号;
[0031]
根据所述开度变化信号,得到所述第一开度百分比信号。
[0032]
在一些实施例中,获取所述第一输入信号,还包括:
[0033]
缓存所述第一开度百分比信号。
[0034]
在一些实施例中,所述第一输入信号用于控制所述臂架变幅,所述液压执行元件为变幅油缸;
[0035]
所述变幅油缸的最大流量,根据以下函数关系式得到:
[0036]
[0037]
其中,Q为所述变幅油缸的流量,A为所述变幅油缸内油液的作用面积,a为所述变幅油缸的其中一端铰点至所述臂架的近端铰点的距离,b为所述变幅油缸的另一端铰点至所述臂架的近端铰点的距离,α为a与b之间的夹角,v max_cage为所述臂架远端的最大允许线速度,x ladder_length为所述臂架的长度。
[0038]
在一些实施例中,所述第一输入信号用于控制所述臂架回转,所述液压执行元件为回转液压马达。
[0039]
在一些实施例中,确定所述流量需求信号,包括:
[0040]
根据所述第二开度百分比信号和所述液压执行元件的最大流量的乘积,确定所述流量需求信号。
[0041]
根据本公开实施例的另一方面,提供了一种臂架振动控制装置,包括:
[0042]
获取单元,用于获取手柄的第一输入信号;
[0043]
整形处理单元,用于对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,所述第二输入信号用于将所述臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值;
[0044]
第一确定单元,用于根据所述第二输入信号,以及用于驱动所述臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定所述液压执行元件的流量需求信号;
[0045]
第二确定单元,用于根据所述流量需求信号和流量补偿函数,确定所述液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,所述流量补偿函数为所述流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数;
[0046]
控制单元,用于根据所述输入电压信号,控制所述流量控制阀动作。
[0047]
根据本公开实施例的另一方面,提供了一种臂架振动控制装置,包括:
[0048]
存储器;和
[0049]
耦接至存储器的处理器,处理器被配置为基于存储在存储器中的指令,执行前述任一技术方案所述的臂架振动控制方法。
[0050]
根据本公开实施例的又一方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现前述任一技术方案所述的臂架振动控制方法。
[0051]
根据本公开实施例的再一方面,提供了一种工程机械,包括:臂架,以及前述技术方案所述的臂架振动控制装置。
[0052]
在一些实施例中,所述工程机械包括云梯消防车或臂架型起重机。
[0053]
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述,本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

[0054]
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例,并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0055]
参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本公开,其中:
[0056]
图1a是根据本公开一些实施例的臂架振动控制方法的流程图;
[0057]
图1b是根据本公开一些实施例的臂架振动控制原理示意图;
[0058]
图2是本公开一些实施例中二峰不灵敏输入整形器的灵敏度曲线示意图;
[0059]
图3是本公开一些实施例中对第一输入信号进行输入整形处理的原理示意图;
[0060]
图4是臂架在变幅停止后产生振动示意图;
[0061]
图5是本公开一些实施例中对流量控制阀进行流量补偿原理示意图;
[0062]
图6a是本公开一些实施例中第一输入信号与第二输入信号的对比图;
[0063]
图6b是臂架在未采取振动控制措施及采用本公开实施例振动控制方法后的残余 振动曲线对比图;
[0064]
图7是根据本公开一些实施例的臂架振动控制装置的框图;
[0065]
图8是根据本公开另一些实施例的臂架振动控制装置的框图;
[0066]
图9是根据本公开一些实施例的计算机系统的框图。
[0067]
应当明白,附图中所示出的各个部分的尺寸并不必然是按照实际的比例关系绘制的。此外,相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

[0068]
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现,不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整,并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。
[0069]
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同,除非另外特别定义。还应当理解,在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义,而不应用理想化或极度形式化的意义来解释,除非这里明确地这样定义。
[0070]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0071]
发明人已获知的一种云梯消防车,其对臂架振动控制的原理为:车辆的控制器在接收到来自于手柄的开度变化信号后,对臂架的动作进行减速处理,以降低臂架运动的加速度,从而降低由于臂架速度变化导致的振动。该振动控制方式仅在臂架运动速度较低或者臂架较短时振动控制效果较好。在臂架运动速度较高或者臂架较长的工况下,若要达到理想的振动控制效果,需使臂架的速度变化十分缓慢,即将臂架的加速度控制的足够低。这种控制方式导致振动控制耗时较长,并且,臂架在手柄释放后的前期仍有较大幅度的运动,因此,通过手柄操作臂架的定位精度较低,进而影响到救援的效率。
[0072]
发明人已获知的另一种云梯消防车,以变幅运动停止导致的振动为例,其对臂架 的振动控制原理为:由安装在变幅油缸的油液入口处的油压传感器检测臂架振动时变幅油缸的压力变化,或者由安装在臂架远端的陀螺仪检测臂架振动时臂架远端的位移变化;车辆的控制器根据上述油压传感器的检测信号或者上述陀螺仪的检测信号,输出针对变幅油缸的振动控制信号,使变幅油缸产生与臂架振动方向相反的振动,从而达到抑制振动的目的。
[0073]
该另一种云梯消防车的振动控制方式存在以下技术缺陷:需要根据油压传感器或陀螺仪的检测信号的周期来确定臂架的振动周期,然后才能对变幅油缸施加振动控制力,而确定臂架的振动周期至少需要四分之一个检测信号周期,因此,该振动控制方式对于幅值最大而且危害又最大的第一个振动没有抑制作用。此外,由于变幅油缸的活塞杆与缸筒之间的摩擦力会对变幅油缸的压力产生一定影响,臂架远端的陀螺仪与控制器之间的信号传输也有一定的延时性,这些因素导致系统不能及时的对变幅油缸施加振动控制力,振动控制的准确性较低,振动控制效果不够理想。此外,油压传感器或陀螺仪等硬件的引入,也增加了系统成本和系统的复杂性,影响到系统的稳定性。
[0074]
为解决上述技术问题,本公开实施例提供了一种臂架振动控制方法、装置、工程机械及计算机可读存储介质。
[0075]
本公开一些实施例提供了一种臂架振动控制方法,用于在一定程度上抑制臂架类工程机械的臂架在进行变幅或回转等动作时因自身结构柔性导致的残余振动。其中,臂架类工程机械的具体类型不限,例如可以为云梯消防车或臂架型起重机等。在本公开实施例中,对于臂架类工程机械,臂架的远端是指更加远离工程机械的操作室的一端,相应的,臂架的近端是指更加靠近工程机械的操作室的一端。
[0076]
如图1a所示,该臂架振动控制方法包括了以下步骤S1至步骤S5。
[0077]
在步骤S1,获取手柄的第一输入信号。
[0078]
操作人员通过操作手柄来控制臂架动作,如控制臂架变幅或者回转。在本公开的一些实施例中,第一输入信号为第一开度百分比信号,该步骤S1包括:
[0079]
获取手柄的开度变化信号;
[0080]
根据手柄的开度变化信号,得到手柄的第一开度百分比信号。其中,手柄的开度变化信号例如为手柄的开启角度变化信号。
[0081]
在本公开的另一些实施例中,该步骤S1还包括:缓存手柄的第一开度百分比信号。例如,按照时间顺序将第一开度百分比信号写入控制器中的数据缓存区。缓存的 第一开度百分比信号在后续步骤中被进行输入整形处理。
[0082]
回到图1a,在步骤S2,对第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,第二输入信号用于将臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值。
[0083]
在本公开的一些实施例中,第一输入信号为第一开度百分比信号,第二输入信号为第二开度百分比信号,该步骤S2包括:将第一开度百分比信号与二峰不灵敏输入整形器(Specified-Insensitivity Input Shaper,简称SI输入整形器)的脉冲序列进行卷积计算,得到第二开度百分比信号,其中,二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值和时滞,根据其灵敏度曲线以及臂架的残余振动幅值比率函数确定。
[0084]
二峰不灵敏输入整形器的灵敏度曲线如图2所示,其中:横轴表示振动频率,以ω表示;纵轴表示残余振动幅值比率,即抑制振动后的振动幅值与臂架在未采取振动控制措施时的振动幅值的比值,以%表示。从图中可以看出,当振动频率不小于ω l0且不大于ω h0时,二峰不灵敏输入整形器可将残余振动幅值比率限制在残余振动幅值比率阈值内。选用二峰不灵敏输入整形器,对输入的臂架振动频率的误差具有较好的包容性,因此,可以提高对臂架进行振动控制的鲁棒性。其中,鲁棒性指控制系统在一定的参数摄动下,维持其它某些性能的特性。
[0085]
将臂架在未采取振动控制措施情况下,在一系列脉冲激励下产生的残余振动简化为二阶振动系统,残余振动幅值比率函数可以表示为:
[0086]
[0087]
式中,
[0088]
[0089]
[0090]
其中,ω为臂架的振动频率,ξ为臂架的振动阻尼比,V(ω,ξ)为臂架的残余振动幅值比率函数,A i为脉冲序列的幅值,t i为脉冲序列的时滞,n为脉冲数量,
[0091]
根据上述残余振动幅值比率函数和二峰不灵敏输入整形器的灵敏度曲线,可以得到二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的约束方程如下:
[0092]
[0093]
其中,ω为臂架的振动频率,ξ为臂架的振动阻尼比,V tol为臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,ω m、ω l0、ω h0、ω l、ω h分别为二峰不灵敏输入整形器的基本适用频率、最小适用频率、最大适用频率、第一幅值对应的频率和第二幅值对应的频率。
[0094]
在一些实施例中,设定臂架的振动阻尼比ξ=0,对上述约束方程进行求解,可以得到二峰不灵敏输入整形器的解为:
[0095]
[0096]
[0097]
其中,Vtol为臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,t i为二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的时滞,T为臂架的振动周期。
[0098]
臂架的振动周期为其固有属性,与臂架的长度有关,臂架在不同伸展长度下,其振动周期不同。在本公开的一些实施例中,臂架振动控制方法,还包括:在步骤S2之前,根据臂架的长度,以及臂架长度与臂架振动周期的对应关系,确定臂架的振动周期。臂架长度与臂架振动周期的对应关系,可以预先存储在控制器中。臂架长度与臂架振动周期的对应关系可以根据模态仿真计算方法得出。
[0099]
在本公开的另一些实施例中,臂架长度与臂架振动周期的对应关系也可以通过理论模型解析计算得出。在本公开的又一些实施例中,在臂架远端加装运动传感器或者在变幅油缸的油液入口加装油压传感器,采用人工激励方式使臂架产生振动,从上述传感器获得臂架的时域振动信号,然后对该时域振动信号进行傅立叶分析转换,得到 频域振动信号,取频率最大值作为臂架在当前长度下的振动周期,再根据臂架在不同长度下的振动周期数据,得到臂架长度与臂架振动周期的对应关系。
[0100]
为简化计算,提高计算处理效率,在本公开的上述实施例中,将臂架的振动简化为二阶无阻尼振动系统。在本公开的一些其它实施例中,也可以检测臂架在未采取振动控制措施时的振幅衰减信息,根据振幅衰减信息来确定臂架的振动阻尼比ξ,然后再代入上述二峰不灵敏输入整形器的约束方程进行求解,得到修正后的方程解。
[0101]
二峰不灵敏输入整形器的解包含四个脉冲,分别对应幅值A 1~A 4,相邻脉冲之间间隔0.5倍的臂架振动周期(0.5T)。如图3所示,在得到二峰不灵敏输入整形器的解后,将第一开度百分比信号与二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列进行卷积计算,得到第二开度百分比信号。即:将第一开度百分比信号u按照0.5倍的臂架振动周期(0.5T)的延时,依次与四个脉冲幅值(A 1~A 4)相乘后求和,由此得到第二开度百分比信号Q shaped。其中,T=f(x ladder_length)为臂架长度x ladder_length与臂架振动周期T的对应关系函数。
[0102]
在本公开的一些实施例中,第一开度百分比信号缓存在控制器中的数据缓存区,该数据缓存区能够存储至少1.5倍的臂架振动周期(1.5T)的信号数据,以用于与二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列进行卷积计算。
[0103]
值得一提的是,在本公开实施例中,整形器不限于二峰不灵敏输入整形器,也可以以实现系统鲁棒性与响应需求的平衡为目的,采用其它可适用的输入整形器。
[0104]
回到图1a,在步骤S3,根据第二输入信号,以及用于驱动臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定液压执行元件的流量需求信号。
[0105]
如图4所示,以云梯消防车为例,若臂架1动作过程中,臂架1远端工作斗的运动速度过大,会给工作斗3中的救援人员带来安全隐患和不适感。因此,需要对驱动臂架1动作的液压执行元件(如变幅油缸2)的流量进行限制,以将工作斗3的运动速度限制在合理的范围内。在本公开的一些实施例中,第二输入信号为第二开度百分比信号,上述步骤S3例如为,根据第二开度百分比信号Q shaped(t)和液压执行元件的最大流量Q max的乘积,确定流量需求信号Q demand(t)。
[0106]
在本公开的一些实施例中,手柄的第一输入信号用于控制臂架变幅,液压执行元件为变幅油缸,液压执行元件的最大流量Q max为变幅油缸的最大流量。
[0107]
变幅油缸的流量的计算式为:
[0108]
[0109]
其中,Q为变幅油缸的流量,A为变幅油缸内油液的作用面积,dL/dt为对变幅油缸的长度求时间导数。
[0110]
对变幅油缸的流量Q求取最大值,即可得到最大流量Q max。请参照图4中所示的几何关系,变幅油缸2的流量Q可根据以下关系式计算得出:
[0111]
[0112]
a为变幅油缸的其中一端铰点至臂架的近端铰点的距离,b为变幅油缸的另一端铰点至臂架的近端铰点的距离,α为a与b之间的夹角,v max_cage为臂架远端的最大允许线速度,x ladder_length为臂架的长度。
[0113]
在本公开的一些实施例中,第一输入信号也可以用于控制臂架回转,液压执行元件为回转液压马达。回转液压马达作为液压执行元件时,前述的最大流量Q max为一固定值。
[0114]
由于液压执行元件的流量被限制在合理范围内,因此工作斗的运动速度被限制在合理范围内,从而保障了工作斗中救援人员的安全,并减少了臂架动作带来的不适感。
[0115]
回到图1a,在步骤S4,根据流量需求信号和流量补偿函数,确定液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,流量补偿函数为流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数。
[0116]
液压执行元件的动作受流量控制阀的控制。流量控制阀例如为液压阀。由于流量控制阀的流量特性曲线呈非线性,为实现流量需求信号Q demand与流量控制阀输出流量Q real的线性映射,从而减少甚至避免流量控制阀输出的流量信号的幅值偏移,以实现更佳的振动控制效果,在本公开的一些实施例中,对流量控制阀输出的流量信号进行了补偿计算。请结合图5所示,在本公开的一些实施例中,根据流量需求信号Q demand和流量补偿函数u=f -1(Q),确定液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号u valve,即,将流量需求信号Q demand代入流量补偿函数u=f -1(Q),得到输入电压信号u valve,其中,流量补偿函数u=f -1(Q)为流量控制阀的流量特性曲线函数Q=f(u)的反函数。
[0117]
回到图1a,在步骤S5,根据输入电压信号u valve,控制流量控制阀动作。根据本公开上述实施例对臂架进行振动控制的原理如图1b所示。
[0118]
如图6a和图6b所示,其中,图6a是本公开一些实施例中第一输入信号与第二输入信号的对比图,图6b是臂架在未采取振动控制措施及采用本公开实施例振动控 制方法后的残余振动曲线对比图。从图中可以看出,采用本公开实施例振动控制方法后,臂架的残余振动幅值不明显,从而使人不易感受到臂架的振动。
[0119]
本公开实施例采用的二峰不灵敏输入整形器包含四个脉冲,其中最后一个脉冲时滞为1.5T,该时滞远远小于未采取振动控制措施情况下臂架的残余振动所需的衰减时间,因此振动控制的及时性较好。此外,从图中还可以看出,即使第一输入信号的变化速度接近阶跃信号,仍然可以达到较好的振动控制效果。
[0120]
本公开实施例提供的臂架振动控制方法属于主动振动控制方法,通过对手柄的第一输入信号进行输入整形处理得到第二输入信号,第二输入信号控制臂架动作,可将臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值。与发明人已知的相关技术相比,本公开实施例方案对振动的控制更为及时、准确,精度更高。
[0121]
本公开一些实施例方案采用二峰不灵敏输入整形器,对输入的臂架振动频率的误差具有较好的包容性,因此,可以提高振动控制的鲁棒性。二峰不灵敏输入整形器从第一个脉冲开始即对第一输入信号进行输入整形,对臂架的振动控制在臂架达到第一个振动幅值之前,因此,对臂架振动最为强烈的第一个幅值具有较好的抑制效果。
[0122]
此外,与发明人已知的相关技术相比,采用本公开实施例方案,可以不增加传感器等硬件设施而实现上述有益效果,这样,不会影响到原有系统的物理结构及其工作稳定性,也不会增加硬件成本。
[0123]
如图7所示,本公开一些实施例还提供了一种臂架振动控制装置,包括:
[0124]
获取单元71,用于获取手柄的第一输入信号;
[0125]
整形处理单元72,用于对第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,第二输入信号用于将臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值;
[0126]
第一确定单元73,用于根据第二输入信号,以及用于驱动臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定液压执行元件的流量需求信号;
[0127]
第二确定单元74,用于根据流量需求信号和流量补偿函数,确定液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,流量补偿函数为流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数;
[0128]
控制单元75,用于根据输入电压信号,控制流量控制阀动作。
[0129]
同理,采用本公开实施例的臂架振动控制装置可以实现与前述类似的有益效果,这里不在详细赘述。
[0130]
如图8所示,本公开一些实施例还提供了一种臂架振动控制装置,包括:存储器 83和耦接至存储器83的处理器84,处理器84被配置为基于存储在存储器83中的指令,执行如前述任一实施例的臂架振动控制方法。
[0131]
应当理解,前述臂架振动控制方法中的各个步骤都可以通过处理器来实现,并且可以通过软件、硬件、固件或其结合的任一种方式实现。
[0132]
除了上述臂架振动控制方法、装置之外,本公开实施例还可采用在一个或多个包含有计算机程序指令的非易失性存储介质上实施的计算机程序产品的形式。因此,本公开一些实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如前述任一技术方案的臂架振动控制方法。
[0133]
图9示出了本公开一些实施例的计算机系统的示意图。如图9所示,计算机系统可以用通用计算设备的形式表现,该计算机系统可以用来实现上述实施例的臂架振动控制方法。计算机系统包括存储器91、处理器92和连接不同系统组件的总线90。
[0134]
存储器91例如可以包括系统存储器、非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。系统存储器可以包括易失性存储介质,例如随机存取存储器(RAM)和/或高速缓存存储器。非易失性存储介质例如存储有执行上述臂架振动控制方法的对应实施例的指令。非易失性存储介质包括但不限于磁盘存储器、光学存储器、闪存等。
[0135]
处理器92可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、应用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、分立门或晶体管等分立硬件组件方式来实现。相应地,诸如判断模块和确定模块的每个模块,可以通过中央处理器(CPU)运行存储器中执行相应步骤的指令来实现,也可以通过执行相应步骤的专用电路来实现。
[0136]
总线90可以使用多种总线结构中的任意总线结构。例如,总线结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线。
[0137]
计算机系统还可以包括输入输出接口93、网络接口94、存储接口95等。输入输出接口93、网络接口94、存储接口95以及存储器91和处理器92之间可以通过总线90连接。输入输出接口93可以为显示器、鼠标、键盘等输入输出设备提供连接接口。网络接口94为各种联网设备提供连接接口。存储接口95为软盘、U盘、SD卡等外部存储设备提供连接接口。
[0138]
本公开的一些实施例还提供了一种工程机械,包括:臂架,以及前述实施例的臂 架振动控制装置。工程机械包括但不限于云梯消防车或臂架型起重机。操作人员在操作该臂架类工程机械的臂架动作时,臂架具有较好的振动控制效果。
[0139]
至此,已经详细描述了本公开的各种实施例。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0140]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本公开的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

权利要求书

[权利要求 1]
一种臂架振动控制方法,包括: 获取手柄的第一输入信号; 对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,所述第二输入信号用于将所述臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值; 根据所述第二输入信号,以及用于驱动所述臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定所述液压执行元件的流量需求信号; 根据所述流量需求信号和流量补偿函数,确定所述液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,所述流量补偿函数为所述流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数; 根据所述输入电压信号,控制所述流量控制阀动作。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的臂架振动控制方法,其中:所述第一输入信号为第一开度百分比信号,所述第二输入信号为第二开度百分比信号; 对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到所述第二输入信号,包括: 将所述第一开度百分比信号与二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列进行卷积计算,得到所述第二开度百分比信号; 其中,所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值和时滞,根据所述二峰不灵敏输入整形器的灵敏度曲线以及所述臂架的残余振动幅值比率函数确定。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的臂架振动控制方法,其中:所述臂架的残余振动幅值比率函数为: 式中, 其中,ω为所述臂架的振动频率,ξ为所述臂架的振动阻尼比,V(ω,ξ)为所述臂 架的残余振动幅值比率函数,A i为脉冲序列的幅值,t i为脉冲序列的时滞,n为脉冲数量,
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的臂架振动控制方法,其中:所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的约束方程为: 其中,ω为所述臂架的振动频率,ξ为所述臂架的振动阻尼比,V tol为所述臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,ω m、ω l0、ω h0、ω l、ω h分别为所述二峰不灵敏输入整形器的基本适用频率、最小适用频率、最大适用频率、第一幅值对应的频率和第二幅值对应的频率。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的臂架振动控制方法,其中:所述臂架的振动阻尼比ξ=0,所述二峰不灵敏输入整形器的解为: 其中,V tol为所述臂架的残余振动幅值比率阈值,A i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的幅值,t i为所述二峰不灵敏输入整形器的脉冲序列的时滞,T为所述臂架的振动周期。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的臂架振动控制方法,还包括: 在对所述第一输入信号进行输入整形处理之前,根据所述臂架的长度,以及臂架长度与臂架振动周期的对应关系,确定所述臂架的振动周期。
[权利要求 7]
根据权利要求2所述的臂架振动控制方法,其中:获取所述第一输入信号,包括: 获取所述手柄的开度变化信号; 根据所述开度变化信号,得到所述第一开度百分比信号。
[权利要求 8]
根据权利要求2所述的臂架振动控制方法,其中:获取所述第一输入信号,还包括: 缓存所述第一开度百分比信号。
[权利要求 9]
根据权利要求2所述的臂架振动控制方法,其中:所述第一输入信号用于控制所述臂架变幅,所述液压执行元件为变幅油缸; 所述变幅油缸的最大流量,根据以下函数关系式得到: 其中,Q为所述变幅油缸的流量,A为所述变幅油缸内油液的作用面积,a为所述变幅油缸的其中一端铰点至所述臂架的近端铰点的距离,b为所述变幅油缸的另一端铰点至所述臂架的近端铰点的距离,α为a与b之间的夹角,v max_cage为所述臂架远端的最大允许线速度,x ladder_length为所述臂架的长度。
[权利要求 10]
根据权利要求2所述的臂架振动控制方法,其中:所述第一输入信号用于控制所述臂架回转,所述液压执行元件为回转液压马达。
[权利要求 11]
根据权利要求9或10所述的臂架振动控制方法,其中:确定所述流量需求信号,包括: 根据所述第二开度百分比信号和所述液压执行元件的最大流量的乘积,确定所述流量需求信号。
[权利要求 12]
一种臂架振动控制装置,包括: 获取单元,用于获取手柄的第一输入信号; 整形处理单元,用于对所述第一输入信号进行输入整形处理,得到第二输入信号,所述第二输入信号用于将所述臂架的残余振动幅值比率限制为不大于残余振动幅值比率阈值; 第一确定单元,用于根据所述第二输入信号,以及用于驱动所述臂架动作的液压执行元件的最大流量,确定所述液压执行元件的流量需求信号; 第二确定单元,用于根据所述流量需求信号和流量补偿函数,确定所述液压执行元件所连接的流量控制阀的输入电压信号,其中,所述流量补偿函数为所述流量控制阀的流量特性曲线函数的反函数; 控制单元,用于根据所述输入电压信号,控制所述流量控制阀动作。
[权利要求 13]
一种臂架振动控制装置,包括: 存储器;和 耦接至存储器的处理器,处理器被配置为基于存储在存储器中的指令,执行如权利要求1-11中任一项所述的臂架振动控制方法。
[权利要求 14]
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一项所述的臂架振动控制方法。
[权利要求 15]
一种工程机械,包括:臂架,以及根据权利要求13所述的臂架振动控制装置。
[权利要求 16]
根据权利要求15所述的工程机械,其中:所述工程机械包括云梯消防车或臂架型起重机。

附图

[ 图 1A]  
[ 图 1B]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6A]  
[ 图 6B]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]