[發明專利]起重機及其復合動作的控制方法、控制器

有效

• 申請號: 200910246543.0
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN102079482A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 單增海;曹立峰;胡金萍
• 申請（專利權）人: 徐州重型機械有限公司
• 主分類號: B66C13/20
• 分類號: B66C13/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 薛晨光;魏曉波

技術領域

本發明涉及工程機械復合動作控制技術，具體涉及起重機及其復合動作的控制方法、控制器。

背景技術

隨著社會發展節奏的加快，對于各種施工機械的要求不僅局限于安全、可靠等基本的工作性能。如何提高作業效率已成為優化設計的要點，特別是，合理進行復合動作的設計并提高其可操作性。

以工程起重機為例，其具有整機行走、上車回轉、起重臂伸縮、起重臂變幅及吊鉤升降等基本動作。為適應實際工況的需要，前述基本動作的復合可以有效地提高起重機的作業效率，從而大大縮短了工作時間，滿足不同用戶的要求。傳統的起重機只能通過不同的油泵供油實現個別動作的復合，在這種情況下系統的具體實現較為復雜，實現復合動作需要多個液壓油泵和相互獨立的液壓管路，無疑增加了整個系統的生產成本和維護成本。

基于此，單一液壓油泵供油實現復合動作的技術在工程機械領域得以廣泛的應用。由于復合動作的工作原理是由一個泵同時給兩個負載(比如，卷揚馬達和變幅液壓缸)提供高壓油，因此，需要在液壓油總流量一定的前提下，按比例地將油液提供給各負載。

眾所周知，在液壓系統中，流量是閥前、閥后的壓差和閥口開口量的函數，當開口一定時，壓差是由負載決定的。顯然，精確地進行負載流量分配的關鍵在于對主閥開口量進行控制。目前，現有起重機液壓控制系統中，閥的開口由手柄信號來控制，其控制技術主要是開環式電液比例控制，也就是說，對于復合動作的控制主要是采用壓力補償閥來實現，主要有兩種方式：LS(意為“負載敏感”)和LUDV(意為“與負載壓力無關的流量分配”)。其中，LS為閥前補償，LUDV為閥后補償，它們基本的工作原理是一致的，均通過設在主閥芯前后的補償閥來實現調速的作用。當系統通過手柄操縱多個主閥芯完成多個執行元件工作時，通過減壓閥使主閥芯前后的壓差保證一致；理論上，當主閥前后的壓差不變時通過主閥的流量與開口面積成線性關系，從而達到復合動作的要求。

通過分析上述復合動作控制原理可知，其主要有下面幾個主要問題：

1)通過減壓閥實現主閥前后的壓力恒定，其調節范圍過小。當通過減壓閥流量過低時，減壓閥不能起到減壓作用；當通過減壓閥流量過高時，減壓閥將會失靈。

2)在實際工作中，液壓系統受其它因數影響比較大。由于同樣的開口和壓差在不同的工作條件下通過流量也是不相同的，因此，提高液壓閥的精度需要較高的設計制造成本。

3)當泵的流量不飽和時，復合動作各執行元件的流量分配不均，從而導致運動速度無法滿足要求。以起重機的卷揚馬達和變幅油缸復合動作工況為例，卷揚起吊時其馬達負載基本保持不變(省略次要的受力)，而隨著工作幅度的減小，變幅油缸的負載不斷減小，而其進油口的壓力是由最大負載決定的，變幅閥前、閥后的壓差就會越來越大，這樣，通過進入變幅油缸的流量越來越大；因而卷揚的速度就會隨之減慢，甚至出現停止動作的現象。

發明內容

針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于，提供一種起重機復合動作的控制方法，其利用執行元件的速度反饋控制其進液流量，以滿足同步復合動作的速度滿足要求。在此基礎上，本發明還提供一種控制器及具有該控制器的起重機。

本發明提供的起重機復合動作的控制方法，用于控制液壓油總流量分配至多個執行元件，所述執行元件的進液流量通過調整控制閥的開度進行控制；該方法實時獲取至少一個執行元件的運動速度，并根據該至少一個執行元件的運動速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果。

優選地，實時獲取一個負載變化的執行元件的運動速度；若該執行元件的運動速度大于預設值，則輸出相應的控制信號，用于調小控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度。

優選地，若該執行元件的運動速度小于預設值，則輸出相應的控制信號，用于調大控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度。

優選地，實時獲取兩個執行元件的運動速度，一個為負載變化的第一執行元件，另一個為負載不變的第二執行元件；若第一執行元件的運動速度大于或者小于第二執行元件的運動速度，則輸出相應的控制信號，用于調小或者調大控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度。

優選地，實時獲取各執行元件的運動速度；若各執行元件的運動速度不同，則輸出相應的控制信號，用于調小控制運動速度最大的執行元件進液流量的控制閥閥口開度。

優選地，所述控制方法中的控制信號采用PID算法計算獲得。

本發明提供的控制器，用于控制液壓油總流量分配至多個執行元件；其特征在于，該控制器包括：