[發(fā)明專利]用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080070691.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN103261530A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔棟旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沃爾沃建造設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): E02F9/12
• 分類號(hào): E02F9/12;E02F9/22
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 苗麗娟;張文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其能夠通過驅(qū)動(dòng)電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于下行進(jìn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。更特別地，本發(fā)明涉及這樣一種轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其不管機(jī)器的變化如何均能夠?qū)崿F(xiàn)以恒定轉(zhuǎn)動(dòng)加速度驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)。

背景技術(shù)

近來，利用諸如混合動(dòng)力挖掘機(jī)等配備有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的施工機(jī)械，其中轉(zhuǎn)動(dòng)裝置利用電能驅(qū)動(dòng)的電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)相對(duì)于下行進(jìn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)上轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括：

轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿（未示出），其輸出與操作者的操縱量成比例的轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)；

電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1，響應(yīng)于與轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的操縱量對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)，電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1被驅(qū)動(dòng)以使上轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于下行進(jìn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；

速度檢測(cè)傳感器2，其檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1的轉(zhuǎn)速；

控制器3，其基于根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的操縱的轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)和從速度檢測(cè)傳感器2反饋回的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1的驅(qū)動(dòng)速度；

逆變器4，其響應(yīng)于從控制器3施加來的控制信號(hào)將DC（直流）轉(zhuǎn)換成AC（交流），并將轉(zhuǎn)換后的AC電力施加到轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1。

當(dāng)根據(jù)操作者對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的操縱的轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)和從速度檢測(cè)傳感器2反饋回的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)施加至控制器3時(shí)，控制器3可基于轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1的驅(qū)動(dòng)速度，以在從控制器3施加至逆變器4的用于控制的電流值的基礎(chǔ)上驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)1。

其中，如在利用挖掘機(jī)的裝載工作中，在執(zhí)行機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)操作和對(duì)包括動(dòng)臂等工作裝置的驅(qū)動(dòng)操作的組合操作過程中，機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量依據(jù)工作裝置的位置變化而改變，導(dǎo)致機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)加速度發(fā)生變化。

在這種情況下，如圖2所示，機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)加速度α與機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J成反比例（J∝1/α）。這成為了維持轉(zhuǎn)動(dòng)操作的可重復(fù)性的障礙因素，導(dǎo)致在操作者執(zhí)行機(jī)器和工作裝置的組合操作的情況下工作能力下降。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，且本發(fā)明的目的是提供一種用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其不管機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化如何均能夠使轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)被驅(qū)動(dòng)以保持恒定轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，由此改善轉(zhuǎn)動(dòng)操作的可重復(fù)性并因此提高機(jī)器的工作能力。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，

提供一種用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括：

轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿，所述轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿構(gòu)造為輸出與操作者的操縱量成比例的轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)；

電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，所述電轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)構(gòu)造為響應(yīng)于與所述轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的操縱量對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)；

速度檢測(cè)傳感器，所述速度檢測(cè)傳感器構(gòu)造為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；

控制器，所述控制器構(gòu)造為基于根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的操縱的轉(zhuǎn)動(dòng)操縱信號(hào)和從所述速度檢測(cè)傳感器反饋回的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)速度；

逆變器，所述逆變器構(gòu)造為基于從所述控制器施加來的用于控制的電流值，驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)；

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器構(gòu)造為檢測(cè)機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其中所述機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量依據(jù)包括動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、以及用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂、斗桿、和鏟斗的液壓缸的工作裝置的位置變化而改變，且所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器根據(jù)檢測(cè)到的機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輸出轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值或與轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)信號(hào)；以及

慣性轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償器，所述慣性轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償器構(gòu)造為將從所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器輸出的根據(jù)機(jī)器慣量的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值與從所述控制器輸出的轉(zhuǎn)矩值比較，并將計(jì)算出的用于控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩值輸出到所述逆變器。

根據(jù)更優(yōu)選的實(shí)施方式，從所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)信號(hào)借助于選自模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、有線通訊信號(hào)以及無線通訊信號(hào)中的任一種傳輸?shù)剿鰬T性轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償器。

另外，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器實(shí)時(shí)地檢測(cè)各個(gè)用于工作裝置的液壓缸的位置變化值，并利用檢測(cè)到的液壓缸的位置變化值的組合來檢測(cè)所述機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器比較所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的速度反饋值和電流反饋值，所述速度反饋值和電流反饋值是從所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)傳感器反饋回到所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器以預(yù)測(cè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的加速度值和轉(zhuǎn)矩值，然后所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)器在實(shí)時(shí)地檢測(cè)這些值的同時(shí)，將慣性值傳輸?shù)剿鰬T性轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償器。

有益效果

如上述構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的用于混合動(dòng)力施工機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。