[發明專利]用于控制臂架設備的臂架末端位置的方法、裝置以及系統

有效

• 申請號: 201110260345.7
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102354213A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 易偉春;李葵芳;王帥;李仁玉;尹君
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

技術領域

本發明涉及機械領域，具體地，涉及一種用于控制臂架設備的臂架末端位置的方法、裝置以及系統。

背景技術

在建筑業、高鐵等的蓬勃發展背景下，混凝土機械行業這幾年呈現了強勁的發展，混凝土機械設備向著個性化、智能化方向發展，出現了泵車智能臂架的概念，以使得臂架操作更為實用及方便。

具有臂架設備的各種施工車輛被廣泛使用。所述臂架設備包括相互連接的多節臂架，相鄰臂架之間連接有臂架油缸，該臂架油缸可驅動與該臂架油缸相連的兩個相鄰臂架繞該兩個相鄰臂架的連接軸旋轉相當角度。同時，該臂架設備整體通過轉臺固定在機座上，臂架設備整體在轉臺的帶動下，可以繞垂直于水平面的豎軸進行360度的旋轉。這種臂架設備的典型應用是作為施工設備，用于將物體從一個地點移動到另一個地點，以及將物體吊起。目前，該種臂架設備廣泛使用于各種施工現場進行混凝土澆筑以及其他類似的工作。一種典型的具有臂架設備的施工車輛是混凝土泵車，這種車輛在需要混凝土澆筑的施工現場，按照操控要求進行混凝土澆筑施工。當臂架設備用于混凝土澆筑以及其他類似場合時，對其控制具有較高的要求，尤其是對其臂架未端的位置需要進行準確的控制。

通常，為了對臂架末端的位置進行控制，可建立整體臂架模型，并利用該整體臂架模型及臂架未端的目標位置，計算每一臂架在臂架末端運動至目標位置時的目標傾斜角，之后通過施加控制電流至相應的臂架油缸，以使每一臂架具有其目標傾斜角。在施加控制電流期間，需不斷將安裝于每一臂架上的傾角傳感器所測的傾斜角反饋至控制器，該控制器將該傾斜角與目標傾斜角進行比較，并根據比較結果對施加至臂架油缸的控制電流進行控制，直至每一臂架具有其目標傾斜角。然而，由于整個臂架設備包括相連的多節臂架，具有很強的非線性，一臂架的傾斜角的變化會影響到其他臂架的傾斜角的變化，而且隨著臂架姿態的不同，臂架設備的非線性性質也是不同的，故對臂架末端位置進行精確控制且又適應所以姿態是非常困難的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于控制臂架設備的臂架末端位置的方法、裝置以及系統，該方法及裝置不存在以上控制方式的缺陷，可不受臂架設備的姿態的限制，準確地控制臂架末端的位置。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于控制臂架設備的臂架末端位置的方法，該臂架設備包括相互連接的多節臂架，相鄰臂架之間連接有臂架油缸，該方法包括：在控制所述臂架末端從當前位置移動到目標位置之前，計算每一臂架油缸的其中i＝1...n-1，n為臂架總量；為當所述臂架末端處于所述當前位置時，第i節臂架與第i+1節臂架的夾角；為當所述臂架末端處于所述目標位置時，第i節臂架與第i+1節臂架的夾角；Δθ為當所述臂架末端從所述當前位置移動到所述目標位置時，所述臂架的水平面旋轉角度變化量；根據t以及預先存儲的每一臂架油缸的控制模型計算每一臂架油缸的I，其中q_i表示連接于第i節臂架與第i+1節臂架之間的臂架油缸的I與以及t之間的函數關系，I為施加至該臂架油缸的控制電流，t為該電流的施加持續時間；以及將所計算的控制電流I施加至相應的臂架油缸，持續時間t，并控制每一臂架于水平面旋轉所述角度變化量Δθ，以控制所述臂架末端從所述當前位置移動到所述目標位置。

另外，本發明還提供一種用于控制臂架設備的臂架末端位置的裝置，該臂架設備包括相互連接的多節臂架，相鄰臂架之間連接有臂架油缸，該裝置包括：角度計算設備，用于在控制所述臂架末端從當前位置移動到目標位置之前，計算每一臂架油缸的其中i＝1...n-1，n為臂架總量；為當所述臂架末端處于所述當前位置時，第i節臂架與第i+1節臂架的夾角；為當所述臂架末端處于所述目標位置時，第i節臂架與第i+1節臂架的夾角；Δθ為當所述臂架末端從所述當前位置移動到所述目標位置時，所述臂架的水平面旋轉角度變化量；電流計算設備，用于根據t以及預先存儲的每一臂架油缸的控制模型計算每一臂架油缸的I，其中q_i表示連接于第i節臂架與第i+1節臂架之間的臂架油缸的I與以及t之間的函數關系，I為施加至該臂架油缸的控制電流，t為該電流的施加持續時間；以及執行設備，用于將所計算的控制電流I施加至相應的臂架油缸，持續時間t，并控制每一臂架于水平面旋轉所述角度變化量Δθ，以控制所述臂架末端從所述當前位置移動到所述目標位置。