[發明專利]一種挖掘機的電控系統及正流量系統挖掘機

有效

• 申請號: 201910674734.0
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110409546B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 李佳;王東輝;武曉光;劉濤
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

本發明提供一種挖掘機的電控系統，包括控制器總成，傾角傳感器裝置，控制閥裝置：所述控制器總成還包括鏟斗軌跡自動控制裝置，鏟斗軌跡自動控制裝置與所述挖掘機手柄連接，所述鏟斗軌跡自動控制裝置來實現挖掘機鏟斗軌跡的直線軌跡自動控制。本發明的挖掘機電控系統，根據動臂、斗桿的姿態角速率滿足的定量關系，將直線挖掘鏟斗軌跡控制轉化為工作裝置姿態角速率的匹配控制，在省去軌跡規劃和軌跡到姿態角度的逆運算等復雜計算的同時也提高了控制的頻帶和響應速度，且便于加工、成本低，有利于實現批量化生產。

技術領域

本發明涉及挖掘機控制領域，具體涉及一種挖掘機的電控系統及正流量系統挖掘機。

背景技術

隨著挖掘機電控技術的發展，對挖掘機控制自動化水平提出了越來越高的要求。例如在挖掘機修邊坡或地面整平時，需要僅控制一個手柄就實現鏟斗軌跡的直線控制，這就要求斗桿和大臂能夠自動實現位置的精確匹配控制。

目前針對鏟斗自動軌跡控制的研究都是將規劃的鏟斗軌跡轉化為各工作裝置的目標角度序列，進而通過工作裝置的角度跟蹤控制實現鏟斗軌跡的跟蹤控制。

現有技術中，通過模糊控制動態調整控制參數實現作業軌跡的自動控制，或使用帶有低通濾波器的滑膜算法實現了工作裝置軌跡跟蹤控制。中南大學基于拉格朗日和伯努利方程，建立了工作裝置的動力學模型，在SWE85挖掘機平臺上分別使用PID控制、滑膜變結構控制和自適應控制技術實現了鏟斗軌跡的跟蹤控制。解放軍理工大學基于笛卡爾空間建立了工裝運動學模型，通過離線軌跡規劃和在線軌跡跟蹤設計了鏟斗軌跡控制策略，并針對模型的非線性采用了分段PID補償控制，基于實驗室小型挖掘機平臺完成了實驗，精度達到了 5cm。波蘭華沙機械化建設與巖石開采研究所將小型挖掘機K-111改造成負載獨立控制系統，實現了鏟斗軌跡自動控制，但由于其沒有實現位置閉環，鏟斗運動速度只能達到2米每分鐘，其誤差范圍在4％到15％。

以上現有技術均基于小型挖掘機平臺，其液壓系統均為具有出色可控性的負載獨立控制系統，對大型正流量系統挖掘機并不適用。正流量系統中工作臂的速度不僅依賴閥口開度還取決于負載壓力，復合動作時工作臂之間因為流量耦合存在著速度干擾，協調運動非常困難。

發明內容

因此，為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種挖掘機鏟斗軌跡自動控制裝置、方法和計算機可讀存儲介質。

為實現上述目的，本發明提供一種挖掘機的電控系統，包括控制器總成，傾角傳感器裝置，控制閥裝置；

其中，所述控制器總成與所述傾角傳感器裝置連接，接收來自所述傾角傳感器的信號；所述控制器總成與挖掘機手柄相連接，接收來自挖掘機手柄位移量信號，以確定挖掘機斗桿的控制閥閥芯的位移量，從而控制挖掘機斗桿移動；所述控制器總成與所述控制閥連接，用于向所述控制閥發送控制信號，以控制所述控制閥控制所述挖掘機的鏟斗油缸、斗桿油缸和動臂油缸移動；還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制閥裝置和所述控制器總成連接，所述位移傳感器監控所述控制閥系統的主閥芯的位移，并將位移信號反饋給所述控制器總成；

所述控制器總成還包括鏟斗軌跡自動控制裝置，鏟斗軌跡自動控制裝置與所述挖掘機手柄連接，所述鏟斗軌跡自動控制裝置能夠根據挖掘機的動臂和斗桿的姿態角速率的定量關系，以及所述挖掘機手柄的位移量信號來實現挖掘機鏟斗軌跡的直線軌跡自動控制。

進一步地，所述鏟斗軌跡自動控制裝置包括：

定量關系確定單元，用于根據挖掘機鏟斗位置和挖掘機鏟斗軌跡來確定挖掘機的動臂和斗桿的姿態角速率之間的定量關系；

斗桿控制單元，根據挖掘機操縱手柄的位移量，確定所述斗桿的控制閥閥芯的位移量，控制所述斗桿移動；

動臂姿態角速率確定單元，用于確定所述斗桿的姿態角速率，根據定量關系確定單元中確定的定量關系，確定所述動臂的姿態角速率；