CN102491177A - 可回转工程机械及其回转控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可回转工程机械及其回转控制方法与装置，用以解决现有技术中起重机在回转速度发生变化时的平稳性较低的问题。该方法包括：保存回转设置信息，所述回转设置信息中包含多个所述工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；在收到回转启动指令之后，根据所述工程机械当前的作业半径以及所述回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；按照所述当前目标回转切向加速度对所述工程机械的回转进行控制。采用本发明的技术方案，有助于避免回转附加动态弯矩对于整车平稳性的影响，提高了工程机械作业的安全性。

Description

可回转工程机械及其回转控制方法与装置

技术领域

本发明涉及工程机械控制技术领域，特别地涉及一种可回转工程机械及其回转控制方法与装置。

背景技术

起重机是一种常见的工程机械。对于各种起重机来说，通常具有支腿、回转体、吊臂，吊臂头部可通过钢丝绳连接重物实现吊装作业。如图1所示，图1是根据现有技术中的起重机的吊装及回转结构的简图。

图1中示出了起重机的支腿11、回转平台12、吊臂13、吊臂头14、连接在吊臂头与重物之间的吊绳15，并同时示出了吊重物16。在回转过程中，回转平台绕直线L转动，该线L垂直于回转平面并经过回转平台的回转中心O。

相关技术中，为了确保作业平稳，通常对于吊臂的最大回转速度加以控制。在实现本发明的过程中，发明人发现，回转速度的变化对于起重机的平稳性也有较大影响，当回转速度变化时，相关技术中的控制方式的控制效果不佳。

对于相关技术中，起重机在回转速度发生变化时的平稳性较低，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可回转工程机械及其回转控制方法与装置，以解决现有技术中起重机在回转速度发生变化时的平稳性较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种控制可回转工程机械回转的方法。

本发明的控制可回转工程机械回转的方法包括：保存回转设置信息，所述回转设置信息中包含多个所述工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；在收到回转启动指令之后，根据所述工程机械当前的作业半径以及所述回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；按照所述当前目标回转切向加速度对所述工程机械的回转进行控制。

进一步地，所述确定当前目标回转切向加速度的步骤包括：判断所述回转设置信息中是否包含所述工程机械当前的作业半径；若是，则将所述工程机械当前的作业半径在所述回转设置信息中对应的目标回转切向加速度作为所述当前目标回转切向加速度；否则，在所述回转设置信息中最接近所述工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为所述当前目标回转切向加速度。

进一步地，所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度根据如下方式得出：步骤A，根据[σ]≥A+B+C、C＝(M_y+M)/D、M＝F_a×f+F_a1×f₁、F_a＝(Q+Q₁)×J_m、F_a1＝Q₂×J_m确定J_m的一个最大取值，其中：[σ]表示预先设定的一个起重机作业半径下吊臂允许最大应力，A表示吊臂轴向应力，B表示吊臂变幅方向应力，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩，D表示吊臂各截面模数，f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度，Q表示重物质量，Q₁表示起重机在所述预先设定的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度，Q₂表示起重机在所述预先设定的作业半径下吊臂等效质量；步骤B，将步骤A中确定的J_m的一个最大取值作为所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的一个值；重复步骤A和步骤B，得出多个所述目标回转切向加速度的多个值。

进一步地，所述工程机械为起重机。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制可回转工程机械回转的装置。

本发明的控制可回转工程机械回转的装置包括：存储模块，用于保存回转设置信息，所述回转设置信息中包含多个所述工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；确定模块，用于在收到回转启动指令之后，根据所述工程机械当前的作业半径以及所述回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；控制模块，用于按照所述当前目标回转切向加速度对所述工程机械的回转进行控制。

进一步地，确定模块还用于：判断所述回转设置信息中是否包含所述工程机械当前的作业半径；若是，则将所述工程机械当前的作业半径在所述回转设置信息中对应的目标回转切向加速度作为所述当前目标回转切向加速度；否则，在所述回转设置信息中最接近所述工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为所述当前目标回转切向加速度。

进一步地，还包括计算模块，用于根据如下方式得出所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的值：步骤A，根据[σ]≥A+B+C、C＝(M_y+M)/D、M＝F_a×f+F_a1×f₁、F_a＝(Q+Q₁)×J_m、F_a1＝Q₂×J_m确定J_m的一个最大取值，其中：[σ]表示预先设定的一个起重机作业半径下吊臂允许最大应力，A表示吊臂轴向应力，B表示吊臂变幅方向应力，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩，D表示吊臂各截面模数，f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度，Q表示重物质量，Q₁表示起重机在所述预先设定的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度，Q₂表示起重机在所述预先设定的作业半径下吊臂等效质量；步骤B，将步骤A中确定的J_m的一个最大取值作为所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的一个值；重复步骤A和步骤B，得出多个所述目标回转切向加速度的多个值。

根据本发明的又一方面，提供了一种可回转工程机械，该可回转工程机械包含本发明的控制可回转工程机械回转的装置。

进一步地，所述可回转工程机械为起重机。

根据本发明的技术方案，通过设定工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度，保证了在作业过程中切向加速度不超出预设值，从而有助于避免回转附加动态弯矩对于整车平稳性的影响，提高了工程机械作业的安全性。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术中的起重机的吊装及回转结构的简图；

图2是根据本发明实施例的控制可回转工程机械回转的方法的主要步骤的示意图；

图3是根据本发明实施例的多个回转切向加速度的示意图；以及

图4是根据本发明实施例的控制可回转工程机械回转的装置的基本结构的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明实施例的控制可回转工程机械回转的方法的主要步骤的示意图，如图2所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S21：保存回转设置信息。这里的回转设置信息中包含多个工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度。

步骤S23：接收回转启动指令。

步骤S25：根据工程机械当前的作业半径以及回转设置信息确定当前目标回转切向加速度。

步骤S27：按照步骤S25中确定的当前目标回转切向加速度对工程机械的回转进行控制。

在步骤S21中，对于工程机械的多个作业半径，对应于其中的每个作业半径各保存了一个目标回转切向加速度。可以针对一个设定的时间值，保存该时间值对应的多个回转速度，形成图3所示的图线。图3是根据本发明实施例的多个回转切向加速度的示意图。图3中的每一条图线对应于一个切向加速度，图3中示出了加速度J_m1至J_m4。

如果工程机械的当前作业半径在设置的回转设置信息中，即可直接采用回转设置信息中当前作业半径所对应的回转切向加速度进行控制，否则可以在回转设置信息中最接近工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为当前目标回转切向加速度。例如设置了回转半径R1、R2、R3、和R4分别对应的目标回转切向加速度A1、A2、A3、和A4，当前回转半径R23满足R2＜R23＜R3，则R23对应的目标回转切向加速度为(A3-A2)×(R23-R2)/(R3-R2)+A2。

以下以起重机为例，对本实施例的技术方案作进一步说明。

在回转设置信息中，目标回转切向加速度的设置考虑了附加动态弯矩，以下加以说明。本实施例中结合国家标准GB/T3811-2008进行计算，在国家标准GB/T3811-2008中，吊臂整体稳定性计算公式为：

[σ]≥A+B+C…………(1)

其中：[σ]表示起重机在预设的一个作业半径下吊臂允许最大应力；A表示吊臂轴向应力；B表示吊臂变幅方向应力；C表示吊臂回转方向应力。

A和B可根据国家标准GB/T3811-2008中的公式进行计算，对于C，本实施例中增加了附加动态弯矩，即：

C＝(M_y+M)/D，

其中，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩；D表示吊臂各截面模数；M表示本实施例中给出的附加动态弯矩，计算公式如下：

M＝F_a×f+F_a1×f₁

其中：f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度；

F_a表示重物和等效质量在回转切向加速度的影响下所形成的切向力，计算公式如下：

F_a＝(Q+Q₁)×J_m

其中：Q表示重物质量；Q₁表示起重机在上述预设的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度；

F_a1表示起重机在上述预设的作业半径下吊臂等效质量在J_m的影响下所形成的切向力，计算公式如下：

F_a1＝Q₂×J_m

其中：Q₂表示起重机在上述预设的作业半径下吊臂等效质量。

这样，结合以上各式，就可以按(1)式确定起重机在预设的一个作业半径所对应的最大回转切向加速度，可将该最大回转切向加速度作为回转设置信息中对应于上述预设的一个作业半径的目标回转切向加速度。同样可以根据预设出的其他作业半径得到相应的目标回转切向加速度。以上的计算中可采用国际单位制，也可采用其他单位制。

本实施例中，起重机驾驶员所操作的用来控制回转速度的控制手柄所输出的电流可以直接用于控制油泵的排量，液压马达采用恒定排量的马达。在输出电流导致回转切向加速度大于回转设置信息中的回转切向加速度的情况下，按照回转设置信息中的回转切向加速度进行控制，否则仍按该输出电流控制。另外液压马达也可以根据电流进行控制，在这种情况下，控制手柄的输出电流信号的大小经处理之后同时用于控制油泵及马达的排量，可采用现有的容积调速的方式进行控制。

图4是根据本发明实施例的控制可回转工程机械回转的装置的基本结构的示意图。如图4所示，控制可回转工程机械回转的装置40主要包括存储模块41、确定模块42和控制模块43。其中存储模块41用于保存回转设置信息，回转设置信息中包含多个工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；确定模块42用于在收到回转启动指令之后，根据工程机械当前的作业半径以及回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；控制模块43用于按照当前目标回转切向加速度对工程机械的回转进行控制。

确定模块42还可用于判断回转设置信息中是否包含工程机械当前的作业半径；若是，则将工程机械当前的作业半径在回转设置信息中对应的目标回转切向加速度作为当前目标回转切向加速度；否则，在回转设置信息中最接近工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为当前目标回转切向加速度。

控制可回转工程机械回转的装置40还可以包括计算模块(图中未示出)，用于根据如下方式得出所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的值：步骤A，根据[σ]≥A+B+C、C＝(M_y+M)/D、M＝F_a×f+F_a1×f₁、F_a＝(Q+Q₁)×J_m、F_a1＝Q₂×J_m确定J_m的一个最大取值，其中：[σ]表示预先设定的一个起重机作业半径下吊臂允许最大应力，A表示吊臂轴向应力，B表示吊臂变幅方向应力，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩，D表示吊臂各截面模数，f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度，Q表示重物质量，Q₁表示起重机在所述预先设定的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度，Q₂表示起重机在所述预先设定的作业半径下吊臂等效质量；步骤B，将步骤A中确定的J_m的一个最大取值作为所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的一个值；重复步骤A和步骤B，得出多个所述目标回转切向加速度的多个值。

本实施例中的工程机械为可回转工程机械，其中包含有本实施例中的上述控制可回转工程机械回转的装置，该可回转工程机械可以是起重机。

根据本发明实施例的技术方案，通过设定工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度，保证了在作业过程中切向加速度不超出预设值，从而有助于避免回转附加动态弯矩对于整车平稳性的影响，提高了工程机械作业的安全性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种控制可回转工程机械回转的方法，其特征在于，包括：

保存回转设置信息，所述回转设置信息中包含多个所述工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；

在收到回转启动指令之后，根据所述工程机械当前的作业半径以及所述回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；

按照所述当前目标回转切向加速度对所述工程机械的回转进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前目标回转切向加速度的步骤包括：

判断所述回转设置信息中是否包含所述工程机械当前的作业半径；

若是，则将所述工程机械当前的作业半径在所述回转设置信息中对应的目标回转切向加速度作为所述当前目标回转切向加速度；

否则，在所述回转设置信息中最接近所述工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为所述当前目标回转切向加速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度根据如下方式得出：

步骤A，根据[σ]≥A+B+C、C＝(M_y+M)/D、M＝F_a×f+F_a1×f₁、F_a＝(Q+Q₁)×J_m、F_a1＝Q₂×J_m确定J_m的一个最大取值，其中：

[σ]表示预先设定的一个起重机作业半径下吊臂允许最大应力，A表示吊臂轴向应力，B表示吊臂变幅方向应力，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩，D表示吊臂各截面模数，f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度，Q表示重物质量，Q₁表示起重机在所述预先设定的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度，Q₂表示起重机在所述预先设定的作业半径下吊臂等效质量；

步骤B，将步骤A中确定的J_m的一个最大取值作为所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的一个值；

重复步骤A和步骤B，得出多个所述目标回转切向加速度的多个值。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述工程机械为起重机。

5.一种控制可回转工程机械回转的装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于保存回转设置信息，所述回转设置信息中包含多个所述工程机械的作业半径各自对应的目标回转切向加速度；

确定模块，用于在收到回转启动指令之后，根据所述工程机械当前的作业半径以及所述回转设置信息确定当前目标回转切向加速度；

控制模块，用于按照所述当前目标回转切向加速度对所述工程机械的回转进行控制。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块还用于：

判断所述回转设置信息中是否包含所述工程机械当前的作业半径；

若是，则将所述工程机械当前的作业半径在所述回转设置信息中对应的目标回转切向加速度作为所述当前目标回转切向加速度；

否则，在所述回转设置信息中最接近所述工程机械当前的作业半径的两个作业半径值构成的区间内，使用线性插值的方式确定一个回转切向加速度并作为所述当前目标回转切向加速度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，还包括计算模块，用于根据如下方式得出所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的值：

步骤A，根据[σ]≥A+B+C、C＝(M_y+M)/D、M＝F_a×f+F_a1×f₁、F_a＝(Q+Q₁)×J_m、F_a1＝Q₂×J_m确定J_m的一个最大取值，其中：

[σ]表示预先设定的一个起重机作业半径下吊臂允许最大应力，A表示吊臂轴向应力，B表示吊臂变幅方向应力，M_y表示国家标准GB/T3811-2008中给出的回转平面所承受的弯矩，D表示吊臂各截面模数，f表示吊臂在回转平面的挠度，f₁表示吊臂质心在回转平面的挠度，Q表示重物质量，Q₁表示起重机在所述预先设定的作业半径下除重物外在吊臂悬挂点所引起的等效质量，J_m表示回转切向加速度，Q₂表示起重机在所述预先设定的作业半径下吊臂等效质量；

步骤B，将步骤A中确定的J_m的一个最大取值作为所述回转设置信息中的所述目标回转切向加速度的一个值；

重复步骤A和步骤B，得出多个所述目标回转切向加速度的多个值。

8.一种可回转工程机械，其特征在于，包含权利要求5、6或7所述的控制可回转工程机械回转的装置。

9.根据权利要求8所述的可回转工程机械，其特征在于，所述可回转工程机械为起重机。

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