[发明专利]控制器、多节臂架设备的控制系统和方法、工程机械设备

说明书

技术领域

本发明涉及机械控制领域，具体而言，涉及一种控制器、一种多节臂架设备的控制系统和方法、一种工程机械设备。

背景技术

在相关技术中，混凝土泵车通过遥控器操作单节臂架动作时，主要的控制方式是根据遥控器手柄开度，控制器向操作臂的多路阀电比例阀输出一定大小的电流，通过调整臂架多路阀开度，使臂架泵油液推动操作臂油缸活塞使臂架产生绕定点转动的动作。因为臂架结构限制，油缸匀速运动时，臂架展开或者收回的速度并不匀速而是有较大的速度变化。采用上述的控制方法，会引起臂架速度忽快忽慢无法控制，且会引起臂架运动过程中的大幅振动。

更为先进一些的是，通过计算臂架连杆机构几何关系，向臂架多路阀电比例阀输出变化的电流，油缸变速运动来保证臂架绕定点匀速转动。该种方式的主要缺陷在于，不同尺寸臂架就需要一次重新的计算设定，过于繁琐。而且一旦泵车连杆机构出现了一点尺寸上的偏差，就无法形成平稳运动，甚至可能起到反作用。

因此，需要一种新的多节臂架设备的控制技术，可以避免臂架在启动和停止操作时的振动，并保持操作臂架的匀速运动和非操作臂架的稳定性。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的多节臂架设备的控制技术，可以避免臂架在启动和停止操作时的振动，并保持操作臂架的匀速运动和非操作臂架的稳定性。

有鉴于此，本发明提出了一种控制器，用于多节臂架设备的控制系统，包括：状态判断单元，接收来自操作装置的操作命令，并判断所述操作命令对应的操作臂架的实时操作状态为运动状态或静止状态；命令判断单元，判断所述操作命令是否将使得所述操作臂架的所述实时操作状态发生改变；信号生成单元，在所述命令判断单元的判断结果为是的情况下，若所述实时操作状态为静止状态，则生成启动信号，若所述实时操作状态为运动状态，则生成停止信号；信号发送单元，将来自所述信号生成单元的所述启动信号或所述停止信号，发送至与所述操作臂架对应的电比例阀；角度检测单元，在所述操作臂架的臂架数目小于所述多节臂架设备的臂架总数目的情况下，获取其它的非操作臂架的运动角度；以及微调单元，在所述非操作臂架的运动角度达到预设的角度阈值的情况下，向所述非操作臂架对应的电比例阀发送微调信号，使所述运动角度低于所述角度阈值。

在该技术方案中，在臂架启动和停止的过程中，由于其状态在运动与停止之间发生变化，若变化过快，则容易造成臂架的振动，影响工作的精准性和工作效率。而通过在臂架启动或停止时，控制对应的电比例阀输出的电流，便可以使得在启动时，不马上输出大电流，在停止时，不马上停止电流输出，避免了臂架的振动。同时，除了对操作臂架进行控制外，对于非操作臂架，也要尽可能地使其不进行任何动作，从而保证对操作臂架的操作更为精准。这里通过对非操作臂架与相邻的臂架之间的角度变化，来检测其是否发生运动以及运动情况。

在上述技术方案中，优选地，所述启动信号或所述停止信号中包括变化比例信号，所述变化比例信号使得所述电比例阀输出的控制电流按照预设比例进行变化。在该技术方案中，通过使用变化比例信号，使得在启动信号的作用下，电比例阀按照一定比例、由小变大地将电流输出至液压油缸，从而使臂架能够平稳启动，避免发生振动，同时使得在停止信号的作用下，电比例阀按照一定比例、由大变小地将电流输出至液压油缸，从而使臂架能够平稳停止，避免发生振动。

这里的变化比例信号包含使用的比例数值，且比例数值与臂架的重量、油缸的负载能力、油缸对电流的敏感程度等相关，可以按照一定的公式，在每次进行实时计算，以求精确，也可以根据臂架、油缸等的型号采用固定值。

在上述技术方案中，优选地，还包括：姿态检测单元，实时获取所述操作臂架的运动速度，若所述运动速度在预设时间间隔内的变化量达到预设的变化量阈值，则发出调节命令；校正单元，接收来自所述姿态检测单元的所述调节命令，并根据所述调节命令向所述操作臂架对应的电比例阀发送校正信号，使所述变化量低于所述变化量阈值。在该技术方案中，通过对操作臂架的运动速度进行检测，保证操作臂架的运动速度的变化量在一定范围内，当发生运动速度变化较大的情况时，通过输出校正电流，如速度过快时，降低输出电流，速度过慢时，提升输出电流，从而使臂架尽量保持匀速运动。

在上述技术方案中，优选地，所述姿态检测单元和所述角度检测单元分别包括：角速度传感器和/或倾角传感器。在该技术方案中，在测量运动速度时，即为角速度，可以用角速度传感器直接进行测量，也可以用倾角传感器测量得到实时角度后，进一步计算得到角速度。