[发明专利]消防车工作平台的自动调平控制系统、消防车及调平方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种消防车工作平台的自动调平控制系统、消防车及调平方法。

背景技术

消防车，例如登高平台消防车，通常包括车体、臂架、曲臂和工作平台等部分。工作平台位于登高消防车的曲臂端部，用来载物或载人的工作斗（或称吊篮），通过臂架的变幅、回转、伸缩和曲臂的展和收，实现工作平台的举升和下降。理论上，在此过程中必须保证工作平台始终处于水平状态，这样才可以保证工作人员的人身安全。但在实际操作过程中，由于运动传递的滞后和振动干扰等因素，工作平台必然存在一定的倾斜。登高平台消防车在使用过程中，工作平台的倾斜角度在一定范围内，可以认为工作平台是水平的。当倾斜的角度大于某个值，则由控制装置打开液压阀的开关，控制调平油缸的伸或缩，以实现工作平台的自动调平。

现有的消防车工作平台的自动调平控制系统如图1A和图1B所示，安装于工作平台9上的角度传感器2（3为冗余）用来感知工作平台9的水平状态，控制装置1检测传感器2的读取数值u(t)，并与初始水平设定值a（可以设定a=0）进行比较，记两者差值为e(t)=u(t)-a；用e(t)与调平动作设定值b(b>0)进行比较。

当e(t)＞b时，此时工作平台9呈现滞后状态（传感器2的水平高度低于传感器3的水平位置），控制装置1发出调平指令，控制电液比例阀4的开启，液压系统供油，推动调平油缸7、8动作，进而驱动调平机构12动作，使得工作平台9绕铰接轴10按逆时针方向旋转，使得工作平台9趋于水平状态，从而实现自动调平的功能；当e(t)＜-b时，此时工作平台9呈现超前状态（传感器2的水平高度高于传感器3的水平位置），控制装置1发出调平指令，控制电液比例阀4的开启，液压系统供油，推动调平油缸7、8动作，进而驱动调平机构12动作，使得工作平台9绕铰接轴10按顺时针方向旋转，使得工作平台9趋于水平状态，从而实现自动调平的功能。

现有的消防车工作平台的自动调平控制系统具有如下的不足之处：

1、在处理自动调平时，大多不区分工作平台是处于举升还是下降状态，而是按照统一的方式进行自动调平，但工作平台在举升和下降时的受力和所承受的载荷是不同的，因此单一的模型很难同时满足举升和下降这两个工况时的自动调平。通常是举升（或下降）时调平效果好，而下降（或举升）时调平效果不好。

2、工作平台在调平过程中，有时会出现振荡现象。即工作平台9频繁地在超前和滞后状态之间切换（频发地过0°位置）。目前现有的解决技术是设定调平截止区，即设定调平动作值b，当工作平台1的倾斜程度小于b时，则认为工作平台1是水平的，不进行自动调平。理论上，这种方法是可以解决振荡问题，但实际使用中b的取值很难定准。b取值过小（截止区过窄），由于机械动作的惯性，工作平台1很容易越过截止区，从超前（或滞后）状态越过水平位置（0°）变成滞后（或超前）状态。b取值过大（截止区过宽），则会造成工作平台1的倾斜程度加剧。

3、臂架的变幅和曲臂的旋转运动会造出工作平台倾斜角角速度的变化，而倾斜角加速度的显著变化会造出调平过程的抖动或振荡。而现有调平技术绝大多数是基于水平角度状态监测的，并没有考虑角加速度变化的影响，即便考虑到了，也是采用对水平角度的二次求导来推算角加速度的，这个方法在理论上是可行的，但实际运用中，会存在累计误差，实际效果并不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种消防车工作平台的自动调平控制系统，引入水平面的倾斜角度和角加速度的反馈。

一种消防车工作平台的自动调平控制系统，包括：控制装置、水平角度传感器、角加速度传感器和调平执行机构；所述控制装置分别与所述水平角度传感器和所述角加速度传感器电连接；所述水平角度传感器设置在消防车工作平台上，采集消防车工作平台相对于水平面的倾斜角度并发送到所述控制装置；所述角加速度传感器设置在曲臂上，采集曲臂的旋转角加速度并发送到所述控制装置；所述控制装置根据消防车工作平台相对于水平面的倾斜角度和曲臂的旋转角加速度生成控制信号，并且将所述控制信号发送到所述调平执行机构，控制所述调平执行机构完成消防车工作平台的调平操作。

根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述调平执行机构包括：电液比例阀、调平油缸；所述调平油缸的两端分别与曲臂和工作平台铰接；所述电液比例阀根据所述控制装置发送的控制信号，通过控制流经所述电液比例阀的液压油的压力和流量，控制所述调平油缸伸缩；其中，所述控制信号为电压信号。