專利名稱：臂架的振動控制裝置、系統(tǒng)及具有臂架的工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
臂架的振動控制裝置、系統(tǒng)及具有臂架的工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體地，涉及一種臂架的振動控制裝置、一種臂架的振動控制系統(tǒng)、以及具有臂架的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
[0002]具有臂架結(jié)構(gòu)的工程機(jī)械是一種常用的機(jī)械設(shè)備，其臂架的使用壽命和維護(hù)成本不僅受限于生產(chǎn)、制造質(zhì)量，更嚴(yán)重的受限于工作強(qiáng)度和所受振動。尤其是工作時的振動， 會給臂架帶來持續(xù)性的影響，降低臂架的機(jī)械性能，降低臂架的疲勞壽命，且這種損害不易發(fā)現(xiàn)。嚴(yán)重時影響使用質(zhì)量，甚至危及施工安全。因此，在此類具有臂架結(jié)構(gòu)的工程機(jī)械的使用中，對臂架的振動控制至關(guān)重要。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中有涉及臂架的振動控制裝置，但或因控制時間長，或因控制精度差，難以滿足工程要求。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種工作穩(wěn)定，控制更加精確的臂架的振動控制裝置、臂架的振動控制系統(tǒng)、以及具有臂架的工程機(jī)械，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。[0005]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種臂架的振動控制裝置，臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，振動控制裝置與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，振動控制裝置包括依次連接的以下單元實(shí)時接收表示至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元；包括存儲有臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫、根據(jù)自信號接收單元接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號從動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元；根據(jù)接收自信號處理單元的臂節(jié)控制參數(shù)輸出至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元。進(jìn)一步地，信號接收單元與信號處理單元之間還連接有如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動收斂，則信號處理單元按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相同的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動發(fā)散，則信號處理單元按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相反的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的振動收斂判斷單元。[0007]進(jìn)一步地，信號接收單元與信號處理單元之間還連接有預(yù)先設(shè)置表征臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至信號處理單元的閾值比較單元。[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，提供了一種臂架的振動控制系統(tǒng)，臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，振動控制系統(tǒng)包括實(shí)時監(jiān)測至少一段臂節(jié)的狀態(tài)、并輸出表示至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號的狀態(tài)監(jiān)測裝置；以及振動控制裝置，該振動控制裝置與狀態(tài)監(jiān)測裝置和至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，包括依次連接的以下單元接收表示至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并將臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元；包括存儲有臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫、根據(jù)自信號接收單元接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號從動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元；根據(jù)接收自信號處理單元的臂節(jié)控制參數(shù)輸出至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元。[0009]進(jìn)一步地，信號接收單元與信號處理單元之間還連接有如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動收斂，則信號處理單元按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相同的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動發(fā)散，則信號處理單元按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相反的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的振動收斂判斷單元。[0010]進(jìn)一步地，信號接收單元與信號處理單元之間還連接有預(yù)先設(shè)置表征臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至信號處理單元的閾值比較單元。[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，還提供了一種具有臂架的工程機(jī)械，臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，工程機(jī)械還包括上述的臂架的振動控制系統(tǒng)，該振動控制系統(tǒng)中的振動控制裝置與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接。[0012]采用本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置以及振動控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對一段或多段臂節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，精確反映臂架的當(dāng)前整體振動情況。并且由于還建立了存儲有臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，所述動態(tài)特性參數(shù)可以是實(shí)驗(yàn)測定的經(jīng)驗(yàn)值，由于實(shí)驗(yàn)是模擬工況條件進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果排除了環(huán)境等其他因素的影響，獲得的動態(tài)特性參數(shù)值不存在偏差，因此通過實(shí)驗(yàn)得到的動態(tài)特性參數(shù)能夠使臂節(jié)控制信 號的計(jì)算得到的結(jié)果更精確，并且利用由實(shí)驗(yàn)測定的經(jīng)驗(yàn)值參與臂節(jié)控制信號的計(jì)算也能夠使計(jì)算更加迅速，從而提高整個振動控制過程的速度。所述動態(tài)特性參數(shù)也可以是根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定的參數(shù)值，而根據(jù)實(shí)際使用工況來設(shè)定動態(tài)特性參數(shù)，也能減小計(jì)算得到的臂節(jié)控制參數(shù)的偏差，使振動控制過程更結(jié)合具體工況，使振動控制效果更加突出。因此，通過將實(shí)時監(jiān)控結(jié)果與動態(tài)特性參數(shù)結(jié)合產(chǎn)生的臂節(jié)控制信號更加精確，能夠更精確地對臂節(jié)的振動進(jìn)行控制。[0013]本實(shí)用新型提供的具有臂架的工程機(jī)械由于包括上述的臂架的振動控制系統(tǒng)，使得對其臂架的控制更加精確，工作更加穩(wěn)定。[0014]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


[0015]附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中[0016]圖I示出了臂架的結(jié)構(gòu)圖；[0017]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制裝置的一個實(shí)施方式框圖；[0018]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制裝置的一個實(shí)施方式框圖；[0019]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制系統(tǒng)的一個實(shí)施方式框圖；[0020]圖5為圖4所示的振動控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式框圖；[0021]圖6示出了通過實(shí)驗(yàn)測定動態(tài)特性參數(shù)時的振動收斂過程示意圖；以及[0022]圖7是使用本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置的振動控制效果時間歷程圖。[0023]附圖標(biāo)記說明[0024]I轉(zhuǎn)臺10臂架201第一臂節(jié)202第二臂節(jié)203第三臂節(jié)[0026]204第四臂節(jié)205第五臂節(jié)301第一臂節(jié)油缸[0027]302第二臂節(jié)油缸303第三臂節(jié)油缸304第四臂節(jié)油缸[0028]305第五臂節(jié)油缸401第一傳感器組402第二傳感器組[0029]403第三傳感器組404第四傳感器組405第五傳感器組。
具體實(shí)施方式
[0030]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。[0031]工程機(jī)械的臂架可通過臂節(jié)的伸展來延伸作業(yè)面，可以用于不適合人員進(jìn)入的施工區(qū)域。為擴(kuò)展施工使用面積、以及便于操作和移動，通常在臂架底部設(shè)置與臂架連接的轉(zhuǎn)臺。所述臂架通常由3-6段臂節(jié)組成，各臂節(jié)順次連接(例如，鉸接)，每段臂節(jié)設(shè)置有臂節(jié)油缸，通過控制與每段臂節(jié)對應(yīng)的臂節(jié)油缸的伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作，工程機(jī)械的臂架及臂節(jié)控制原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。本實(shí)用新型以5段臂節(jié)為例，用于說明本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置、系統(tǒng)以及具有臂架的工程機(jī)械，需要注意的是，并不表示本實(shí)用新型只適用于具有5段臂節(jié)的臂架。[0032]圖I示出了臂架的結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，臂架10連接轉(zhuǎn)臺I、臂架10包括第一臂節(jié)201、第二臂節(jié)202、第三臂節(jié)203、第四臂節(jié)204、第五臂節(jié)205、第一臂節(jié)油缸301、第二臂節(jié)油缸302、第三臂節(jié)油缸303、第四臂節(jié)油缸304、以及第五臂節(jié)油缸305。上述結(jié)構(gòu)中，臂架由5段臂節(jié)組成，各段臂節(jié)順次連接。[0033]下面參考圖2對本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置120進(jìn)行說明。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制裝置120的一個實(shí)施方式框圖。如圖2所示，一種臂架的振動控制裝置120，所述臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段所述臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制所述臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，所述振動控制裝置120與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，其特征在于，所述振動控制裝置120包括依次連接的以下單元實(shí)時接收表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送所述臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元122 ； 包括存儲有所述臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128、根據(jù)接收自所述信號接收單元122的臂節(jié)狀態(tài)信號從所述動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、 通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送所述臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元124 ;根據(jù)接收自所述信號處理單元124的臂節(jié)控制參數(shù)輸出所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元126。[0034]采用本實(shí)用新型提供的振動控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對臂架的一段或多段臂節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以根據(jù)當(dāng)前一段或多段臂節(jié)的實(shí)際振動情況提取預(yù)先存儲或設(shè)定的對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)，并通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)以生成對所述一段或多段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號，使對整個臂架的振動控制更為精確。[0035]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制裝置的一個實(shí)施方式框圖。如圖3 所示，優(yōu)選地，振動控制裝置120中還包括振動收斂判斷單元130連接在信號接收單元122 與信號處理單元124之間，對臂架進(jìn)行振動收斂判斷，即對振動效果進(jìn)行評價(jià)；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動收斂(例如，振動減小)，則信號處理單元(124)按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相同的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動發(fā)散(例如，振動放大)，則信號處理單元(124)按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相反的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。通過反饋，從狀態(tài)監(jiān)測裝置100 實(shí)時獲取振動狀態(tài)信號，振動控制裝置120可以進(jìn)行振動的收斂判斷，實(shí)現(xiàn)對整個臂架的振動向減小方向的控制，并不斷優(yōu)化調(diào)整效果，使振動控制更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。此外，為了增強(qiáng)振動控制的可控性，振動控制裝置120中還包括連接在信號接收單元122與信號處理單元 124之間的閾值比較單元132，預(yù)先設(shè)置表征臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至信號處理單元124的。閾值比較單元132可以預(yù)先設(shè)置振動烈度的烈度門限值(或閾值)?？梢栽趯?shí)時控制條件下，在每個采樣循環(huán)內(nèi)對采集到的臂節(jié)的狀態(tài)信號進(jìn)行在線時域和頻域分析，生成振動烈度值，來評價(jià)臂架的整體振動烈度。[0036]本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在信號處理單元124中建立了臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128,該動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中存儲有臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù),所述動態(tài)特性參數(shù)可以是根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定的經(jīng)驗(yàn)值，也可以是根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定的參數(shù)值，所述動態(tài)特性參數(shù)可以以數(shù)據(jù)表的形式存儲在動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中，由于實(shí)驗(yàn)是模擬工況條件進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果排除了環(huán)境等其他因素的影響，獲得的動態(tài)特性參數(shù)值不存在偏差，因此通過實(shí)驗(yàn)得到的動態(tài)特性參數(shù)能夠使臂節(jié)控制信號的計(jì)算得到的結(jié)果更精確，并且利用由實(shí)驗(yàn)測定的經(jīng)驗(yàn)值參與臂節(jié)控制信號的計(jì)算也能夠使計(jì)算更加迅速，從而提高整個振動控制過程的速度。所述動態(tài)特性參數(shù)也可以是根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定的參數(shù)值，而根據(jù)實(shí)際使用工況來設(shè)定動態(tài)特性參數(shù)，也能減小計(jì)算得到的臂節(jié)控制參數(shù)的偏差，使振動控制過程更結(jié)合·具體工況，使振動控制效果更加突出。本實(shí)用新型通過對臂節(jié)實(shí)時監(jiān)控得到的臂節(jié)狀態(tài)信號和動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)，以產(chǎn)生臂節(jié)控制信號。通過將產(chǎn)生的臂節(jié)控制信號輸出到與臂節(jié)對應(yīng)的臂節(jié)油缸，可以控制臂節(jié)油缸的伸長或收縮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對臂節(jié)的振動進(jìn)行精確控制。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的振動控制裝置120的信號接收單元122用于實(shí)時接收表示各段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號，通過各段臂節(jié)的臂節(jié)狀態(tài)信號以及對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算各段臂節(jié)的臂節(jié)控制參數(shù)，由此輸出各段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號，以實(shí)現(xiàn)對整個臂架的整體振動控制，進(jìn)一步提高振動控制的快速性、準(zhǔn)確性。[0037]在上述實(shí)施方式中，實(shí)時接收的表示至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號可以由一個或多個傳感器組提供，優(yōu)選為通過在臂架上設(shè)置多個傳感器組來實(shí)現(xiàn)。以圖I中的臂架為例，如圖I所示，5個傳感器組(401、402、403、404、405)可以被分別設(shè)置于臂架的第一臂節(jié)201、第二臂節(jié)202、第三臂節(jié)203、第四臂節(jié)204、第五臂節(jié)205上，用來對上述各個臂節(jié)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。作為舉例，每個傳感器組可以被設(shè)置在每一臂節(jié)的遠(yuǎn)端靠近鉸點(diǎn)處。每個傳感器組中可包括振動傳感器和姿態(tài)傳感器，產(chǎn)生的狀態(tài)信號可包括振動信號和姿態(tài)信號。振動傳感器可以是常用的速度傳感器或加速度傳感器，在每個傳感器組中的振動傳感器數(shù)量可以是兩個，并且相互正交設(shè)置。而姿態(tài)傳感器可以是角度傳感器。[0038]根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，所述臂節(jié)狀態(tài)信號至少包括臂節(jié)振動信號和臂節(jié)姿態(tài)信號，所述動態(tài)特性參數(shù)是根據(jù)所述臂節(jié)狀態(tài)信號中的臂節(jié)姿態(tài)信號來提取的。[0039]根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，所述信號處理單元124用于根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號從所述動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)。信號處理單元124根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)，信號處理單元124中存儲有自尋優(yōu)振動控制算法，該算法表示為i(t) =f (SI (t), . . . , Sn (t) , C (t));其中，i (t)為所述臂節(jié)控制參數(shù)，SI (t), . . . , Sn (t) 為所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)振動信號，C (t)為與所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)姿態(tài)信號對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)。[0040]以上述具有5段臂節(jié)的臂架為例，該算法表示為i (t)=f (SI (t)，S2 (t)，S3 (t)，S4 (t)，S5 (t)，C (t))，其中i (t)為信號處理單元124計(jì)算出的臂節(jié)控制參數(shù)(例如，控制向量)，f表示參數(shù)SI (t)-S5 (t)，C (t)與i (t)的映射關(guān)系，SI (t)-S5 (t) 分別為臂架上的第一傳感器組至第五傳感器組(401、402、403、404、405)輸出的臂節(jié)振動信號，C (t)為從臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中與所述5段臂節(jié)的臂節(jié)姿態(tài)信號對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)。[0041]以下對根據(jù)本實(shí)用新型的振動控制裝置的工作過程進(jìn)行說明。首先進(jìn)行初始化設(shè)置。例如，在初始化設(shè)置時，可以預(yù)先設(shè)置表征所述臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值。然后， 在實(shí)時控制條件下，采集臂節(jié)的臂節(jié)狀態(tài)信號，并對接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號進(jìn)行在線時域和頻域 分析，生成振動烈度值，以確定臂架的整體振動烈度。對當(dāng)前臂架的整體振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前振動烈度值小于設(shè)定的烈度門限值，則可以選擇結(jié)束控制過程或者繼續(xù)對臂節(jié)的狀態(tài)信號進(jìn)行采集；而如果當(dāng)前振動烈度值大于設(shè)定的烈度門限值，則從動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中提取動態(tài)特性參數(shù)并根據(jù)控制策略i (t) =f (SI (t)，S2 (t)，S3 (t)，S4 (t)，S5 (t)，C (t))，計(jì)算并輸出控制向量i (t)，通過控制向量i (t)對所述臂節(jié)進(jìn)行振動控制(例如向振動減小的方向或向振動放大的方向)。接著對受控后的臂架的整體振動進(jìn)行振動收斂判斷，其中，如果判斷振動收斂(例如，振動減小)， 則振動控制單元繼續(xù)對控制參數(shù)進(jìn)行正向?qū)?yōu)(正向就是與當(dāng)前的控制參數(shù)的調(diào)整方向相同，即，如果當(dāng)前的控制參數(shù)小于之前的控制參數(shù)時振動減小，那么使控制參數(shù)減小的方向?yàn)檎?；如果?dāng)前的控制參數(shù)大于之前的控制參數(shù)時振動減小，那么使控制參數(shù)增大的方向?yàn)檎?;如果判斷振動發(fā)散(例如，振動放大)，則振動控制單元對控制參數(shù)進(jìn)行反向?qū)?yōu) (反向就是與當(dāng)前的參數(shù)的調(diào)整方向相反，即，如果當(dāng)前的控制參數(shù)小于之前的控制參數(shù)時振動放大，那么使控制參數(shù)增大的方向?yàn)榉聪?；如果?dāng)前的控制參數(shù)大于之前的控制參數(shù)時振動放大，那么使控制參數(shù)減小的方向?yàn)榉聪?。需要說明的是，本實(shí)施方式中使用增大或減小僅僅是出于解釋說明目的，本實(shí)用新型公開的上述過程能夠適用相反或相對應(yīng)的所有可能的運(yùn)算方式，例如，指數(shù)運(yùn)算與對數(shù)運(yùn)算、正弦與余弦、取整與取余等等。整個控制過程持續(xù)到臂架整體振動烈度小于預(yù)先設(shè)定的門限值為止，結(jié)束此次臂架的振動控制。通過上述過程，能夠?qū)崿F(xiàn)振動的控制，使振動向減小方向準(zhǔn)確控制。同時，通過將分析得出的振動烈度與預(yù)先設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，工程人員可以根據(jù)工程實(shí)際情況以及設(shè)備情況，通過對烈度門限值進(jìn)行設(shè)置來實(shí)現(xiàn)對振動控制過程的控制。因此，本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置不僅能夠快速準(zhǔn)確地對臂架的振動進(jìn)行控制，而且可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行控制設(shè)定，具有很好的實(shí)用性和推廣價(jià)值。[0042]根據(jù)發(fā)明人在針對實(shí)際工況下的臂架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試得到，理想工況下本臂架的振動控制裝置可以使得臂架整體振動同時消減90%以上。圖7是使用本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置的振動控制效果時間歷程圖。其中，在圖7中位于中部波形為開啟本臂架的振動控制裝置時的振動波形，兩端部分為未開啟本臂架的振動控制裝置時的振動波形。如圖7所示，橫軸為時間(單位為S)，縱軸為能夠從一個方面反映臂架振動情況的臂架末端位移量(單位為mm)。對于試驗(yàn)用5臂節(jié)工程機(jī)械來說，水平姿態(tài)下其一階諧振頻率為 0.33Hz。諧振頻率下的振動控制最能說明該臂架的振動控制裝置的有效性。從圖7所示的振動控制效果時間歷程圖中可以看出，開啟本臂架的振動控制裝置后臂架振動收斂在90% 以上。[0043]下面參考圖6對實(shí)驗(yàn)?zāi)M測定動態(tài)特性參數(shù)的過程進(jìn)行說明。圖6示出了通過實(shí)驗(yàn)測定動態(tài)特性參數(shù)時的振動收斂過程示意圖。圖6中，縱軸表示單位化振幅，橫軸為時間軸(單位S)。實(shí)驗(yàn)測定動態(tài)特性參數(shù)可以在模擬實(shí)際工況的情況下進(jìn)行。通過模擬實(shí)際工況，獲得臂節(jié)的狀態(tài)信號(如，振動幅度、振動頻率、臂節(jié)姿態(tài)等)；將獲得到的狀態(tài)信號引入上述自尋優(yōu)振動控制算法i (t)=f (SI (t),...,Sn (t)，C (t))并設(shè)置參數(shù)C (t) 的值；計(jì)算得到臂節(jié)控制參數(shù)i (t)并利用該臂節(jié)控制參數(shù)i (t)對臂節(jié)進(jìn)行控制；然后對受控后臂節(jié)的振動情況進(jìn)行判斷，如果判斷振動收斂(例如，振動減小)，則記錄當(dāng)前參數(shù) C (t)的值并繼續(xù)對控制參數(shù)進(jìn)行正向?qū)?yōu)(正向就是與當(dāng)前的控制參數(shù)的調(diào)整方向相同)； 如果判斷振動發(fā)散(例如，振動放大)，則對控制參數(shù)進(jìn)行反向?qū)?yōu)(反向就是與當(dāng)前的參數(shù)的調(diào)整方向相反)；繼續(xù)上述過程，直到振動收斂到目標(biāo)范圍，同時將此時的參數(shù)C (t)的值作為動態(tài)特性參數(shù)值存入動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128。通過實(shí)驗(yàn)可以看出，振動收斂的時間與初始設(shè)置的參數(shù)C (t)有關(guān)，并且如果初始參數(shù)C (t)根據(jù)動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128 來設(shè)置，會極大地提高收斂速度。例如，在關(guān)注頻段內(nèi)的某一離散頻率點(diǎn)(如，諧振頻率點(diǎn)) 處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確定當(dāng)前姿態(tài)該頻率點(diǎn)處臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)。如設(shè)置C (t)初始值取值 (O. 52mm/mA，-46. 8° )，其中O. 52mm/mA為臂節(jié)的輸出穩(wěn)態(tài)幅值/輸入穩(wěn)態(tài)幅值，-46. 8°為臂節(jié)的輸出信號(如，振動信號)相對輸入信號(如，臂節(jié)控制信號)的滯后相位角度，通過對受控后臂節(jié)的振動情況進(jìn)行收斂判斷，通過上述的自尋優(yōu)振動控制算法，經(jīng)過實(shí)時的調(diào)整和反饋，振動會自動收斂到目標(biāo)范圍，最終得到動態(tài)特性參數(shù)C (t)的一組最優(yōu)值(O. 67mm/ mA，-43.4° )。[0044]采用本實(shí)用新型提供的振動控制裝置120，能夠?qū)崿F(xiàn)對臂架的一段或多段臂節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以根據(jù)當(dāng)前一段或多段臂節(jié)的實(shí)際振動情況提取預(yù)先存儲或設(shè)定的對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)，并通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)以生成對所述一段或多段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號，使對整個臂架的振動控制更為快速、精確。[0045]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制系統(tǒng)的一個實(shí)施方式框圖。圖4中示出的振動控制系統(tǒng)中包括圖2示出的振動控制裝置120，具體地，該振動控制系統(tǒng)包括 實(shí)時監(jiān)測至少一段臂節(jié)的狀態(tài)、并輸出表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號的狀態(tài)監(jiān)測裝置100 ;以及振動控制裝置120，該振動控制裝置120與所述狀態(tài)監(jiān)測裝置100和所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，所述振動控制裝置120包括依次連接的以下單元接收表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送所述臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元122 ;包括存儲有所述臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128、根據(jù)接收自所述信號接收單元122的臂節(jié)狀態(tài)信號從所述動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送所述臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元124 ;根據(jù)接收自所述信號處理單元124的臂節(jié)控制參數(shù)輸出所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元126。臂節(jié)油缸可以根據(jù)臂節(jié)控制信號伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作以達(dá)到減小臂架振動的目的。[0046]采用本實(shí)用新型提供的振動控制裝置120，能夠?qū)崿F(xiàn)對臂架的一段或多段臂節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以根據(jù)當(dāng)前一段或多段臂節(jié)的實(shí)際振動情況提取預(yù)先存儲或設(shè)定的對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)，并通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)以生成對所述一段或多段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號，使對整個臂架的振動控制更為快速、精確。[0047]以下參考圖5對根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5為圖 4所示的振動控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述振動控制系統(tǒng)還包括信號預(yù)處理裝置110， 連接在狀態(tài)監(jiān)測裝置100與振動控制裝置120之間，用于對狀態(tài)監(jiān)測裝置100的狀態(tài)信號進(jìn)行放大、濾波等處理，然后將處理后的信號輸出至振動控制裝置120 ;信號調(diào)理裝置，連接在振動控制裝置120與臂節(jié)油缸之間，用于對振動控制裝置120輸出的信號i(t)進(jìn)行功率放大等處理，然后向各臂節(jié)的臂節(jié)油缸輸出模擬控制向量I(t);此外，還可對振動控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，具體實(shí)現(xiàn)方式可以是振動控制裝置120中還包括振動收斂判斷單元130連接在信號接收單元122與信號處理單元124之間，對臂架進(jìn)行振動收斂判斷，即對振動效果進(jìn)行評價(jià)；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動收斂(例如，振動減小)，則信號處理單元(124)按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相同的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；如果接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號表明該臂節(jié)振動發(fā)散(例如，振動放大)，則信號處理單元(124)按照與當(dāng)前的臂節(jié)控制參數(shù)的調(diào)整方向相反的方向?qū)Ρ酃?jié)控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。 通過反饋，從狀態(tài)監(jiān)測裝置100實(shí)時獲取振動狀態(tài)信號，振動控制裝置120可以進(jìn)行振動的收斂判斷，實(shí)現(xiàn)對整個臂架的振動向減小方向的控制，并不斷優(yōu)化調(diào)整效果，使振動控制更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。[0048]此外，為了增強(qiáng)振動控制的可控性，振動控制裝置120中還包括連接在信號接收單元122與信號處理單元124之間的閾值比較單元132，預(yù)先設(shè)置表征臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至信號處理單元124的。閾值比較單元132可以預(yù)先設(shè)置振動烈度的烈度門限值(或閾值)。可以在實(shí)時控制條件下，在每個采樣循環(huán)內(nèi)對采集到的臂節(jié)的狀態(tài)信號進(jìn)行在線時域和頻域分析，生成振動烈度值，來評價(jià)臂架的整體振動烈度。以5段臂節(jié)為例，對當(dāng)前臂架的整體振動烈度值與振動烈度閾值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前振動烈度值小于設(shè)定的烈度門限值，則可以選擇結(jié)束控制過程或者繼續(xù)對臂節(jié)的狀態(tài)信號進(jìn)行采集；而如果當(dāng)前振動烈度值大于設(shè)定的烈度門限值，則從動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫128中提取動態(tài)特性參數(shù)并根據(jù)控制策略i (t)=f (SI (t)，S2 (t)，S3 (t)，S4 (t)，S5 (t)，C (t))，計(jì)算并放大輸出模擬控制向量I (t)。優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的臂架的振動控制系統(tǒng)的信號調(diào)理裝置輸出的模擬控制向量I (t)為0mA-2000mA?？梢杂烧駝邮諗颗袛鄦卧?30對受控后的臂架整體振動進(jìn)行振動收斂判斷，如果振動收斂， 就繼續(xù)對控制參數(shù)進(jìn)行正向自尋優(yōu)；如果振動發(fā)散，就對控制參數(shù)進(jìn)行反向自尋優(yōu)，整個控制過程持續(xù)到臂架整體振動烈度小于門限值為止，系統(tǒng)結(jié)束此次臂架主動振動控制。通過在系統(tǒng)中引入烈度門限值，可以實(shí)現(xiàn)對振動控制系統(tǒng)的控制。從而，工程人員可以根據(jù)工程實(shí)際情況以及設(shè)備情況，通過對閾值比較單元132中的烈度門限值進(jìn)行設(shè)置來實(shí)現(xiàn)對振動控制系統(tǒng)的控制。[0049]根據(jù)發(fā)明人實(shí)測，采用自尋優(yōu)振動控制算法，實(shí)時調(diào)用臂架的動態(tài)特性參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整，使得該臂架的振動控制系統(tǒng)對臂架振動的控制響應(yīng)時間在Is以內(nèi)，系統(tǒng)魯棒性和適應(yīng)性強(qiáng)，工作更穩(wěn)定。采用本實(shí)用新型公開的臂架的振動控制系統(tǒng)，臂架在0-0. 5Hz的激勵頻率范圍內(nèi)，理想工況下可消減各臂節(jié)90%以上的振動量，且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。此外，由于采用控制裝置進(jìn)行控制，算法和相關(guān)的外圍設(shè)備容易調(diào)整和擴(kuò)展。[0050]本實(shí)用新型還提供了一種具有臂架的工程機(jī)械，臂架包括順次連接的多段臂節(jié)， 每段臂節(jié)設(shè)置有臂節(jié)油缸，臂節(jié)油缸通過伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作，工程機(jī)械還包括上述的臂架的振動控制裝置120或振動控制系統(tǒng)，該振動控制系統(tǒng)中的振動控制裝置120 與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，用于輸出至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號到臂節(jié)油缸。[0051]具有臂架的工程機(jī)械是一種應(yīng)用廣泛的工程設(shè)備，可通過在可移動平臺(例如，載重車輛)或其他施工平臺上安裝臂架來制造。而通過本實(shí)用新型，可以在不改變現(xiàn)有工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)的條件下，將本實(shí)用新型提供的臂架的振動控制裝置或系統(tǒng)設(shè)置于工程機(jī)械上。 達(dá)到延長機(jī)械使用壽命，減小使用維護(hù)成本的效果，適用性廣泛。[0052]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體 細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0053]另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。[0054]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種臂架的振動控制裝置(120)，所述臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段所述臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制所述臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，所述振動控制裝置(120)與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，其特征在于，所述振動控制裝置(120)包括依次連接的以下單元實(shí)時接收表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送所述臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元(122);包括存儲有所述臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(128)、根據(jù)接收自所述信號接收單元(122)的臂節(jié)狀態(tài)信號從所述動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(128)中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送所述臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元(124)；根據(jù)接收自所述信號處理單元(124)的臂節(jié)控制參數(shù)輸出所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元(126)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動控制裝置(120)，其特征在于，所述信號接收單元(122) 與所述信號處理單元(124)之間還連接有預(yù)先設(shè)置表征所述臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到所述臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對所述振動烈度值與所述振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至所述信號處理單元 (124)的閾值比較單元(132)。
3.一種臂架的振動控制系統(tǒng)，所述臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段所述臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制所述臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，其特征在于，所述振動控制系統(tǒng)包括實(shí)時監(jiān)測至少一段臂節(jié)的狀態(tài)、并輸出表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號的狀態(tài)監(jiān)測裝置(100);以及振動控制裝置(120)，該振動控制裝置(120)與所述狀態(tài)監(jiān)測裝置(100)和所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，所述振動控制裝置(120)包括依次連接的以下單元接收表示所述至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送所述臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元(122)；包括存儲有所述臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(128)、根據(jù)接收自所述信號接收單元(122)的臂節(jié)狀態(tài)信號從所述動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(128)中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過所述臂節(jié)狀態(tài)信號和所提取的動態(tài)特性參數(shù)來計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送所述臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元(124)；根據(jù)接收自所述信號處理單元(124)的臂節(jié)控制參數(shù)輸出所述至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元(126)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號接收單元(122)與所述信號處理單元(124)之間還連接有預(yù)先設(shè)置表征所述臂節(jié)振動強(qiáng)度的振動烈度閾值、在接收到所述臂節(jié)狀態(tài)信號之后，根據(jù)接收到的臂節(jié)狀態(tài)信號生成振動烈度值、以及對所述振動烈度值與所述振動烈度閾值進(jìn)行比較并將比較結(jié)果發(fā)送至所述信號處理單元(124)的閾值比較單元(132)。
5.一種具有臂架的工程機(jī)械，所述臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段所述臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制所述臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，其特征在于，所述工程機(jī)械還包括權(quán)利要求3至4中任·一項(xiàng)權(quán)利要求所述的臂架的振動控制系統(tǒng)，該振動控制系統(tǒng)中的振動控制裝置(120)與至少一段臂節(jié)的所述臂節(jié)油缸連接。
專利摘要公開一種臂架的振動控制裝置、系統(tǒng)及具有臂架的工程機(jī)械。在該裝置中，臂架包括順次連接的多段臂節(jié)，每段臂節(jié)設(shè)置有通過伸長或收縮來控制臂節(jié)的動作的臂節(jié)油缸，振動控制裝置與至少一段臂節(jié)的臂節(jié)油缸連接，振動控制裝置包括依次連接的接收表示至少一段臂節(jié)的狀態(tài)的臂節(jié)狀態(tài)信號、并發(fā)送臂節(jié)狀態(tài)信號的信號接收單元；包括存儲有臂節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)的動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫、根據(jù)接收自信號接收單元的臂節(jié)狀態(tài)信號從動態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫中提取對應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)、通過臂節(jié)狀態(tài)信號和提取的動態(tài)特性參數(shù)計(jì)算臂節(jié)控制參數(shù)、并發(fā)送臂節(jié)控制參數(shù)的信號處理單元；根據(jù)接收自信號處理單元的臂節(jié)控制參數(shù)輸出至少一段臂節(jié)的臂節(jié)控制信號的信號發(fā)送單元。
文檔編號G05B19/04GK202677093SQ20112042404
公開日2013年1月16日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者黃毅, 王佳茜 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司