專(zhuān)利名稱(chēng)：提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法、系統(tǒng)及工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法、系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機(jī)械
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)臂架在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的振動(dòng)控制及軌跡控制的研究十分稀少。國(guó)內(nèi)外高校及研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了很多針對(duì)壓電智能材料應(yīng)用于懸臂梁的主動(dòng)控制的研究工作，其控制方式是通過(guò)壓電材料的正逆壓電效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形進(jìn)行抑制。另外，小松及國(guó)外的挖掘機(jī)公司曾對(duì)挖掘機(jī)的臂架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制進(jìn)行研究，國(guó)外著名消防車(chē)公司Magirus曾經(jīng)就高空消防車(chē)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)軌跡控制以及簡(jiǎn)單的減振處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法、系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機(jī)械。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法，該方法包括接收表示所述臂架的彈性形變的信號(hào)；以及在控制所述臂架沿一軌跡運(yùn)動(dòng)期間，在所述彈性形變超出預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，降低所述臂架的運(yùn)動(dòng)速度。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括應(yīng)變傳感器，用于檢測(cè)所述臂架的彈性形變；以及軌跡控制器，用于執(zhí)行上述方法。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種工程機(jī)械，該工程機(jī)械包括上述系統(tǒng)。由于臂架運(yùn)動(dòng)速度越快，其所承受的動(dòng)載荷越大，因此通過(guò)上述技術(shù)方案，降低臂架運(yùn)動(dòng)速度有助于減少臂架的彈性變形，提高臂架的穩(wěn)定性。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。


附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1示出了該高空消防車(chē)伸縮折疊臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的臂架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示的伸縮折疊臂的簡(jiǎn)化模型圖；圖4為在本發(fā)明的臂架控制系統(tǒng)的控制下施加至臂架的液壓力與臂架的速度之間關(guān)系不意圖；圖5為本發(fā)明提供的臂架軌跡規(guī)劃流程圖；圖6為本發(fā)明提供的臂架控制系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖7為提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的臂架控制方法流程圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種用于提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，該方法包括 接收表示所述臂架的彈性形變的信號(hào)；以及 在控制所述臂架沿一軌跡運(yùn)動(dòng)期間，在所述彈性形變超出預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，降低所述臂架的運(yùn)動(dòng)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括 在控制所述臂架沿所述軌跡運(yùn)動(dòng)期間，在所述彈性形變位于所述預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，提高所述臂架的運(yùn)動(dòng)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軌跡按照以下步驟來(lái)規(guī)劃 接收臂架的當(dāng)前姿態(tài)以及目標(biāo)位置，該當(dāng)前姿態(tài)包括臂架的長(zhǎng)度向量及角度向量； 根據(jù)該當(dāng)前姿態(tài)，確定所述臂架末端的當(dāng)前位置； 根據(jù)該當(dāng)前位置及所述目標(biāo)位置，規(guī)劃所述臂架的軌跡；以及將該軌跡所涉及的姿態(tài)與預(yù)先存儲(chǔ)的危險(xiǎn)姿態(tài)進(jìn)行比較，并在軌跡所涉及的姿態(tài)存在危險(xiǎn)姿態(tài)時(shí)，重新規(guī)劃軌跡，以使得重新規(guī)劃后的軌跡不存在危險(xiǎn)姿態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先存儲(chǔ)的危險(xiǎn)姿態(tài)通過(guò)以下步驟確定 確定所述臂架在每一姿態(tài)下的剛度矩陣；以及 在所述剛度矩陣的豎直方向剛度或扭轉(zhuǎn)剛度小于相應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，確定該剛度矩陣所對(duì)應(yīng)的姿態(tài)為危險(xiǎn)姿態(tài)，存儲(chǔ)該危險(xiǎn)姿態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，確定所述臂架在每一姿態(tài)下的剛度矩陣包括 通過(guò)有限元計(jì)算方法建立不同姿態(tài)下臂架的剛度矩陣數(shù)據(jù)庫(kù)； 擬合臂架的剛度矩陣與臂架姿態(tài)之間的函數(shù)關(guān)系；以及 根據(jù)該函數(shù)關(guān)系，確定所述臂架在所述每一姿態(tài)下的質(zhì)量矩陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所規(guī)劃的臂架軌跡滿(mǎn)足 0/〈0 JtXe1"，02，〈02(t)〈e2"，……，en，〈0n(t)〈0n";及 Va1Wa1"，i2，〈i2(t)〈i2"，……，乜’似親"， 其中，ejt)，e2(t)，……，en(t)分別表示所述臂架的n節(jié)折疊臂的角度與時(shí)間t的函數(shù)；ljt)，I2(t),……，lm(t)分別表示所述臂架的m節(jié)伸縮臂的長(zhǎng)度與時(shí)間t的函數(shù)；e /，e 2’，……，e 分別表示所述臂架的n節(jié)折疊臂的最小允許角度；e /，0 2",……，0 n"分別表示所述臂架的n節(jié)折疊臂的最大允許角度；1/，12’，……，lm’分別表示所述臂架的m節(jié)伸縮臂的最小允許長(zhǎng)度；I1"，12"，……，lm"分別表示所述臂架的m節(jié)伸縮臂的最大允許長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所規(guī)劃的臂架軌跡滿(mǎn)足=Kt1, 其中，表示所述臂架末端到達(dá)所述目標(biāo)位置所消耗的時(shí)間最大允許值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臂架為伸縮折疊臂。
9.一種用于提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 應(yīng)變傳感器，用于檢測(cè)所述臂架的彈性形變；以及 軌跡控制器，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法。
10. 一種工程機(jī)械，其特征在于，該工程機(jī)械包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高臂架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的方法、系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機(jī)械，該方法包括接收所述臂架的彈性形變；以及在控制所述臂架沿一軌跡運(yùn)動(dòng)期間，在所述彈性形變超出預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，降低所述臂架的運(yùn)動(dòng)速度。由于臂架運(yùn)動(dòng)速度越快，其所承受的動(dòng)載荷越大，因此通過(guò)上述技術(shù)方案，降低臂架運(yùn)動(dòng)速度有助于減少臂架的彈性變形，提高臂架的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05D3/00GK103064425SQ20121059065
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉仰清, 曾亞平, 王曦鳴, 曾光, 王唯金 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司