專利名稱：起重機及其復合動作的控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械復合動作控制技術，具體涉及起重機及其復合動作的 控制器。
背景技術：
隨著社會發展節奏的加快，對于各種施工機械的要求不僅局限于安全、可靠等 基本的工作性能。如何提高作業效率已成為優化設計的要點，特別是，合理進行復合動 作的設計并提高其可操作性。以工程起重機為例，其具有整機行走、上車回轉、起重臂伸縮、起重臂變幅及 吊鉤升降等基本動作。為適應實際工況的需要，前述基本動作的復合可以有效地提高起 重機的作業效率，從而大大縮短了工作時間，滿足不同用戶的要求。傳統的起重機只能 通過不同的油泵供油實現個別動作的復合，在這種情況下系統的具體實現較為復雜，實 現復合動作需要多個液壓油泵和相互獨立的液壓管路，無疑增加了整個系統的生產成本 和維護成本。基于此，單一液壓油泵供油實現復合動作的技術在工程機械領域得以廣泛的應 用。由于復合動作的工作原理是由一個泵同時給兩個負載(比如，卷揚馬達和變幅液壓 缸)提供高壓油，因此，需要在液壓油總流量一定的前提下，按比例地將油液提供給各 負載。眾所周知，在液壓系統中，流量是閥前、閥后的壓差和閥口開口量的函數，當 開口一定時，壓差是由負載決定的。顯然，精確地進行負載流量分配的關鍵在于對主閥 開口量進行控制。目前，現有起重機液壓控制系統中，閥的開口由手柄信號來控制，其 控制技術主要是開環式電液比例控制，也就是說，對于復合動作的控制主要是采用壓力 補償閥來實現，主要有兩種方式LS(意為“負載敏感”)和LUDV(意為“與負載壓 力無關的流量分配”)。其中，LS為閥前補償，LUDV為閥后補償，它們基本的工作原 理是一致的，均通過設在主閥芯前后的補償閥來實現調速的作用。當系統通過手柄操縱 多個主閥芯完成多個執行元件工作時，通過減壓閥使主閥芯前后的壓差保證一致；理論 上，當主閥前后的壓差不變時通過主閥的流量與開口面積成線性關系，從而達到復合動 作的要求。通過分析上述復合動作控制原理可知，其主要有下面幾個主要問題1)通過減壓閥實現主閥前后的壓力恒定，其調節范圍過小。當通過減壓閥流量 過低時，減壓閥不能起到減壓作用；當通過減壓閥流量過高時，減壓閥將會失靈。2)在實際工作中，液壓系統受其它因數影響比較大。由于同樣的開口和壓差在 不同的工作條件下通過流量也是不相同的，因此，提高液壓閥的精度需要較高的設計制 造成本。3)當泵的流量不飽和時，復合動作各執行元件的流量分配不均，從而導致運動 速度無法滿足要求。以起重機的卷揚馬達和變幅油缸復合動作工況為例，卷揚起吊時其馬達負載基本保持不變(省略次要的受力)，而隨著工作幅度的減小，變幅油缸的負載 不斷減小，而其進油口的壓力是由最大負載決定的，變幅閥前、閥后的壓差就會越來越 大，這樣，通過進入變幅油缸的流量越來越大；因而卷揚的速度就會隨之減慢，甚至出 現停止動作的現象。
實用新型內容針對上述缺陷，本實用新型解決的技術問題在于，提供一種復合動作的控制 器，其利用執行元件的速度反饋控制其進液流量，以滿足同步復合動作的速度滿足要 求。在此基礎上，本實用新型還提供一種具有該控制器的起重機。本實用新型提供的控制器，用于控制液壓油總流量分配至多個執行元件；該控 制器包括信號采集單元，用于獲取至少一個執行元件的運動速度；判斷單元，用于根據該運動速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該執 行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果；控制信號輸出單元，用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至該執行元件進液 流量的控制閥；和控制參數存儲單元，用于存儲有關預設條件的預設參數。優選地，所述信號采集單元用于獲取一個執行元件的運動速度；所述控制參數 存儲單元用于預存該執行元件的運動速度闕值；所述判斷單元用于根據該執行元件的運 動速度和該運動速度闕值，獲得用于調整控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的 判斷結果。優選地，所述信號采集單元用于實時獲取兩個執行元件的運動速度；所述控制 參數存儲單元用于存儲兩個執行元件運動速度的關系表；所述判斷單元用于根據該關系 表和兩個執行元件的運動速度，獲得用于調整控制執行元件進液流量的控制閥閥口開度 的判斷結果。優選地，所述信號采集單元用于實時獲取各執行元件的運動速度；所述控制參 數存儲單元用于存儲多個執行元件運動速度的關系表；所述判斷單元用于根據該關系表 和各執行元件的運動速度，則獲得用于調整控制執行元件進液流量的控制閥閥口開度的 判斷結果。本實用新型提供的起重機，具有多個可復合動作的執行元件，所述執行元件的 進液流量通過調整控制閥的開度進行控制；還包括如前所述的控制器。實際控制過程中，本實用新型所述控制器實時根據該至少一個執行元件的運動 速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的 判斷結果。可通過對工程機械的復合動作進行分析，確定調整控制閥閥口開度的預設 判斷條件，從而實時地基于執行元件的運動速度有效控制總流量至各執行元件的流量分 配。此外，與現有技術相比，本方案與現有技術中采用減壓閥控制主閥前后壓力 恒定的設計思路不同，因而，大大提高了復合動作控制的穩定性；同時，由于本實用新 型能夠實時基于執行元件的運動速度調整流量分配，對于液壓閥的精度要求可以適當降低，以降低設計制造成本。針對執行元件的負載不發生變化的復合動作工況，本實用新型的優選方案通過 控制負載變化的執行元件的閥口進行動態控制，以協調復合動作各執行元件之間的流量 分配。本實用新型提供的控制器，還可以適用其他具有復合動作的工程機械。
圖1是具體實施方式
中所述控制器的單元框圖；圖2是第一實施例中所述復合動作控制方法的方框圖；圖3是第二實施例中所述復合動作控制方法的方框圖；圖4是第三實施例中所述復合動作控制方法的方框圖；圖5是具體實施方式
中所述起重機的整體外形圖。
具體實施方式
本實用新型提供的起重機復合動作的控制器，用于控制液壓油總流量分配至多 個執行元件，所述執行元件的進液流量通過調整控制閥的開度進行控制；其核心是實時 獲取至少一個執行元件的運動速度，并根據該至少一個執行元件的運動速度是否滿足預 設的判斷條件，獲得調整控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果。本實 用新型輸出的控制信號采用PID算法計算獲得，其利用執行元件的速度反饋控制其進液 流量，以滿足同步復合動作的速度滿足要求。請參見圖1，該圖示出了控制器的單元框圖。該控制器10包括信號采集單元11，用于執行元件的運動速度。判斷單元12，用于根據該運動速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該 執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果。控制信號輸出單元13，用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至該執行元件進 液流量的控制閥；和控制參數存儲單元14，用于存儲有關預設條件的預設參數。不失一般性，下面以起重機的變幅、起升復合動作工況為例進行詳細說明。該 工況下，隨著工作幅度的減小和卷揚起升的同步動作，卷揚起升的負載基本保持不變， 變幅油缸的負載是變化的。請參見圖2，該圖示出了該復合動作控制方法的一種實施例。步驟S201，實時獲取變幅油缸的運動速度。步驟S202，判斷變幅油缸的運動速度是否大于預設值。若是，則進入下一步驟 S203 ；若否，則進入下一步驟S204。步驟S203，輸出相應的控制信號，用于調小控制該執行元件進液流量的控制閥 閥口開度。步驟S204，判斷變幅油缸的運動速度是否小于預設值。若是，則進入下一步驟 S205。步驟S205，輸出相應的控制信號，用于調大控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度。本實施例所述控制方法根據變幅速度動態地改變變幅控制閥口的開度，以實現 兩執行元件的流量均衡。具體實現第一實施例所述控制方法的控制器的單元框圖，請參 見圖1。其中，信號采集單元用于獲取變幅油缸的運動速度；控制參數存儲單元用于預 存該執行元件的運動速度闕值；判斷單元用于判斷變幅油缸的運動速度是否大于或者小 于該運動速度闕值，若大于，則獲得用于調小控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開 度的判斷結果，若小于，則獲得用于調大控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的 判斷結果；控制信號輸出單元用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至變幅油缸進液流 量的控制閥。請參見圖3，該圖示出了該復合動作控制方法的第二種實施例。步驟S301，實時獲取變幅油缸的運動速度和卷揚馬達的運動速度。步驟S202，根據變幅油缸和卷揚馬達的運動速度關系表，判斷變幅油缸的運動 速度是否大于卷揚馬達的運動速度。若是，則進入下一步驟S303;若否，則進入下一步驟S304。步驟S303，輸出相應的控制信號，用于調小控制變幅油缸進液流量的控制閥閥 口開度。步驟S304，根據變幅油缸和卷揚馬達的運動速度關系表，判斷變幅油缸的運動 速度是否小于卷揚馬達的運動速度。若是，則進入下一步驟S305。步驟S305，輸出相應的控制信號，用于調大控制變幅油缸進液流量的控制閥閥 口開度。本實施例所述控制方法動態地比較兩執行元件的速度，以控制負載變化的變幅 油缸的進液量。同樣地，實現該控制方法的控制器的單元框圖，請參見圖1。其中，信 號采集單元用于獲取變幅油缸的運動速度和卷揚馬達的運動速度；控制參數存儲單元用 于預存變幅油缸和卷揚馬達的運動速度關系表；判斷單元用于比較判斷變幅油缸運動速 度與卷揚馬達運動速度的大小，若變幅油缸運動速度大于卷揚馬達運動速度，則獲得用 于調小控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果，若變幅油缸運動速度小 于卷揚馬達運動速度，則獲得用于調大控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判 斷結果；控制信號輸出單元用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至變幅油缸進液流量 的控制閥。請參見圖4，該圖示出了該復合動作控制方法的第三種實施例。步驟401，實時獲取各執行元件的運動速度。步驟402，判斷各執行元件的運動速度是否不相同。若是，則進入下一步驟 403。步驟404，輸出相應的控制信號，用于調小控制運動速度最大的執行元件進液 流量的控制閥閥口開度。本實施例所述控制方法也是動態地比較兩執行元件運動速度的大小，與第二實 施例不同的是，第三實施例通過控制運動速度相對較大的執行元件的進液量，實現兩者 流量的均衡。同樣地，實現該控制方法的控制器的單元框圖，請參見圖1。其中，信號 采集單元用于獲取變幅油缸的運動速度和卷揚馬達的運動速度；控制參數存儲單元用于預存變幅油缸和卷揚馬達的運動速度關系表；判斷單元用于根據該關系表比較判斷變幅 油缸與卷揚馬達運動速度是否相同，若是，則獲得用于調小控制運動速度大的執行元件 進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果；控制信號輸出單元用于根據判斷結果輸出相應 的控制信號至變幅油缸進液流量的控制閥。請參見圖5，該圖是本實施方式所述起重機的整體外形圖。該汽車起重機的底盤、卷揚裝置、吊臂裝置及動力裝置等主要功能部件與現有 技術完全相同，應當理解，本領域的普通技術人員基于技術完全可以實現，故本文不再 贅述。基于前述第一實施例，需要設置一個變幅角度傳感器，用于結合相關參數確定變 幅運動速度；基于前述第二、三實施例，還需要設置一個卷揚速度傳感器，用于獲得變 幅運動速度。特別說明的是，本方案不局限應用于圖中所示的汽車起重機，它還能夠應用于 履帶式起重機，或者其他需要復合動作的工程機械。綜上，本實用新型通過對工程機械的復合動作進行分析，確定調整控制閥閥口 開度的預設判斷條件，從而實時地根據執行元件的運動速度控制總流量至各執行元件的 流量分配。同時，大大提高了復合動作控制的穩定性；且由于本實用新型能夠實時基于 執行元件的運動速度調整流量分配，對于液壓閥的精度要求可以適當降低，以降低設計 制造成本。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.控制器，用于控制液壓油總流量分配至多個執行元件；其特征在于，該控制器包括信號采集單元，用于獲取至少一個執行元件的運動速度；判斷單元，用于根據該運動速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該執行元 件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果；控制信號輸出單元，用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至該執行元件進液流量 的控制閥；和控制參數存儲單元，用于存儲有關預設條件的預設參數。
2.起重機，具有多個可復合動作的執行元件，所述執行元件的進液流量通過調整控 制閥的開度進行控制；其特征在于，還包括如權利要求1所述的控制器。
專利摘要本實用新型公開一種控制器，用于控制液壓油總流量分配至多個執行元件；該控制器包括信號采集單元，用于獲取至少一個執行元件的運動速度；判斷單元，用于根據該運動速度是否滿足預設的判斷條件，獲得調整控制該執行元件進液流量的控制閥閥口開度的判斷結果；控制信號輸出單元，用于根據判斷結果輸出相應的控制信號至該執行元件進液流量的控制閥；和控制參數存儲單元，用于存儲有關預設條件的預設參數。本實用新型通過對工程機械的復合動作進行分析，確定調整控制閥閥口開度的預設判斷條件，從而實時地基于執行元件的運動速度有效控制總流量至各執行元件的流量分配。在此基礎上，本實用新型還提供一種具有該控制器的起重機。
文檔編號B66C13/20GK201801313SQ20092027358
公開日2011年4月20日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者單增海, 曹立峰, 胡金萍 申請人:徐州重型機械有限公司