專利名稱：一種混凝土泵車的控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制領(lǐng)域，特別是涉及一種混凝土泵車的控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
混凝土泵車是一種將用于泵送混凝土的泵送機構(gòu)和用于布料的臂架系統(tǒng)集成在汽車底盤上的設(shè)備。所述泵送機構(gòu)利用底盤發(fā)動機提供的動力，將料斗內(nèi)的混凝土加壓送入附在臂架上的管道內(nèi)。操作人員通過控制臂架移動，將泵送機構(gòu)泵出的混凝土直接送到澆注點。
參見圖1所示，為典型的四臂架混凝土泵車結(jié)構(gòu)圖。所述泵車包括轉(zhuǎn)臺1、臂架2、分別用于控制臂架2的液壓油缸3、用于連接相鄰臂架的連桿4、及連接件(圖中未示出)。所述泵車包括四節(jié)臂架2，對應(yīng)的包括四個液壓油缸3、以及三個連桿4。
圖1所示混凝土泵車，各節(jié)臂架的展開和收攏均靠與之對應(yīng)的液壓油缸活塞的伸縮動作來完成。通過控制液壓油缸內(nèi)的液壓油流量可以控制對應(yīng)臂架的運動速度。
現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用分級控制方法實現(xiàn)對混凝土泵車的控制。參見圖2，為現(xiàn)有技術(shù)中所述混凝土泵車的控制方法流程圖。
步驟201獲取泵車各節(jié)臂架對應(yīng)控制手柄的推度。
步驟202根據(jù)各節(jié)臂架對應(yīng)控制手柄的推度，分別計算控制各比例閥動作所需電流的PWM脈寬。
步驟203取所述PWM脈寬的最大值，獲取與所述PWM脈寬最大值對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定值的理想檔位。
步驟204根據(jù)獲取的發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定值的理想檔位，調(diào)節(jié)發(fā)動機運行。
步驟205通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，進而根據(jù)臂架泵提供的流量驅(qū)動各油缸帶動轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
所述泵車發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定值分為三個檔位，根據(jù)所述三個檔位，將控制各比例閥動作所需電流的PWM脈寬對應(yīng)分為高、中、低三個區(qū)域。相應(yīng)的，所述控制手柄的推度也分為高、中、低三個區(qū)域。當(dāng)所述控制手柄推度處于高區(qū)域時，所述控制脈寬也處于高區(qū)域，對應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定值的高檔位；反之則對應(yīng)低檔位。
采用現(xiàn)有技術(shù)所述控制方法，通過調(diào)節(jié)控制手柄推度調(diào)節(jié)發(fā)動機運行，進而控制臂架的運動。當(dāng)同時控制多節(jié)臂架動作時，根據(jù)各節(jié)臂架對應(yīng)控制手柄的推度，分別計算控制各比例閥動作所需電流的脈寬調(diào)制(PWMPulse WidthModulation)脈寬，然后取所述PWM脈寬的最大值作為選擇發(fā)送機轉(zhuǎn)速設(shè)定值檔位的依據(jù)。
對于泵車的某些臂架，例如圖1所示四臂架泵車的3#和4#臂架，其動作時，所需的流量值均比較小。即使發(fā)動機處于怠速狀態(tài)時，系統(tǒng)所提供的流量仍可能保證3#和4#臂架以最高轉(zhuǎn)速運行。
因此，采用現(xiàn)有技術(shù)所述方法，由于僅僅根據(jù)各比例閥動作所需電流PWM脈寬的最大值來選擇發(fā)動機檔位，當(dāng)單獨控制或協(xié)同其他臂架控制所需流量較小的臂架動作時，僅以所需流量值較小的臂架所對應(yīng)的PWM值作為發(fā)動機速度檔位選擇的依據(jù)，必然造成能源的浪費。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混凝土泵車的控制方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)對混凝土泵車的節(jié)能控制。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種混凝土泵車的控制方法，所述方法包括 獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號； 根據(jù)所述流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作所需總流量的理論值； 根據(jù)所述總流量的理論值計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值； 根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度； 通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
優(yōu)選地，在根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，控制所述發(fā)動機運行速度之前，還包括 根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正。
優(yōu)選地，所述對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正包括 當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值高于發(fā)動機運行速度上限時，令所述理想轉(zhuǎn)速值等于所述發(fā)動機運行速度上限； 當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值低于發(fā)動機運行速度下限時，令所述理想轉(zhuǎn)速值等于所述發(fā)動機運行速度下限； 當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值在發(fā)動機運行速度上、下限之間時，所述理想轉(zhuǎn)速值保持不變。
優(yōu)選地，采用下述公式計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值 其中，Q為總流量的理論值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架對應(yīng)的流量需求信號；ARMi_Max_Flux為控制轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架運動分別所需的最大流量值；n為泵車臂架數(shù)。
優(yōu)選地，采用下述公式計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值 nexp＝Q/(r×q×η) 其中，nexp為發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；Q為總流量的理論值；r為分動箱輸出輸入轉(zhuǎn)速比；q為臂架泵排量；η為系統(tǒng)效率。
優(yōu)選地，獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號之后進一步包括 根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值； 根據(jù)計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值； 根據(jù)計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到對應(yīng)端口，控制各比例閥的開度。
優(yōu)選地，采用下述公式計算控制各臂架動作分別所需的流量值 Qi＝|Ki|×ARMi_Max_Flux 其中，Qi為控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)的流量需求信號；ARMi_Max_Flux為控制轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架運動分別所需的最大流量值。
優(yōu)選地，采用下述公式計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作分別所需的電流值 其中，Ii為控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作分別所需的電流值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)的流量需求信號；Ii_max為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)比例閥最大開度對應(yīng)的最小電流值；Ii_min為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)比例閥的開啟電流值。
本發(fā)明還提供了一種混凝土泵車的控制裝置，所述控制裝置包括 信號獲取單元，用于獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號； 總流量計算單元，用于根據(jù)所述流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作所需總流量的理論值； 理想轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)所述總流量計算單元計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值； 發(fā)動機調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度； 動作控制單元，用于通過發(fā)動機帶動臂架泵，控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括 臂架流量計算單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值； 電流計算單元，用于根據(jù)所述臂架流量計算單元計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值； 比例閥控制單元，用于根據(jù)所述電流計算單元計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
本發(fā)明還提供了一種混凝土泵車的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括 信號采集單元，用于接收泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，發(fā)送至所述控制裝置； 控制裝置，用于根據(jù)接收到的各流量需求信號，調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行速度； 發(fā)動機與所述臂架泵相連，通過帶動所述臂架泵，控制泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
優(yōu)選地，所述控制裝置包括信號獲取單元、總流量計算單元、理想轉(zhuǎn)速計算單元、以及發(fā)動機調(diào)節(jié)單元； 所述信號獲取單元，用于接收所述信號采集單元發(fā)送的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，發(fā)送至總流量計算單元； 所述總流量計算單元，用于根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值； 所述理想轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)所述總流量計算單元計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值； 所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與所述發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元、電流計算單元、以及比例閥控制單元； 所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值； 所述電流計算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值； 所述比例閥控制單元，用于根據(jù)所述電流計算單元計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 采用本發(fā)明所述控制方法及裝置，當(dāng)控制泵車臂架動作時，根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需流量的理論值，進而計算得到泵車發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值，根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)實際輸出的流量等于系統(tǒng)理論上需要的流量值，避免造成能源的浪費，實現(xiàn)泵車臂架的節(jié)能控制。



圖1為典型的四臂架混凝土泵車結(jié)構(gòu)圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)混凝土泵車的控制方法流程圖； 圖3為本發(fā)明第一實施例混凝土泵車的控制方法流程圖； 圖4為本發(fā)明第二實施例混凝土泵車的控制方法流程圖； 圖5為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖6為本發(fā)明控制裝置第一實施方式結(jié)構(gòu)圖； 圖7為本發(fā)明控制裝置第二實施方式結(jié)構(gòu)圖。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
本發(fā)明所述混凝土泵車的控制方法，通過獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值，進而計算得到泵車發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值，根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
參照圖3，為本發(fā)明第一實施例混凝土泵車的控制方法流程圖。
步驟301獲取泵車轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架分別對應(yīng)的流量需求信號Ki。
所述流量需求信號可以為泵車轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架分別對應(yīng)的控制手柄推度。
所述流量需求信號也可以通過操作臺輸入實際需要流量的模擬信號，通過將所述模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并計算得到實際需要流量與對應(yīng)流量最大值的比值，作為流量需求信號Ki。
所述流量需求信號也可以通過監(jiān)控中心根據(jù)采集或人工判斷得到的臂架當(dāng)前姿態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合臂架期望的姿態(tài)數(shù)據(jù)，進而計算得到。
在本發(fā)明其他實施例中，還可以通過其他方法獲取泵車轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架分別對應(yīng)的流量需求信號。
在本發(fā)明以下實施例中，以轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架控制手柄輸出的模擬量作為流量需求信號為例，進行詳細說明。
設(shè)轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架控制手柄輸出的模擬量為Ki，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架控制手柄的推度。
所述i的取值由實際應(yīng)用的泵車具有的臂架數(shù)確定。例如，對三臂架泵車，所述i取值為0、1、2、3；對四臂架泵車，所述i取值為0、1、2、3、4。依此類推，對n臂架泵車，所述i取值為0、1、2……n。
其中，K0表示轉(zhuǎn)臺控制手柄的推度；K1～Kn為各臂架控制手柄的推度。
以圖1所示四臂架泵車為例，所述i取值為0、1、2、3、4。
其中，K0表示轉(zhuǎn)臺控制手柄的推度；K1表示1#臂架控制手柄的推度；K2表示2#臂架控制手柄的推度；K3表示3#臂架控制手柄的推度；K4表示4#臂架控制手柄的推度。
且所述Ki取值必須滿足-1≤Ki≤1。
所述Ki的絕對值越大，表示對應(yīng)控制手柄的推度越大；所述Ki的絕對值越小，表示對應(yīng)控制手柄的推度越小。
所述Ki取正值時，表示轉(zhuǎn)臺逆時針轉(zhuǎn)動、或?qū)?yīng)臂架打開；所述Ki取負(fù)值時，表示轉(zhuǎn)臺順時針轉(zhuǎn)動、或?qū)?yīng)臂架收攏。
步驟302根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架分別對應(yīng)的流量需求信號Ki，計算控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需的總流量值Q。
首先，通過查詢控制轉(zhuǎn)臺及臂架的比例閥參數(shù)表獲取控制所述轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的最大流量值A(chǔ)RMi_Max_Flux。
以圖1所示四臂架泵車為例，所述控制轉(zhuǎn)臺及臂架的比例閥參數(shù)表如表1所示
表1 設(shè)控制所述混凝土泵車轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架運動所需的最大流量分別為ARMi_Max_Flux。
所述i取值為0、1、……n，其中n為泵車臂架數(shù)。
則，控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需的總流量值Q為 其中，所述Ki為轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架對應(yīng)控制手柄的推度；ARMi_Max_Flux為控制轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架運動分別所需的最大流量值；n為泵車臂架數(shù)。
所述ARMi_Max_Flux的具體取值可以通過查詢所述控制轉(zhuǎn)臺及臂架的比例閥參數(shù)表得到。
以圖1所示四臂架泵車為例，控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需的總流量的理論值Q為 Q＝|K0|×ARM0_Max_Flux+|K1|×ARM1_Max_Flux+|K2|×ARM2_Max_Flux+|K3|×ARM3_Max_Flux+|K4|×ARM4_Max_Flux (2) 其中，K0為轉(zhuǎn)臺對應(yīng)控制手柄的推度，ARM0_Max_Flux為控制所述轉(zhuǎn)臺運動所需最大流量。
通過查詢表1可知，當(dāng)所述K0為正值時，所述轉(zhuǎn)臺逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺對應(yīng)的比例閥打到A口，ARM0_Max_Flux＝63000ml/M；當(dāng)所述K0為負(fù)值時，所述轉(zhuǎn)臺順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺對應(yīng)的比例閥打到B口，ARM0_Max_Flux＝63000ml/M。
其中，K1為1#臂架對應(yīng)控制手柄的推度，ARM1_Max_Flux為控制所述1#臂架運動所需最大流量。
當(dāng)所述K1為正值時，1#臂架打開，1#臂架對應(yīng)的比例閥打到A口，ARM1_Max_Flux＝63000ml/M；當(dāng)所述K0為負(fù)值時，所述1#臂架收攏，1#臂架對應(yīng)的比例閥打到B口，ARM1_Max_Flux＝40000ml/M。
步驟303根據(jù)計算得到的所述總流量的理論值Q，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值nexp。
所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)輸出總流量之間具有如下關(guān)系 總流量＝發(fā)動機轉(zhuǎn)速×分動箱輸出輸入轉(zhuǎn)速比×臂架泵排量×系統(tǒng)效率 (3) 根據(jù)式(2)可得，所述發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值nexp為 nexp＝Q/(r×q×η) (4) 其中，Q為總流量的理論值；r為分動箱輸出輸入轉(zhuǎn)速比；q為臂架泵排量；η為系統(tǒng)效率。
對于固定型號的泵車，所述分動箱輸出輸入轉(zhuǎn)速比、臂架泵排量、系統(tǒng)效率均為固定值，可以通過查詢泵車的參數(shù)表獲得。
步驟304根據(jù)計算得到的所述發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值nexp，調(diào)節(jié)發(fā)動機運行速度。
在實際應(yīng)用中，所述發(fā)動機的運行轉(zhuǎn)速被限制在一定范圍之內(nèi)。所述運行轉(zhuǎn)速的下限nmin一般為所述發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速值。所述運行轉(zhuǎn)速的上限nmax一般為所述發(fā)動機的額定最高轉(zhuǎn)速值。
對泵車發(fā)動機，所述怠速轉(zhuǎn)速值和額定最高轉(zhuǎn)速值的具體取值是由發(fā)動機的底盤型號確定的，只需根據(jù)實際采用的發(fā)動機的底盤型號查詢即可得到。
在根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速值nexp，調(diào)節(jié)泵車發(fā)動機運行速度之前，進一步包括根據(jù)計算得到的所述發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值nexp與發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值nexp進行修正。
具體修正方法為 當(dāng)所述計算得到的發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速值nexp高于所述發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速上限nmax時，令所述理想轉(zhuǎn)速值nexp＝nmax。
當(dāng)所述計算得到的發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速值nexp低于所述發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速下限nmin時，令所述理想轉(zhuǎn)速值nexp＝nmin。
當(dāng)所述計算得到的發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速值nexp在所述發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速上限nmax和下限nmin之間時，所述理想轉(zhuǎn)速值nexp保持不變。
步驟305通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，控制所述轉(zhuǎn)臺或臂架動作。
具體控制過程為根據(jù)臂架泵提供的流量，驅(qū)動各液壓油缸帶動轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
采用本發(fā)明實施例一所述混凝土泵車的控制方法，當(dāng)所述臂架運動速度需要發(fā)生變化時，控制手柄動作，根據(jù)動作后的控制手柄推度，計算控制臂架以新的速度動作系統(tǒng)所需總流量的理論值，進而計算得到此時所述發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值。通過調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速至所述理想轉(zhuǎn)速值，使系統(tǒng)實際輸出的流量等于系統(tǒng)理論上需要的流量值，避免造成能源的浪費，實現(xiàn)泵車臂架的節(jié)能控制。
同時，采用本發(fā)明所述控制方法，將臂架動作的無級變速控制通過系統(tǒng)所需流量最終轉(zhuǎn)化為了分動箱轉(zhuǎn)速的控制，實現(xiàn)了發(fā)動機的無級變速控制。
現(xiàn)有技術(shù)所述控制方法中，泵車各節(jié)臂架主要依賴與其對應(yīng)的比例閥開度的調(diào)節(jié)，即臂架控制手柄的推度，來控制其運行速度的大小。由此造成了可避免的能源浪費。
在實際工程應(yīng)用中，由于受發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍的限制，當(dāng)臂架動作時，系統(tǒng)提供的流量存在著與發(fā)動機的怠速值對應(yīng)的最小流量值。對泵車，某些臂架，例如圖1所示四臂架泵車的3#和4#臂架，其動作時，所需的流量值均比較小。即使發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，系統(tǒng)所提供的流量仍可能保證3#和4#臂架以最高轉(zhuǎn)速運行，此時僅僅通過調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速已經(jīng)不能達到調(diào)節(jié)臂架動作速度快慢的目的，需要對與泵車各節(jié)臂架對應(yīng)的比例閥的開度加以控制，以實現(xiàn)對泵車臂架動作速度快慢的控制。
本發(fā)明第二實施例所述控制方法與第一實施例的區(qū)別在于，步驟301之后進一步包括根據(jù)控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的流量值，計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值，進而調(diào)節(jié)各比例閥的開度。
參照圖4，為本發(fā)明第二實施例所述混凝土泵車的控制方法流程圖。
如圖4所示，所述步驟401～405與步驟301～305相同。在步驟401之后進一步包括 步驟406根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架分別對應(yīng)的流量需求信號Ki，計算控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的流量值Qi。
實施例二中仍以轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架對應(yīng)的控制手柄推度作為流量需求信號為例，進行詳細說明。
設(shè)控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需的流量值為Qi(i＝0，1，2，3，4)。則根據(jù)式(1)可得 Qi＝|Ki|×ARMi_Max_Flux (5) 以圖1所示四臂架泵車為例 控制轉(zhuǎn)臺動作所需的流量值為Q0＝|K0|×ARM0_Max_Flux。
控制1#臂架動作所需的流量值為Q1＝|K1|×ARM1_Max_Flux。
步驟407根據(jù)控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的流量值Qi，計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值Ii。
根據(jù)四臂架泵車比例閥組流量控制曲線圖可知，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，比例閥組流量與控制電流呈正比例關(guān)系。因此，在這段區(qū)域內(nèi)，可以通過控制各比例閥電流的大小控制各比例閥的流量，從而達到控制臂架運行速度的目的。
由于如前所述計算出來的理想轉(zhuǎn)速值要根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍進行修正，因此，當(dāng)理想轉(zhuǎn)速值小于發(fā)動機轉(zhuǎn)速下限或大于轉(zhuǎn)速上限時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏離了實際理想值，此時，為了達到理想的控制效果，可進一步根據(jù)各比例閥期望得到的流量值調(diào)節(jié)控制各比例閥動作所需的電流值，從而達到進一步控制轉(zhuǎn)臺與各臂架實際運行的速度與期望的速度對應(yīng)的目的。
控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的流量值Qi與控制所述轉(zhuǎn)臺和臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值Ii之間的關(guān)系為 Ii_min≤Ii≤Ii_max(6) 其中，Qi為控制i#比例閥所需的流量；Ii為i#比例閥的控制電流值；Ii_max為i#比例閥最大開度對應(yīng)的最小電流值；Ii_min為i#比例閥的開啟電流值；Qi_max為i#臂架的最大流量值，即Qi_max＝ARMi_Max_Flux。
結(jié)合式(4)所示可知 當(dāng)某節(jié)臂架對應(yīng)的控制手柄輸出的模擬量Ki為0時，控制所述臂架動作所需的流量值Qi為0，其對應(yīng)的，控制所述臂架對應(yīng)比例閥動作所需的電流值Ii也為0。當(dāng)某節(jié)臂架對應(yīng)的控制手柄輸出的模擬量不為0時，通過聯(lián)立式(4)和式(6)，可得控制各比例閥動作所需的電流值Ii為 (7) 其中，Ki為轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架對應(yīng)控制手柄的推度；Ii_max為i#比例閥最大開度對應(yīng)的最小電流值；Ii_min為i#比例閥的開啟電流值； 以圖1所示四臂架泵車為例，對1#臂架1#臂架對應(yīng)控制手柄的推度為K1；1#比例閥最大開度對應(yīng)的最小電流值和開啟電流值分別為I1_max、I1_min，則控制1#比例閥動作所需的電流值I1為 (8) 步驟408根據(jù)計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值Ii，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥的開度。
本發(fā)明還提供了一種混凝土泵車的控制系統(tǒng)，參照圖5所示，為本發(fā)明所述控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
所述控制系統(tǒng)包括信號采集單元10、控制裝置20、發(fā)動機30、臂架泵40。
所述信號采集單元10與所述控制裝置20相連，用于接收泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，發(fā)送至所述控制裝置20。
所述控制裝置20，與所述發(fā)動機30相連，用于根據(jù)接收到的流量需求信號，控制發(fā)動機30的運行速度。
所述發(fā)動機30與所述臂架泵40相連，通過帶動所述臂架泵40，控制泵車轉(zhuǎn)臺及各節(jié)臂架動作。
參照圖6所示，為本發(fā)明所述控制裝置第一實施方式結(jié)構(gòu)圖。
所述控制裝置20包括信號獲取單元201、總流量計算單元202、理想轉(zhuǎn)速計算單元203、以及發(fā)動機調(diào)節(jié)單元204；其中， 所述信號獲取單元201，用于接收所述信號采集單元10發(fā)送的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，發(fā)送至總流量計算單元202。
所述總流量計算單元202，用于根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值，發(fā)送至所述理想轉(zhuǎn)速計算單元203。
所述理想轉(zhuǎn)速計算單元203，用于根據(jù)所述總流量計算單元202計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元204。
所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元204，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元203計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機30的運行速度。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元205。
所述理想轉(zhuǎn)速修正單元205用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元203計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與所述發(fā)動機30運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元204。
采用本發(fā)明所述控制裝置，當(dāng)同時控制多節(jié)臂架動作時，所述信號獲取單元獲取轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架對應(yīng)的流量需求信號，由總流量計算單元計算計算控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作所需流量的理論值，進而通過理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到泵車發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值，根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)實際輸出的流量等于系統(tǒng)理論上需要的流量值，避免造成能源的浪費，實現(xiàn)泵車臂架的節(jié)能控制。
本發(fā)明第二實施例所述控制裝置與第一實施例的區(qū)別在于，進一步包括根據(jù)控制轉(zhuǎn)臺和各節(jié)臂架動作分別所需的流量值，計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值，進而調(diào)節(jié)各比例閥的開度的功能。
參照圖7所示，為本發(fā)明所述控制裝置第二實施方式結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明所述控制裝置第二實施方式與第一種實施方式的區(qū)別在于，所述控制裝置20還包括轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元206、電流計算單元207、以及比例閥控制單元208。
所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元206，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值，發(fā)送至所述電流計算單元207。
所述電流計算單元207，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元206計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值，發(fā)送至所述比例閥控制單元208。
所述比例閥控制單元208，用于根據(jù)所述電流計算單元207計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
本發(fā)明還提供了一種混凝土泵車的控制裝置，參照附圖6所示，所述控制裝置包括信號獲取單元、總流量計算單元、理想轉(zhuǎn)速計算單元、發(fā)動機調(diào)節(jié)單元、以及動作控制單元；其中， 所述信號獲取單元，用于獲取泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，發(fā)送至總流量計算單元。
所述總流量計算單元，用于根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值，發(fā)送至所述理想轉(zhuǎn)速計算單元。
所述理想轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)所述總流量計算單元計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度。
所述動作控制單元，用于通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，控制泵車轉(zhuǎn)臺和臂架動作。
優(yōu)選地，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與所述發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
參照附圖7，優(yōu)選地，所述控制裝置還包括轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元、電流計算單元、以及比例閥控制單元。
所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值，發(fā)送至所述電流計算單元。
所述電流計算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值，發(fā)送至所述比例閥控制單元。
所述比例閥控制單元，用于根據(jù)所述電流計算單元計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
以上對本發(fā)明所提供的一種混凝土泵車的控制方法、裝置及系統(tǒng)，進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種混凝土泵車的控制方法，其特征在于，所述方法包括
獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號；
根據(jù)所述流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作所需總流量的理論值；
根據(jù)所述總流量的理論值計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；
根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度；
通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，控制所述發(fā)動機運行速度之前，還包括
根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正包括
當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值高于發(fā)動機運行速度上限時，令所述理想轉(zhuǎn)速值等于所述發(fā)動機運行速度上限；
當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值低于發(fā)動機運行速度下限時，令所述理想轉(zhuǎn)速值等于所述發(fā)動機運行速度下限；
當(dāng)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值在發(fā)動機運行速度上、下限之間時，所述理想轉(zhuǎn)速值保持不變。
4、根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于，采用下述公式計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值
其中，Q為總流量的理論值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架對應(yīng)的流量需求信號；ARMi_Max_Flux為控制轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架運動分別所需的最大流量值；n為泵車臂架數(shù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于，采用下述公式計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值
nexp＝Q/(r×q×η)
其中，nexp為發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；Q為總流量的理論值；r為分動箱輸出輸入轉(zhuǎn)速比；q為臂架泵排量；η為系統(tǒng)效率。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號之后進一步包括
根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值；
根據(jù)計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值；
根據(jù)計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到對應(yīng)端口，控制各比例閥的開度。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，采用下述公式計算控制各臂架動作分別所需的流量值
Qi＝|Ki|×ARMi_Max_Flux
其中，Qi為控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)的流量需求信號；ARMi_Max_Flux為控制轉(zhuǎn)臺或各節(jié)臂架運動分別所需的最大流量值。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，采用下述公式計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作分別所需的電流值
其中，Ii為控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作分別所需的電流值；Ki為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)的流量需求信號；Ii_max為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)比例閥最大開度對應(yīng)的最小電流值；Ii_min為轉(zhuǎn)臺或各臂架對應(yīng)比例閥的開啟電流值。
9、一種混凝土泵車的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括
信號獲取單元，用于獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號；
總流量計算單元，用于根據(jù)所述流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作所需總流量的理論值；
理想轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)所述總流量計算單元計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；
發(fā)動機調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度；
動作控制單元，用于通過發(fā)動機帶動臂架泵，控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括
臂架流量計算單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值；
電流計算單元，用于根據(jù)所述臂架流量計算單元計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值；
比例閥控制單元，用于根據(jù)所述電流計算單元計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
12、一種混凝土泵車的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括
信號采集單元，用于接收泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，發(fā)送至所述控制裝置；
控制裝置，用于根據(jù)接收到的各流量需求信號，調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行速度；
發(fā)動機與所述臂架泵相連，通過帶動所述臂架泵，控制泵車轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括信號獲取單元、總流量計算單元、理想轉(zhuǎn)速計算單元、以及發(fā)動機調(diào)節(jié)單元；
所述信號獲取單元，用于接收所述信號采集單元發(fā)送的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，發(fā)送至總流量計算單元；
所述總流量計算單元，用于根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)臺和各臂架的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和所有臂架動作所需總流量的理論值；
所述理想轉(zhuǎn)速計算單元，用于根據(jù)所述總流量計算單元計算得到的所述總流量的理論值，計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；
所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括理想轉(zhuǎn)速修正單元，用于根據(jù)所述理想轉(zhuǎn)速計算單元計算得到的理想轉(zhuǎn)速值與所述發(fā)動機運行速度上、下限之間的關(guān)系，對所述理想轉(zhuǎn)速值進行修正，得到理想轉(zhuǎn)速修正值，發(fā)送至所述發(fā)動機調(diào)節(jié)單元。
15、根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元、電流計算單元、以及比例閥控制單元；
所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺或各臂架動作分別所需的流量值；
所述電流計算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)臺或臂架流量計算單元計算得到的控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作分別所需的流量值，分別計算控制與轉(zhuǎn)臺和各臂架對應(yīng)的比例閥動作所需的電流值；
所述比例閥控制單元，用于根據(jù)所述電流計算單元計算得到的控制各比例閥動作所需的電流值，分別計算控制各比例閥動作所需的控制脈寬，驅(qū)動到相應(yīng)端口，控制各比例閥開度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混凝土泵車的控制方法，所述控制方法包括獲取轉(zhuǎn)臺和各臂架分別對應(yīng)的流量需求信號；根據(jù)所述流量需求信號，計算控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作所需總流量的理論值；根據(jù)計算得到的所述總流量的理論值計算發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)速值；根據(jù)計算得到的所述理想轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的運行速度；通過所述發(fā)動機帶動臂架泵，控制轉(zhuǎn)臺和各臂架動作。本發(fā)明還提供了一種混凝土泵車的控制裝置及系統(tǒng)。采用本發(fā)明所述控制方法、裝置及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對泵車臂架的節(jié)能控制。
文檔編號E04G21/04GK101487343SQ200910001239
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者翔 周, 周繼輝, 陳安濤, 鄧秋連 申請人:三一重工股份有限公司