消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車，包括：控制裝置、水平角度傳感器、角加速度傳感器和調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)；水平角度傳感器采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并發(fā)送到控制裝置；角加速度傳感器采集曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度并發(fā)送到控制裝置；控制裝置根據(jù)工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度和曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度生成控制信號(hào)，控制調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成消防車工作平臺(tái)的調(diào)平操作。本實(shí)用新型的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車，引入了角加速度的反饋，用角加速度的反饋分量來抑制抖動(dòng)現(xiàn)象，采取了兩種不同的控制模型來分別控制工作平臺(tái)在舉升和降落過程中的自動(dòng)調(diào)平問題，并設(shè)置調(diào)平截止區(qū)，提升了自動(dòng)調(diào)平的效果。
【專利說明】消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種消防車工作臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車。
【背景技術(shù)】
[0002]消防車，例如登高平臺(tái)消防車，通常包括車體、臂架、曲臂和工作平臺(tái)等部分。工作平臺(tái)位于登高消防車的曲臂端部，用來載物或載人的工作斗(或稱吊籃)，通過臂架的變幅、回轉(zhuǎn)、伸縮和曲臂的展和收，實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的舉升和下降。理論上，在此過程中必須保證工作平臺(tái)始終處于水平狀態(tài)，這樣才可以保證工作人員的人身安全。但在實(shí)際操作過程中，由于運(yùn)動(dòng)傳遞的滯后和振動(dòng)干擾等因素，工作平臺(tái)必然存在一定的傾斜。登高平臺(tái)消防車在使用過程中，工作平臺(tái)的傾斜角度在一定范圍內(nèi)，可以認(rèn)為工作平臺(tái)是水平的。當(dāng)傾斜的角度大于某個(gè)值，則由控制裝置打開液壓閥的開關(guān)，控制調(diào)平油缸的伸或縮，以實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平。
[0003]現(xiàn)有的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)如圖1A和圖1B所示，安裝于工作平臺(tái)9上的角度傳感器2 (3為冗余)用來感知工作平臺(tái)9的水平狀態(tài)，控制裝置I檢測(cè)傳感器2的讀取數(shù)值u (t)，并與初始水平設(shè)定值a (可以設(shè)定a=0)進(jìn)行比較，記兩者差值為e(t)=u(t)-a^e(t)與調(diào)平動(dòng)作設(shè)定值b (b>0)進(jìn)行比較。 [0004]當(dāng)e(t) > b時(shí)，此時(shí)工作平臺(tái)9呈現(xiàn)滯后狀態(tài)(傳感器2的水平高度低于傳感器3的水平位置)，控制裝置I發(fā)出調(diào)平指令，控制電液比例閥4的開啟，液壓系統(tǒng)供油，推動(dòng)調(diào)平油缸7、8動(dòng)作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)12動(dòng)作，使得工作平臺(tái)9繞鉸接軸10按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使得工作平臺(tái)9趨于水平狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平的功能；當(dāng)e (t) < -b時(shí)，此時(shí)工作平臺(tái)9呈現(xiàn)超前狀態(tài)(傳感器2的水平高度高于傳感器3的水平位置)，控制裝置I發(fā)出調(diào)平指令，控制電液比例閥4的開啟，液壓系統(tǒng)供油，推動(dòng)調(diào)平油缸7、8動(dòng)作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)12動(dòng)作，使得工作平臺(tái)9繞鉸接軸10按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使得工作平臺(tái)9趨于水平狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平的功能。
[0005]現(xiàn)有的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)具有如下的不足之處:
[0006]1、在處理自動(dòng)調(diào)平時(shí)，大多不區(qū)分工作平臺(tái)是處于舉升還是下降狀態(tài)，而是按照統(tǒng)一的方式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，但工作平臺(tái)在舉升和下降時(shí)的受力和所承受的載荷是不同的，因此單一的模型很難同時(shí)滿足舉升和下降這兩個(gè)工況時(shí)的自動(dòng)調(diào)平。通常是舉升(或下降)時(shí)調(diào)平效果好，而下降(或舉升)時(shí)調(diào)平效果不好。
[0007]2、工作平臺(tái)在調(diào)平過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。即工作平臺(tái)9頻繁地在超前和滯后狀態(tài)之間切換(頻發(fā)地過0°位置)。目前現(xiàn)有的解決技術(shù)是設(shè)定調(diào)平截止區(qū)，即設(shè)定調(diào)平動(dòng)作值b，當(dāng)工作平臺(tái)I的傾斜程度小于b時(shí)，則認(rèn)為工作平臺(tái)I是水平的，不進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平。理論上，這種方法是可以解決振蕩問題，但實(shí)際使用中b的取值很難定準(zhǔn)。b取值過小(截止區(qū)過窄)，由于機(jī)械動(dòng)作的慣性，工作平臺(tái)I很容易越過截止區(qū)，從超前(或滯后)狀態(tài)越過水平位置(0° )變成滯后(或超前)狀態(tài)。b取值過大(截止區(qū)過寬)，則會(huì)造成工作平臺(tái)I的傾斜程度加劇。
[0008]3、臂架的變幅和曲臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)造出工作平臺(tái)傾斜角角速度的變化，而傾斜角加速度的顯著變化會(huì)造出調(diào)平過程的抖動(dòng)或振蕩。而現(xiàn)有調(diào)平技術(shù)絕大多數(shù)是基于水平角度狀態(tài)監(jiān)測(cè)的，并沒有考慮角加速度變化的影響，即便考慮到了，也是采用對(duì)水平角度的二次求導(dǎo)來推算角加速度的，這個(gè)方法在理論上是可行的，但實(shí)際運(yùn)用中，會(huì)存在累計(jì)誤差，實(shí)際效果并不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，引入水平面的傾斜角度和角加速度的反饋。
[0010]一種消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，包括:控制裝置、水平角度傳感器、角加速度傳感器和調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述控制裝置分別與所述水平角度傳感器和所述角加速度傳感器電連接；所述水平角度傳感器設(shè)置在消防車工作平臺(tái)上，采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并發(fā)送到所述控制裝置；所述角加速度傳感器設(shè)置在曲臂上，采集曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度并發(fā)送到所述控制裝置；所述控制裝置根據(jù)消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度和曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度生成控制信號(hào)，并且將所述控制信號(hào)發(fā)送到所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成消防車工作平臺(tái)的調(diào)平操作。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:電液比例閥、調(diào)平油缸；所述調(diào)平油缸的兩端分別與曲臂和工作平臺(tái)鉸接；所述電液比例閥根據(jù)所述控制裝置發(fā)送的控制信號(hào)，通過控制流經(jīng)所述電液比例閥的液壓油的壓力和流量，控制所述調(diào)平油缸伸縮；其中，所述控制信號(hào)為電壓信號(hào)。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，還包括報(bào)警器；所述報(bào)警器與所述控制裝置電連接。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，在消防車工作平臺(tái)上設(shè)置2個(gè)所述水平角度傳感器；2個(gè)所述水平角度傳感器都與所述控制裝置電連接；2個(gè)所述水平角度傳感器分別采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并分別發(fā)送到所述控制裝置。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，在曲臂上設(shè)置2個(gè)所述角加速度傳感器；2個(gè)所述角加速度傳感器都與所述控制裝置電連接；2個(gè)所述角加速度傳感器分別采集曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度并分別發(fā)送到所述控制裝置。
[0015]本實(shí)用新型還提供了以下技術(shù)方案:
[0016]一種消防車，其特征在于:包括如上所述的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)。
[0017]本實(shí)用新型的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車，引入了角加速度的反饋，用角加速度的反饋分量來抑制抖動(dòng)現(xiàn)象，采取了兩種不同的控制模型來分別控制工作平臺(tái)在舉升和降落過程中的自動(dòng)調(diào)平問題，并設(shè)置調(diào)平截止區(qū)，提升了自動(dòng)調(diào)平的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1A為現(xiàn)有技術(shù)中消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)的示意圖；圖1B為現(xiàn)有技術(shù)中消防車工作平臺(tái)的調(diào)平機(jī)構(gòu)的示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)的調(diào)平方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0022]其中，I一控制裝置；2、3—角度傳感器(冗余)；4一電液比例閥；5、6—安全鎖止閥；
7、8—調(diào)平油缸；9—工作平臺(tái)；10—鉸接軸；11—臂架；12—調(diào)平機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述，其中說明本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。下面結(jié)合圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多方面的描述。
[0024]下文為了敘述方便，下文中所稱的“左”、“右”、“上”、“下”與附圖本身的左、右、上、
下方向一致。
[0025]如圖2所示，消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)包括:控制裝置23、水平角度傳感器22、角加速度傳感器24和調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂蒲b置23分別與水平角度傳感器22和角加速度傳感器24電連接。
[0026]水平角度傳感器22設(shè)置在消防車工作平臺(tái)21上，采集消防車工作平臺(tái)21相對(duì)于水平面的傾斜角度并發(fā)送到控制裝置23。角加速度傳感器24設(shè)置在曲臂26上，采集曲臂26的旋轉(zhuǎn)角加速度并發(fā)送到控制裝置23。
[0027]控制裝置23根據(jù)消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度和曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度生成控制信號(hào)，并且將控制信號(hào)發(fā)送到調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成消防車工作平臺(tái)的調(diào)平操作。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如，調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:電液比例閥27、調(diào)平油缸25 ;調(diào)平油缸25的兩端分別與曲臂26和工作平臺(tái)21鉸接。電液比例閥27根據(jù)控制裝置23發(fā)送的控制信號(hào)，通過控制流經(jīng)電液比例閥27的液壓油的壓力和流量，控制調(diào)平油缸25伸縮。其中，控制信號(hào)為電壓信號(hào)。調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括與臂架29和曲臂26鉸接的曲臂油缸28。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，報(bào)警器與控制裝置23電連接，用于報(bào)警。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在消防車工作平臺(tái)21上設(shè)置2個(gè)水平角度傳感器22。2個(gè)水平角度傳感器22都與控制裝置23電連接，2個(gè)水平角度傳感器22分別采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并分別發(fā)送到控制裝置23。冗余設(shè)置2個(gè)水平角度傳感器22能夠提高系統(tǒng)的可靠性。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在曲臂26上設(shè)置2個(gè)角加速度傳感器24。2個(gè)角加速度傳感器24都與控制裝置23電連接，2個(gè)角加速度傳感器24分別采集曲臂26的旋轉(zhuǎn)角加速度并分別發(fā)送到控制裝置23。冗余設(shè)置2個(gè)角加速度傳感器24能夠提高系統(tǒng)的可靠性。
[0032]本實(shí)用新型的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，能夠控制消防車工作平臺(tái)在臂架變幅操作中始終處于水平位置，以保障消防人員的安全。通過臂架29(曲臂26是頂節(jié)臂，屬于臂架的一部分)的變幅運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)21的升降運(yùn)動(dòng)。其中，包括臂架29的變幅運(yùn)動(dòng)，曲臂油缸28驅(qū)動(dòng)曲臂26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0033]在此過程中，安裝于工作平臺(tái)21上的水平角度傳感器22時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作平臺(tái)21的傾斜角度，安裝于曲臂26上的角加速度傳感器24監(jiān)測(cè)曲臂26的旋轉(zhuǎn)角加速度，并反饋給控制裝置23，控制裝置23通過相應(yīng)的控制算法來調(diào)整伺服比例閥27的開閉和開啟程度，進(jìn)而控制調(diào)平油缸25的伸縮量，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)21的自動(dòng)調(diào)平。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，角加速度傳感器24輸出的是電壓信號(hào)，采用角加速度傳感器24的目的，主要是抑制工作平臺(tái)21調(diào)平過程中的沖擊。
[0035]角加速度傳感器24的信號(hào)和水平角度傳感器22的信號(hào)是負(fù)相關(guān)的。例如，假設(shè)水平角度傳感器22的輸出信號(hào)是a (t)，角加速度傳感器24的輸出是b (t)，則控制信號(hào)y (t)與傳感器采集的數(shù)據(jù)的關(guān)系為:y(t)=a(t)-k*b(t)，k為抑制系數(shù)。
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電液比例閥27或其它的電磁閥根據(jù)控制信號(hào)的變大或變小，通過控制電液比例閥27或其它的電磁閥的液壓油的壓力和流量，控制調(diào)平油缸25伸縮的幅度和速度。即，通過角加速度的狀態(tài)來判斷當(dāng)前調(diào)平過程中的沖擊程度，沖擊大，則角加速度傳感器24的輸出的b(t)大。如果此時(shí)不對(duì)輸出信號(hào)y(t)進(jìn)行抑制，則調(diào)平過程有可能產(chǎn)生抖動(dòng)。引入角加速度傳感器24采集的角加速度b (t)，則在沖擊大的時(shí)候，對(duì)控制裝置23的輸出信號(hào)進(jìn)行抑制，沖擊越大，抑制效果越強(qiáng)。
[0037]為了消防人員的人身安全，理論上要求工作平臺(tái)21始終處于水平狀態(tài)(SPβ=0° )，但實(shí)際的調(diào)平過程中，由于種種因素的干擾和影響，工作平臺(tái)I往往會(huì)出席調(diào)平超前(β >0° )或滯后(β <0° )現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0038]由于工作平臺(tái)21在舉升(Θ由小變大)和降落(Θ由大變小)的過程中，其受力情形并不相同，另外，曲臂油缸28、調(diào)平油缸25也存在大腔和小腔作用面積不一致的情形，因此工作平臺(tái)21的舉升和降落可以認(rèn)為是兩種不同的工況。因此本實(shí)用新型將工作平臺(tái)的舉升和降落調(diào)平設(shè)置為兩種不同的工作模式，分別對(duì)應(yīng)不同的控制模型。
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，一種消防車包括如上的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)。
[0040]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，一種如上的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)的調(diào)平控制方法，包括:控制裝置分別讀取安裝于工作平臺(tái)上的水平角度傳感器采集的水平角度采樣值和安裝于曲臂上的角加速度傳感器采集的角加速度采樣值?？刂蒲b置查詢是否有工作平臺(tái)的相關(guān)操作，如果有工作平臺(tái)的操作，則判斷工作平臺(tái)是舉升操作還是降落操作；如果是舉升操作則進(jìn)入“舉升調(diào)平模式”，否則進(jìn)入“降落調(diào)平模式”。
[0041]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，消防車在舉升和降落時(shí)，其操作手柄的輸出信號(hào)是不同的，因此根據(jù)操作手柄的輸出狀態(tài)就可以判斷出消防車是工作于舉升或降落狀態(tài)，控制裝置也是根據(jù)操作手柄的工作狀態(tài)來選擇其工作的模式的。[0042]舉升狀態(tài)(“舉升調(diào)平模式”)時(shí)，曲臂26展，調(diào)平油缸25收縮，角加速度傳感器24是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而降落狀態(tài)(“降落調(diào)平模式”)時(shí)，曲臂26收，調(diào)平油缸25伸，角加速度傳感器24順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這兩種工作狀態(tài)時(shí)，調(diào)平油缸25分別是大腔進(jìn)油和小腔進(jìn)油。
[0043]工作狀態(tài)不同，調(diào)平系統(tǒng)的受力情形和調(diào)平油缸25所受到的液壓沖擊是不同的，因此要分為舉升調(diào)平模式和降落調(diào)平模式，它們的抑制系數(shù)k要取不同的值。
[0044]控制裝置計(jì)算水平角度采樣值與水平位置設(shè)定值的差值e (t)，e (t)為工作平臺(tái)與水平位置設(shè)定值的傾斜程度；控制裝置將e(t)與調(diào)平動(dòng)作設(shè)定值b進(jìn)行比較，其中，b大于a;當(dāng)e(t)大于_b并小于b時(shí)，控制裝置判斷工作平臺(tái)不需要調(diào)平，當(dāng)|e(t) | > b時(shí)，則控制裝置判斷工作平臺(tái)需要進(jìn)行調(diào)平動(dòng)作。
[0045]控制裝置應(yīng)用“舉升模式調(diào)平控制模型”或“降落模式調(diào)平控制模型”、并采用角加速度傳感器的采樣值U2(t)對(duì)調(diào)平控制模型進(jìn)行修正，抑制由于臂架變幅或曲臂旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的抖動(dòng)；控制裝置根據(jù)水平角度采樣值和角加速度采樣值生成控制信號(hào)，通過控制電液比例閥的開啟程度，控制調(diào)平油缸的伸縮量，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平操作。
[0046]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，在自動(dòng)調(diào)平過程中，控制裝置實(shí)時(shí)讀取水平角度采樣值，并實(shí)時(shí)計(jì)算和角加速度采樣值與水平位置設(shè)定值的差值e(t)。當(dāng)|e(t)> C時(shí)，控制裝置控制警報(bào)器報(bào)警；其中，C為斜程度危險(xiǎn)報(bào)警閾值，C大于b。
[0047]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在自動(dòng)調(diào)平過程中，當(dāng)|e(t) I >d時(shí)，控制裝置鎖止臂架的變幅動(dòng)作和工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平動(dòng)作；其中，d為強(qiáng)制鎖止閾值，d大于C。當(dāng)調(diào)整為人工調(diào)平模式或采取人工復(fù)位時(shí)，控制裝置禁止解除鎖止動(dòng)作。
[0048]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如果在調(diào)平過程中出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，并且振蕩的次數(shù)大于振蕩次數(shù)閾值時(shí)，控制裝置修正控制模型中的參數(shù)，減緩調(diào)平過程。
[0049]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，調(diào)平過程中出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，主要是工作平臺(tái)頻繁地越過0°，反復(fù)的在超前和滯后狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，使人感覺不舒適。其原因主要是消防車控制信號(hào)y(t)過大，調(diào)平系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)慣性大(液壓系統(tǒng)在控制信號(hào)消失后，還會(huì)繼續(xù)工作一段時(shí)間，調(diào)平油缸還會(huì)伸(或者縮)一段距離。控制信號(hào)越大，液壓系統(tǒng)的慣性就越大)。因此，要抑制振蕩就要抑制控制信號(hào)y(t)。前述，7(0=&(0;樸(0，也可以表述為y(t)=m* (a(t)_k*b(t)),正常情況下，m=l,即y (t) =a (t) _k*b (t)。當(dāng)出現(xiàn)振蕩時(shí),調(diào)整參數(shù)m，使得控制信號(hào)y(t)減小。
[0050]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電液比例閥27或其它的電磁閥根據(jù)控制信號(hào)的變大或變小，通過控制電液比例閥27或其它的電磁閥的液壓油的壓力和流量，控制調(diào)平油缸25伸縮的幅度和速度，從而控制調(diào)平過程，進(jìn)而避免振蕩。
[0051 ] 如圖3所示:步驟301，首先在消防車上電的同時(shí)給控制裝置23上電，控制裝置23進(jìn)行初始化和自檢。
[0052]步驟302，控制裝置23分別讀取安裝于工作平臺(tái)21上的水平角度傳感器22和安裝于曲臂26上的角加速度傳感器24的采樣值U1 (t)、U2⑴。
[0053]步驟303、304，控制裝置23查詢是否有工作平臺(tái)21的相關(guān)操作，如果沒有相關(guān)操作，則控制裝置23繼續(xù)輪詢工作平臺(tái)21的狀態(tài)。
[0054]步驟305，如果有工作平臺(tái)21的操作，則判斷工作平臺(tái)21是舉升操作還是降落操作是舉升操作則進(jìn)入“舉升調(diào)平模式”，否則進(jìn)入“降落調(diào)平模式”。在這兩個(gè)模式中，分別設(shè)置有不同的控制模型，以針對(duì)不同的工況需求。下面以舉升過程為例:
[0055]步驟308、309，計(jì)算水平角度傳感器22的采樣值U1 (t)與水平位置設(shè)定值a(可以設(shè)定a=0，即水平位置)的差值，記為e(t)=Ul(t)-a，用e(t)來表示工作平臺(tái)I與水平位置a的傾斜程度。
[0056]步驟311，用e(t)與調(diào)平動(dòng)作設(shè)定值b (b>a，或稱為調(diào)平截止區(qū)設(shè)定值)進(jìn)行比較。
[0057] 步驟314、315當(dāng)_b〈e (t) <b時(shí)，認(rèn)為工作平臺(tái)21的傾斜狀態(tài)在可接受的范圍內(nèi)，此時(shí)不需要調(diào)平，如果|e(t)| >b，則此時(shí)需要進(jìn)行調(diào)平動(dòng)作。調(diào)取“舉升模式調(diào)平控制模型”或“降落模式調(diào)平控制模型”，并利用角加速度傳感器24的采樣值1!2(0對(duì)調(diào)平控制模型進(jìn)行修正，以抑制由于臂架29變幅或曲臂26旋轉(zhuǎn)時(shí)，角加速度顯著變化而產(chǎn)生的抖動(dòng)。
[0058]步驟316，通過運(yùn)算，將水平角度傳感器22的控制信號(hào)和角加速度傳感器24的控制信號(hào)合并成一個(gè)控制信號(hào)，并用這個(gè)合成控制信號(hào)來控制伺服比例閥27的開啟程度，進(jìn)而控制調(diào)平油缸25的伸縮量，來進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平操作。
[0059]步驟318，在調(diào)平過程中，工作平臺(tái)21的傾斜程度理論上應(yīng)該逐漸減小，但如果臂架29變幅或曲臂26旋轉(zhuǎn)的速度過快，有可能造成工作平臺(tái)21傾斜角度加劇的情形。因此有必要在調(diào)平的過程中持續(xù)監(jiān)測(cè)工作平臺(tái)21的傾斜程度e(t)，如果在自動(dòng)調(diào)平過程中，工作平臺(tái)21的傾斜程度加劇，并且|e(t) I > c (c>b，為工作平臺(tái)21傾斜程度危險(xiǎn)報(bào)警值)，則說明此時(shí)工作平臺(tái)21的傾斜程度到了危險(xiǎn)程度，警笛間歇地發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提升操作人員注意安全。
[0060]步驟324，如果在自動(dòng)調(diào)平過程中，工作平臺(tái)21的傾斜程度進(jìn)一步加劇，并且e(t) I > d (d>c，工作平臺(tái)I傾斜程度強(qiáng)制鎖止值)，此時(shí)應(yīng)立刻鎖止臂架的變幅動(dòng)作和工
作平臺(tái)21的自動(dòng)調(diào)平動(dòng)作，并且警笛長(zhǎng)鳴，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此時(shí)應(yīng)調(diào)整為人工調(diào)平模式或采取人工復(fù)位，否則禁止解除鎖止動(dòng)作，以保障工作人員的人身安全。
[0061 ] 步驟322，如果沒有發(fā)生傾斜程度e (t)超過報(bào)警值d的情形，則持續(xù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平動(dòng)作，并時(shí)刻判斷調(diào)平動(dòng)作是否完成(|e (t) I <b)，如果沒有完成調(diào)平動(dòng)作，則繼續(xù)返回調(diào)平過程，如果調(diào)平動(dòng)作已經(jīng)完成，則返回工作平臺(tái)21的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以等待下一次的調(diào)平動(dòng)作。
[0062]在驅(qū)動(dòng)調(diào)平油缸25進(jìn)行調(diào)平處理的過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，即工作平臺(tái)21頻繁地在超前和滯后狀態(tài)之間切換(頻發(fā)地過0°位置)。目前現(xiàn)有的解決技術(shù)是設(shè)定調(diào)平截止區(qū)，即設(shè)定調(diào)平動(dòng)作值b，當(dāng)工作平臺(tái)21的傾斜程度小于b時(shí)，則認(rèn)為工作平臺(tái)21是水平的，不進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平。理論上，這種方法是可以解決振蕩問題，但實(shí)際使用中b的取值很難定準(zhǔn)。b取值過小(截止區(qū)過窄)，由于機(jī)械動(dòng)作的慣性，工作平臺(tái)21很容易越過截止區(qū)，從超前(或滯后)狀態(tài)越過水平位置(0° )變成滯后(或超前)狀態(tài)。b取值過大(截止區(qū)過寬)，則會(huì)造成工作平臺(tái)21的傾斜程度加劇。
[0063]步驟319、320，為了彌補(bǔ)這個(gè)問題，在控制裝置23中增加了對(duì)振蕩現(xiàn)象的抑制。在現(xiàn)有方案的基礎(chǔ)上，增加了振蕩次數(shù)的監(jiān)測(cè)。如果在調(diào)平過程中出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，并且振蕩的次數(shù)大于3次，則修正控制模型中的參數(shù)，以減緩調(diào)平過程，避免工作平臺(tái)21越過調(diào)平截止區(qū)，造成振蕩現(xiàn)象。
[0064]本實(shí)用新型的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)及消防車，由于采取了兩種不同的控制模型來分別控制工作平臺(tái)在舉升和降落過程中的自動(dòng)調(diào)平問題，因此避免了單一控制模型控制兩種工況而產(chǎn)生的適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，提升了自動(dòng)調(diào)平的效果。
[0065]設(shè)置調(diào)平截止區(qū)可以在一定程度上避免振蕩現(xiàn)象。當(dāng)截止區(qū)設(shè)置過小，工作平臺(tái)可能越過截止區(qū)產(chǎn)生振蕩，截止區(qū)設(shè)置過大，則工作平臺(tái)傾斜嚴(yán)重。在設(shè)定調(diào)平截止區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合模型修正的方法，時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作平臺(tái)是否存在振蕩現(xiàn)象，如果存在，則修正模型，減緩自動(dòng)調(diào)平動(dòng)作，避免振蕩。這樣即可以使得工作平臺(tái)更加趨于水平位置，又避免了振蕩。
[0066]在自動(dòng)調(diào)平過程中，臂架變幅和曲臂旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的加速度變化而引起的抖動(dòng)問題時(shí)發(fā)生，為了抑制抖動(dòng)，引入了角加速度的反饋。用角加速度的反饋分量來抑制抖動(dòng)現(xiàn)象。
[0067]上述本實(shí)用新型所公開的任一技術(shù)方案除另有聲明外，如果其公開了數(shù)值范圍，那么公開的數(shù)值范圍均為優(yōu)選的數(shù)值范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解:優(yōu)選的數(shù)值范圍僅僅是諸多可實(shí)施的數(shù)值中技術(shù)效果比較明顯或具有代表性的數(shù)值。由于數(shù)值較多，無法窮舉，所以本實(shí)用新型才公開部分?jǐn)?shù)值以舉例說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并且，上述列舉的數(shù)值不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型創(chuàng)造保護(hù)范圍的限制。
[0068]同時(shí)，上述本實(shí)用新型如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結(jié)構(gòu)件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為:能夠拆卸地固定連接(例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為:不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當(dāng)然，互相固定連接也可以為一體式結(jié)構(gòu)(例如使用鑄造工藝一體成形制造出來)所取代(明顯無法采用一體成形工藝除外)。
[0069]另外，上述本實(shí)用新型公開的任一技術(shù)方案中所應(yīng)用的用于表示位置關(guān)系或形狀的術(shù)語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態(tài)或形狀。本實(shí)用新型提供的任一部件既可以是由多個(gè)單獨(dú)的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨(dú)部件。
[0070]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 控制裝置、水平角度傳感器、角加速度傳感器和調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 所述控制裝置分別與所述水平角度傳感器和所述角加速度傳感器電連接；所述水平角度傳感器設(shè)置在消防車工作平臺(tái)上，采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并發(fā)送到所述控制裝置；所述角加速度傳感器設(shè)置在曲臂上，采集曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度并發(fā)送到所述控制裝置； 所述控制裝置根據(jù)消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度和曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度生成控制信號(hào)，并且將所述控制信號(hào)發(fā)送到所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成消防車工作平臺(tái)的調(diào)平操作； 所述調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:電液比例閥、調(diào)平油缸；所述調(diào)平油缸的兩端分別與曲臂和工作平臺(tái)鉸接；所述電液比例閥根據(jù)所述控制裝置發(fā)送的控制信號(hào)，通過控制流經(jīng)所述電液比例閥的液壓油的壓力和流量，控制所述調(diào)平油缸伸縮；所述控制信號(hào)為電壓信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 還包括報(bào)警器； 所述報(bào)警器與所述控制裝置電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于: 在消防車工作平臺(tái)上設(shè)置2個(gè)所述水平角度傳感器； 2個(gè)所述水平角度傳感器都與所述控制裝置電連接；2個(gè)所述水平角度傳感器分別采集消防車工作平臺(tái)相對(duì)于水平面的傾斜角度并分別發(fā)送到所述控制裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于: 在曲臂上設(shè)置2個(gè)所述角加速度傳感器； 2個(gè)所述角加速度傳感器都與所述控制裝置電連接；2個(gè)所述角加速度傳感器分別采集曲臂的旋轉(zhuǎn)角加速度并分別發(fā)送到所述控制裝置。
5.一種消防車，其特征在于: 包括如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的消防車工作平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A62C27/00GK203763747SQ201320698993
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】東權(quán), 葉果, 趙玉春, 劉楠楠, 王耀宇 申請(qǐng)人:徐州重型機(jī)械有限公司