CN102145857B - 一种起重机及其回转控制***、回转控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机的回转控制方法，其特征在于，该方法按照下述步骤进行：101、预先存储负载参数与回转电流对应的函数关系；102、获取当前负载参数；103、根据所述函数关系获得与获取的所述当前负载参数对应的回转电流值，控制回转电流的输出。本发明所提供的回转控制方法将与负载有关的参数设计到回转控制***中，可以根据不同的负载参数，控制输出不同的回转电流，得到与负载工况相适应的回转速度，实现回转控制***根据负载工况变化自动调整回转控制。本发明还提供一种回转控制***，以及包括上述回转控制***的起重机。

Description

一种起重机及其回转控制***、回转控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种起重机的回转控制方法。本发明还涉及一种起重机的回转控制***以及包括所述回转控制***的起重机。

背景技术

起重机回转***通常包括液压泵、回转马达、回转减速机以及回转支撑，由液压泵驱动回转马达转动，回转马达驱动回转减速机，再通过回转减速机的小齿轮驱动回转支撑外齿或内齿，从而实现转台带动整个上车的回转。

为了实现回转操作的自动化，采用电比例操纵的方式控制回转，实现电液结合。为了满足回转的稳定性，需要按照实际工况调整回转的速度。在阀控***中，主要由定量泵、控制阀以及回转缓冲阀等元件控制回转的转速：由控制器控制控制阀的开口大小，控制进入回转马达的油量，从而控制回转的转速；在泵控***中，主要由变量泵与回转马达控制回转的转速：由控制器控制变量泵的流量，控制进入回转马达的油量，从而控制回转的转速。

然而，上述的回转控制方式均是由控制器独立地对回转速度进行控制，当工况发生改变，需要改变回转的速度时，回转控制***无法感知工况的变化，不能自动的做出相应调整，而是依靠操纵者的经验人为地进行手动调整。

此外，在手柄开启或关闭的瞬间，回转***的缓冲性能主要依靠回转缓冲阀来实现，此时回转缓冲阀的性能决定了开启或关闭瞬间的稳定性。由于吊钩和吊臂通过钢丝绳柔性连接，当回转动作突然停止时，吊钩会由于惯性而继续前行，此时吊钩会如单摆一样摆动，带动吊臂和转台来回运动，给操作者造成整车在晃动的外在现象，引起用户不满。

因此，有必要对现有回转控制方式进行改进，于是如何提高一种具有自动控制和自动适应能力的回转控制***，成为本领域技术人员需要解决的记述问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种起重机的回转控制方法，该回转控制方法可以根据负载参数的改变自动调整回转速度。本发明的另一目的是提供一种回转控制***以及包括上述回转控制***的起重机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机的回转控制方法，该方法按照下述步骤进行：

101、预先存储负载参数与回转电流对应的函数关系；

102、获取当前负载参数；

103、根据所述函数关系获得与获取的所述当前负载参数对应的回转电流值，控制回转电流的输出。

优选地，步骤103中，渐变地输出回转电流，直至达到与所述当前负载参数对应的所述回转电流值。

优选地，步骤103中，回转电流达到所述回转电流值期间的增益由小变大再由大变小。

优选地，所述负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量中的至少一者。

优选地，步骤101中，预先存储所述回转电流与负载力矩的函数关系；步骤102中，获取的所述当前负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量；步骤103中，根据所述吊臂变幅角度、所述吊臂长度和所述吊重量计算出当前负载力矩，并根据所述函数关系获得与所述当前负载力矩对应的所述回转电流值，控制回转电流的输出。

优选地，所述函数关系中，所述回转电流值随着所述负载力矩的渐增而逐渐减小。

本发明所提供的回转控制方法将与负载有关的参数设计到回转控制***中，具体地，参与到回转电流的控制中，可以根据不同的负载参数，控制输出不同的回转电流，从而使回转动力元件或阀的回转电流和实际工况组成闭环控制***，得到与负载工况相适应的回转速度，实现回转控制***根据负载工况变化自动调整回转控制，从而提高回转的稳定性和良好的操控性。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种起重机的回转控制***，包括回转控制器，所述回转控制器包括：

当前负载参数采集单元；

回转电流值获取单元，用于预先存储负载参数与回转电流对应的函数关系，并根据所述函数关系，获取当前负载参数对应的回转电流值；

控制信号输出单元，用于根据获取的所述回转电流值，输出控制信号控制回转电流的输出。

优选地，所述回转控制器渐变地输出回转电流，直至达到对应的所述回转电流值。

优选地，所述控制信号输出单元控制回转电流达到所述回转电流值期间的增益由小变大再由大变小。

优选地，所述负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量中的至少一者。

优选地，所述当前负载参数采集单元采集的所述当前负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量；所述回转电流值获取单元，用于预先存储负载力矩与回转电流对应的函数关系，并根据所述吊臂变幅角度、所述吊臂长度和所述吊重量计算当前负载力矩，且根据所述函数关系，获取与所述当前负载力矩对应的所述回转电流值。

优选地，所述函数关系中，所述回转电流值随着所述负载力矩的渐增而逐渐减小。

本发明所提供的回转控制***根据负载参数控制回转电流的输出，得到与负载工况相适应的回转速度，实现回转控制***根据负载工况变化自动调整回转控制，从而提高回转的稳定性和良好的操控性。

本发明还提供一种起重机，包括转台以及回转控制***，所述回转控制***为上述任一项所述的回转控制***。由于上述回转控制***具有上述技术效果，具有该回转控制***的起重机也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供起重机回转控制方法的控制流程图；

图2为本发明所提供回转控制方法一种具体实施方式中回转电流与时间的函数关系曲线图；

图3为本发明所提供回转控制方法另一种具体实施方式中回转电流值与负载参数的函数关系曲线图。

图4为在一种具体工况中当前负载力矩和最大负载力矩的百分比与回转电流的数据曲线图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种起重机的回转控制方法，该回转控制方法可以根据负载参数的改变自动调整回转速度。本发明的另一核心是提供一种回转控制***以及包括上述回转控制***的起重机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供起重机回转控制方法的控制流程图。

本发明提供的起重机的回转控制方法，用于根据负载状态的变化控制回转的速度，该方法按照下述步骤进行：

步骤S101、预先存储负载参数与回转的回转电流值之间相对应的函数关系；

由于负载惯性的影响，在不同负载工况下，同样的回转速度对车体回转稳定性的影响不同，因此，负载工况发生变化时，回转速度需要受到控制以实时调整，从而保证回转的持续稳定性。回转速度主要由回转执行元件控制，比如可以由回转马达的转速控制，回转马达的转速则主要由进入回转马达的液压油量决定，液压油量取决于回转动力元件或相关阀的开口大小，比如回转泵或阀的开口大小，在电液控制***中，开口大小可以通过控制回转电流的大小进行调整。因此，不同的负载参数对应不同的回转电流值，即不同的负载参数对应不同的回转速度，适应不同的负载工况；在回转电流值与负载参数之间建立特定的函数关系，在某种负载工况下，对应的回转电流值可以在保证回转速度的同时，保持车体的最佳稳定状态。

步骤S102、获取负载参数；

与负载相关的参数有多种，比如吊臂变幅角度、吊臂长度、吊重量等，这些参数均可以通过传感器类元件进行检测，吊臂变幅角度可以通过角度传感器检测，吊臂长度可以通过位移传感器检测，吊重量可以通过压力传感器检测的压力值进行换算获得。

步骤S103、根据函数关系获得与获取的负载参数对应的回转电流值，控制回转电流的输出。

获取负载参数后，根据预存的函数关系，获得与检测的负载参数对应的回转电流值，可以由控制器通过预设程序计算获取，并按照该回转电流值输出回转电流，进行回转控制。需要说明的是，不同的负载参数对应不同的回转电流值，该回转电流值为在对应负载参数下的最大电流输出值，即限定处于此负载参数的工况时，输出的用于回转的最大电流值。

该回转控制方法将与负载有关的参数设计到回转控制***中，具体地，参与到回转电流的控制中，保证回转动力元件或阀的控制电流和实际工况组成闭环控制***，得到与负载工况相适应的回转速度，实现回转控制***根据负载工况变化自动调整回转控制，进一步提高回转的稳定性和良好的操控性。

请参考图2，图2为本发明所提供回转控制方法一种具体实施方式中回转电流与时间的函数关系曲线图。

在步骤S103中，可以根据获取的负载参数渐变地输出回转电流，直至达到与负载参数对应的回转电流值。使回转电流渐变地达到回转电流值(即与当前负载参数对应的最大电流值)，这里所述的渐变是指回转电流并非瞬间突变至对应的回转电流值，而是具有过渡的过程，如图2所示，在***启动时，进入回转马达的液压油量逐渐增加，为连续的过程，回转马达的转速会经过一定的时间段后再达到该工况下设定的最高转速，避免回转马达转速突增，从而使整个回转动作的启动过程平稳无冲击。当然，在回转过程当中，需要改变回转电流大小时，均可以渐变地改变回转电流，直至达到对应的回转电流值。

进一步地，在步骤S103中，回转电流达到与负载参数对应回转电流值的期间的增益由小变大再由大变小。如图2所示，时间与回转电流的函数关系曲线中，时间为变量，回转电流为自变量，曲线的斜率先逐渐增加，再逐渐减小，即回转电流在启动的初始瞬间，回转电流增速较为缓慢，中间时段，回转电流增速较快，达到回转电流值之前的增速又逐渐降低，直至增长至回转电流值，则回转马达在整个启动过程中，转速主要在中间时段得以提升，保证启动过程中初始和终止瞬间的稳定性，从而进一步提高回转的平稳性；同理，当回转电流在回转过程中随着负载工况变化需要增加时，也采取此种方式渐增，或者需要降低时，也采取此种方式渐减。

负载参数可以包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量中的任一者，或任二者，或三者。上述三种负载参数可以较为直接地反应负载的变化，以此作为控制回转速度的依据，可以较好地满足实际工况的需要。

可以将吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量三种参数均参与至回转控制***中，则可以在步骤S101中，预先存储回转电流值与负载力矩的函数关系，负载力矩可以较为全面的反应负载工况，也直接关系着车体的稳定性，为回转速度控制的关键，可以根据力矩所反应出的负载工况，采取最有利于回转控制的控制策略，因此，较为优化的控制方式，是将负载力矩与回转电流值对应；相应地，步骤S102中，获取吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量的数值；在步骤S103中，根据吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量计算出当前负载力矩，并根据函数关系获得与当前负载力矩对应的回转电流值，控制回转电流的输出。

请参考图3，图3为本发明所提供回转控制方法另一种具体实施方式中回转电流值与负载力矩的函数关系曲线图。

进一步地，步骤S101预先存储的函数关系中，回转电流值可以随着负载力矩的渐增而逐渐减小。负载力矩较大时，如果回转速度过快，容易导致车体倾翻，影响车体的稳定性，因此，将回转电流值控制在较小的范围内，负载力矩较小时，则可以保持相对较大的回转电流值，获得较高的回转速度。

请参考图4，图4为在一种具体工况中当前负载力矩和最大负载力矩的百分比与回转电流的数据曲线图。

具体地，如：步骤S101中，在建立负载力矩与回转电流值之间的函数关系时，可以建立当前负载力矩和最大负载力矩比值与回转电流的函数关系，最大负载力矩对应的回转电流值最小，即最小电流值，最小负载力矩对应的回转电流值最大，即最大电流值，可以将电流范围设为300mA-600mA；步骤S103中，当计算的当前负载力矩与存储的函数关系中的最大力矩相等时，即当前负载力矩与最大负载力矩的比值为100％，图4中所示横轴数据为100时，回转泵或阀的回转电流值最小，此时对应的电流值为300mA，在此回转电流值下，回转维持在一定的转速，此转速还可通过重新设定最小电流值进行修正，一方面可以提高车体回转时的稳定性，另一方面可以满足用户对回转速度的需求，平衡稳定性与回转速度；当计算的当前负载力矩为零，即空钩不吊重时，比值为0，此时回转泵或阀的回转电流值可以在手柄的控制下达到设定的最大电流值600mA，回转速度可以达到最大速度，即实现空载时的速度设计要求；当计算的当前负载力矩处于最小力矩和最大力矩之间时，根据函数关系曲线获得回转泵或阀的回转电流值，该值处于设定的最小电流值与最大电流值之间，如图4所示，百分比为60％时，对应的电流值为400mA，百分比为50％时，对应的电流值为450mA。最大负载过渡至空载时，回转电流的增益也可以由小变大再由大变小，图4所示的曲线的首尾两段为斜率相等的正比例曲线，中间段的正比例曲线的斜率较大，且首尾两段与中间段采用二次曲线进行缓冲过渡。

当然，本发明所提供的回转控制方法，也可以仅以吊臂变幅角度为控制依据，吊臂变幅角度越大，对应的回转电流值越大。变幅越大，在吊重量和吊臂长度不变的情况下，负载力矩越小，可以增大回转电流值，提高回转马达增速。同理，也可以仅以吊臂长度或吊重量为控制依据，吊臂长度和吊重量越大时，对应的回转电流值越小。

本发明还提供一种起重机的回转控制***，具有回转控制器，回转控制器包括：当前负载参数采集单元、回转电流值获取单元以及控制信号输出单元。

当前负载参数采集单元，用于采集当前的负载参数，可以采集传感器类元件检测的负载参数，并输出至回转电流值获取单元，即可以利用现有的传感检测装置采集负载参数，以较低的成本达到本发明的目的；回转电流值获取单元，用于存储负载参数与回转电流对应的函数关系，并根据该函数关系，获取与当前负载参数对应的回转电流值，可以通过预设的程序计算得出；控制信号输出单元，用于根据获取的回转电流值，输出相应的控制信号控制回转电流的输出。

该回转控制***将与负载有关的参数作为控制回转速度的依据，通过控制回转电流的大小，保证回转动力元件或阀的控制电流和实际工况组成闭环控制***，得到与负载工况相适应的回转速度，实现回转控制***根据负载工况变化自动调整回转控制，进一步提高回转的稳定性和良好的操控性。

回转控制器可以渐增地输出回转电流，直至达到对应的回转电流值，使电流逐渐增加至回转电流值，则回转泵或阀的开口会逐渐增大，进入回转马达的油液逐渐增加，因此，回转马达的转速会经过一定的时间段再达到该负载参数工况下限定的最高转速，避免回转马达转速突增，从而使整个启动过程平稳无冲击。

回转控制器的控制信号输出单元输出的控制信号，控制回转电流自启动至达到回转电流值期间的增益由小变大再由大变小。即时间为变量，回转电流为自变量的函数关系曲线的斜率先逐渐增加，再逐渐减小，因此，回转电流在刚启动的瞬间，回转电流增速较为缓慢，在中间时段，回转电流增速较快，达到回转电流值之前的增速又逐渐降低，直至增长至回转电流值，则回转马达在启动过程中，转速主要在中间过程得以提升，保证启动和终止瞬间的稳定性，从而进一步提高回转的平稳性。

回转控制器的负载参数采集单元采集的负载参数可以包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量中的任一者，或任二者，或三者，以此三种参数为控制回转电流输出的有益效果，在上述回转控制方法的实施例中已有论述，在此不赘述。

优选地，负载参数采集单元采集吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量，并将采集的负载参数输出至回转电流值获取单元；相应地，回转电流值获取单元预先存储负载力矩与回转电流对应的函数关系，并根据吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量计算当前负载力矩，且根据预先存储的函数关系，获取与当前负载力矩对应的回转电流值；控制信号输出单元根据获取的回转电流值，输出相应的控制信号。

进一步地，回转电流值获取单元预先存储的函数关系中，回转电流可以随着负载参数计算得出的负载力矩的渐增而逐渐减小。负载力矩较大时，如果回转速度过快，容易导致车体倾翻，影响车体的稳定性，因此，将回转电流值控制在较小的范围内，负载力矩较小时，则可以保持相对较大的回转电流值，获得较高的回转速度。也可以仅以吊臂变幅角度为控制依据，吊臂变幅角度越大，对应的回转电流值越大。变幅越大，在吊重量和吊臂长度不变的情况下，负载力矩越小，可以增大回转电流值，提高回转马达增速。同理，也可以仅以吊臂长度或吊重量为控制依据，吊臂长度和吊重量越大时，对应的回转电流值越小。

除了上述回转控制方法以及回转控制***，本发明还提供一种起重机，包括转台以及回转控制***，所述回转控制***为上述任一项所述的回转控制***。由于上述回转控制***具有上述技术效果，具有上述回转控制***的起重机也具有相同的技术效果，在此不赘述。

以上对本发明所提供的一种起重机及其回转控制***、回转控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种起重机的回转控制方法，其特征在于，该方法按照下述步骤进行：

101、预先存储回转电流与负载力矩的函数关系；

102、获取当前负载参数，获取的所述当前负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量；

103、根据所述吊臂变幅角度、所述吊臂长度和所述吊重量计算出当前负载力矩，并根据所述函数关系获得与所述当前负载力矩对应的所述回转电流值，控制回转电流的输出。

2.根据权利要求1所述的回转控制方法，其特征在于，步骤103中，渐变地输出回转电流，直至达到与所述当前负载参数对应的所述回转电流值。

3.根据权利要求2所述的回转控制方法，其特征在于，步骤103中，回转电流达到所述回转电流值期间的增益由小变大再由大变小。

4.根据权利要求1所述的回转控制方法，其特征在于，所述函数关系中，所述回转电流值随着所述负载力矩的渐增而逐渐减小。

5.一种起重机的回转控制***，包括回转控制器，其特征在于，所述回转控制器包括：

当前负载参数采集单元，所述当前负载参数采集单元采集的所述当前负载参数包括吊臂变幅角度、吊臂长度和吊重量；

回转电流值获取单元，用于预先存储负载力矩与回转电流对应的函数关系，并根据所述吊臂变幅角度、所述吊臂长度和所述吊重量计算当前负载力矩，且根据所述函数关系，获取与所述当前负载力矩对应的所述回转电流值；

控制信号输出单元，用于根据获取的所述回转电流值，输出控制信号控制回转电流的输出。

6.根据权利要求5所述的回转控制***，其特征在于，所述回转控制器渐变地输出回转电流，直至达到对应的所述回转电流值。

7.根据权利要求6所述的回转控制***，其特征在于，所述控制信号输出单元控制回转电流达到所述回转电流值期间的增益由小变大再由大变小。

8.根据权利要求5所述的回转控制***，其特征在于，所述函数关系中，所述回转电流值随着所述负载力矩的渐增而逐渐减小。

9.一种起重机，包括转台以及回转控制***，其特征在于，所述回转控制***为权利要求5至8任一项所述的回转控制***。

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