CN109386514A - 转动部件在行程终端的缓冲控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制方法，为解决现有转动部件在行程终端的缓冲控制方法的缺点；提供一种转动部件在行程终端的缓冲控制方法，该方法如下：在转动行程末端设置减速区，当转动部件进入减速区时，根据转动部件当前角度位置插值计算当前角度变化量计算值Xn，计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn‑1；理论电流值in；若Zn‑1大于Xn，计算当前目标电流值In；控制器按照In和in中较小的值向电磁阀输出实际控制电流；若Zn‑1小于Xn时，则按照in和前一周期输出的实际控制电流值中较小的值输出控制电流；该缓冲控制方法对不同的发动机转速和不同的缓冲行程有较好的适应性，能够大量减少控制程序代码，提高程序运行效率。

Description

转动部件在行程终端的缓冲控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，更具体地说，涉及一种由液压油缸驱动而转动的转动部件在行程终端的缓冲控制方法。
背景技术
在工程机械上存在很多由液压油缸驱动的部件,例如挖掘机上有动臂、斗杆、铲斗等，装载机上具有铲斗、动臂等，这些部件在液压油缸的驱动下绕其铰接点转动。由于转动部件质量巨大，若在其行程终了位置不进行限位缓冲的话将造成巨大冲击。
在现有的转动部件驱动***采用电控方式，及驱动液压油缸的驱动油路上设置电磁阀，控制器接受操控手柄的电信号后输出相应的控制电流控制电磁阀的开度，实现液压油缸的控制。对于这种电控***，通常在转动部件快要转动至行程终端时，控制器减少电磁阀的控制电流，使电磁阀的阀口提前减小或关闭，从而起到缓冲的作用。但是由于转动部件的工况不同，采用该方法时需要根据不同的发动机转速以及铲装重量划分区间，配置不同的缓冲角度和缓冲电流等参数进行缓冲，不同缓冲距离的缓冲效果差异较大，特别是近距离启动开始缓冲时速度缓慢，需要编写的代码和设置的缓冲参数较多，影响程序运行效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有转动部件在行程终端的缓冲控制方法的缺点，而提供一种转动部件在行程终端的缓冲控制方法。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种转动部件在行程终端的缓冲控制方法，该转动部件由液压油缸驱动绕其铰接点转动，所述液压油缸的驱动油路上设置电磁阀，控制器接受电控手柄的操控信号并输出实际电流控制所述电磁阀，检测转动部件角度位置的位置检测传感器与控制器连接，其特征在于缓冲控制方法如下：在转动部件的转动行程末端设置减速区，控制器通过位置检测传感器周期性地检测获取转动部件的角度位置，设定减速起始点角度变化量a、减速停止点角度变化量b、电流减小步长d，电流减小步长偏移量Δ；
当转动部件由减速区外部向行程末端转动进入减速区时，根据转动部件当前周期的检测的角度位置yn按照以下公式插值计算当前周期角度变化量计算值Xn，其中A-B是减速区起始点与减速区终了点之间的角度差；A-yn是减速区起始点与转动部件当前周期位置角度差；根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1；依据电控手柄向控制器输出的控制信号计算控制器应向电磁阀输出的理论电流值in；
若Zn-1大于Xn，计算当前周期目标电流值In为In＝In-1-d-(K-1)×Δ；其中In-1为前一周期控制器向电磁阀输出的实际控制电流，K是Zn-1大于Xn的连续次数；控制器按照In和in中较小的值向电磁阀输出实际控制电流；
若Zn-1小于Xn时，则当前周期控制器按照当前周期的理论电流值in和前一周期输出的实际控制电流值中较小的值输出当前周期的实际控制电流；
当转动部件由减速区外部向行程末端转动但未进入减速区时，依据电控手柄输出的控制信号计算当前周期控制器应向电磁阀输出的理论电流值in，控制器按照该理论电流值in向所述电磁阀输出实际控制电流。
进一步地，上述转动部件在行程终端的缓冲控制方法中，在减速区和转动部件转动行程终点之间还设置有缓冲区，当转动部件转动由减速区进入到缓冲区时，控制器向电磁阀输出预设固定值的实际控制电流；或者根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1，若Zn-1大于减速停止点角度变化量b且前一周期输出的实际控制电流大于预设的最小值电流时，控制器在前一周期输出的实际控制电流的基础上减去固定步长电流值后作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1小于减速停止点角度变化量b，控制器按照前一周期输出的实际控制电流作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1大于减速停止点角度变化量b且前一周期输出的实际控制电流等于预设的最小值电流时，控制器按照预设的最小值电流为当前周期输出的实际控制电流。
进一步地，上述转动部件在行程终端的缓冲控制方法中，若转动部件的角度位置位于减速区或缓冲区内且由静止开始转动时，根据电控手柄的输入信号计算控制器应向电磁阀输出电流的电流增加速率，若电流增加速率大于预设值时，控制器按照预设的电流增加速率向电磁阀输出实际控制电流。
本发明与现有技术相比，在发明中，在转动部件进入到减速区后，计算转动部件在减速区的当前周期角度变化量计算值Xn作为参考转动速度，再计算前一周前的角度变化量，也相当于前一周期转动部件的转动速度，以转动速度作为对比，并以此结果来使控制器向电磁阀输出对应的实际控制电流。该缓冲控制方法对不同的发动机转速和不同的缓冲行程有较好的适应性，能够大量减少控制程序代码，提高程序运行效率。
附图说明
图1是本发明实施例中的转动部件的转动减速缓冲区域划分示意图。
图2是本发明实施例中的角度变化量曲线。
图3是本发明实施例中的电流变化量曲线。
图4是转动部件在减速区内启动的缓冲曲线。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
本实施例中转动部件在行程终端的缓冲控制方法中，该转动部件由液压油缸驱动绕其铰接点转动，例如装载机的铲斗，液压油缸的驱动油路上设置电磁阀，控制器接受电控手柄的操控信号并输出电流控制所述电磁阀，检测转动部件角度位置的位置检测传感器与控制器连接，该缓冲控制方法如下：如图1所示，在转动部件的转动行程末端设置减速区和缓冲区，转动方向为R，减速区1在前，缓冲区2在后，缓冲区的终点S点为转动部件的停止点。减速区的起点为A点，终止点为B点，减速区的角度大小为α，缓冲区的角度大小为β。
在该方法中，设置设定减速起始点角度变化量a、减速停止点角度变化量b、电流减小步长d，电流减小步长偏移量Δ，Δ可以是零值，当其为零时，则相当于不考虑电流减小步长偏移量。
在转动部件转动的过程中，控制器通过位置检测传感器周期性地检测获取转动部件的角度位置。
当转动部件由减速区外部向行程末端转动进入减速区时，根据转动部件当前周期的被检测到的角度位置yn按照以下公式插值计算当前周期角度变化量计算值Xn，其中A-B是减速区起始点与减速区终了点之间的角度差，其大小也即为α；A-yn是减速区起始点与转动部件当前周期位置角度差；根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1。依据电控手柄向控制器输出的控制信号计算控制器应向电磁阀输出的理论电流值in；
若Zn-1大于Xn，计算当前周期目标电流值In为In＝In-1-d-(K-1)×Δ；其中In-1为前一周期控制器向电磁阀输出的实际控制电流，K是转动部件从减速区外转动进入到减速区之后Zn-1大于Xn的连续次数。控制器从In和in中取较小的值作为向电磁阀输出的实际控制电流。
若Zn-1小于Xn，则控制器从当前周期的理论电流值in和前一周期输出的实际控制电流值中取较小的值作为当前周期向电磁阀输出的实际控制电流。
当转动部件由减速区外部向行程末端转动但未进入减速区时，依据电控手柄输出的控制信号计算当前周期控制器应向电磁阀输出的理论电流值in，控制器将该理论电流值in作为向所述电磁阀输出的实际控制电流。
当转动部件转动由减速区进入到缓冲区时，控制器向电磁阀输出预设固定值的实际控制电流。
如图2、图3所示，转动部件从减速区1外运动至减速区1，在第一周期的开始时刻就计算当前周期角度变化量计算值X1和前一周期角度变化量测量值Z0，比较X1与Z0的大小，由图2中可知，Z0大于X1，因此，计算当前周期目标电流值I1＝I0-d-(k-1)×Δ，如图3所示，此时依据电控手柄输出的控制信号计算当前周期控制器应向电磁阀输出的理论电流值i1要大于当前第一周期目标电流值I1，因此控制器在第一周期将I1值作为向电磁阀输出的实际控制电流。
在第二周期，通过插值计算到当前周期(即第二周期)角度变化量计算值X2和第一周期角度变化量测量值Z1，Z1小于X2，控制器从当前周期的理论电流值i2和第一周期输出的实际控制电流值中取较小的值作为当前周期向电磁阀输出的实际控制电流，由图3可知，当前周期的理论电流值i2要大于第一周期输出的实际控制电流值I1，所以在第二周期仍以第一周期输出的实际控制电流值作为第二周期输出的实际控制电流值，也即在第二周期控制器向电磁阀输出的实际控制电流保持不变。
在第3周期，通过插值计算到当前周期(即第三周期)角度变化量计算值X3和第二周期角度变化量测量值Z2，Z2大于X3，因此计算第三周期目标电流值I3为I3＝I2-d-(K-1)×Δ，K等于1，计算得到的I3与第三周期的理论电流值i3比较，i3大于I3，所以在第三周期，控制器按照I3值向电磁阀输出实际控制电流。
依次类推，当转动部件由减速区进入到缓冲区时，控制器按照预设的固定值向电磁阀输出实际控制电流，该电磁阀在该电流的控制下，转动部件在单个周期内转动的角度变化量要小于或等于设定的减速区停止点角度变化量b。
在图2中，折线3是转动部件进入到减速区和缓冲区之后各个周期内转动部件角度变化量计算值；折线4是转动部件在各个周期内角度变化量的测量值；在图3中，直线5是控制器按照电控手柄输出的控制信号计算的理论电流值；折线6则是转动部件在减速区内向电磁阀输出的实际控制电流。
液压油缸驱动转动部件在减速区内由静止开始转动时(电控手柄由没有控制信号输出到有控制信号输出)，依据电控手柄的输出信号计算控制器应向电磁阀输出电流的电流增加速率，若电流增加速率大于预设值时，控制器按照预设的电流增加速率向电磁阀输出实际控制电流，如图4所示，电磁阀在实际控制电流的控制下阀口打开，液压油缸推动转动部件转动，并在第三周期检测到转动，即具有角度变化量，但第三周期角度变化量计算值X3大于第二周期的角度变化量测量值Z2，所以控制器在第二周期输出的实际控制电流等于理论电流值，因此控制器按照理论电流值输出实际控制电流。第四周期的角度变化量计算值X4大于第三周期的角度变化量测量值Z3，控制器按照理论电流值输出实际控制电流，并且在该周期，理论电流值达到最大值。第五周期与第四周期相同。第六周期的角度变化量计算值X6小于第五周期的角度变化量测量值Z5，计算第六周期目标电流值I6为I6＝I5-d-(K-1)×Δ，I6小于第六周期的理论电流值，所以在第六周期控制器按照目标电流值I6输出实际控制电流。在第七周期，角度变化量计算值X7小于第六周期的角度变化量测量值Z6，计算第七周期目标电流值I7为I7＝I6-d-(K-1)×Δ，此时K等于2，I7小于第七周期的理论电流值，在第七周期控制器按照目标电流值I7输出实际控制电流。第八周期，角度变化量计算值X8小于第七周期的角度变化量测量值Z7，计算第八周期目标电流值I8为I8＝I7-d-(K-1)×Δ，此时K等于3，I8小于第八周期的理论电流值，在第八周期控制器按照目标电流值I8输出实际控制电流，此时控制器按照目标电流值下降的越来越快，到了第九周期，转动部件进入缓冲区，控制器直接输出固定值电流，电磁阀在此电流控制下，转动部件的转动速度越来越慢。
在本发明中，当转动部件转动由减速区进入到缓冲区时，控制器向电磁阀输出实际控制电流也可以如下调节：根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1，若Zn-1大于减速停止点角度变化量b且前一周期输出的实际控制电流大于预设的最小值电流时，控制器在前一周期输出的实际控制电流的基础上减去固定步长值后作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1小于减速停止点角度变化量b，控制器按照前一周期输出的实际控制电流作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1大于减速停止点角度变化量b，但是前一周期输出的实际控制电流等于预设的最小值电流时，控制器按照预设的最小值电流为当前周期输出的实际控制电流。控制器按照预设的最小值电流时不能驱动电磁阀的阀芯移动或或保持阀芯处于当前位置，电磁阀的阀芯回到处于断电的状态。
若转动部件在减速区启动向减速区外转动，角度变化量计算值会越来越大，角度变化量测量值在开始阶段会小于角度变化量计算值，因此控制器按照理论电流值输出实际控制电流，转动部件的转动速度越来越越快，最终转出减速区，转出减速区后，控制器按照电控手柄输出的信号计算理论电流值，按照理论电流值输出实际控制电流控制电磁阀。

Claims (4)

1.一种转动部件在行程终端的缓冲控制方法，该转动部件由液压油缸驱动绕其铰接点转动，所述液压油缸的驱动油路上设置电磁阀，控制器接受电控手柄的操控信号并输出实际电流控制所述电磁阀，检测转动部件角度位置的位置检测传感器与控制器连接，其特征在于缓冲控制方法如下：在转动部件的转动行程末端设置减速区，控制器通过位置检测传感器周期性地检测获取转动部件的角度位置，设定减速起始点角度变化量a、减速停止点角度变化量b、电流减小步长d，电流减小步长偏移量Δ；
当转动部件由减速区外部向行程末端转动进入减速区时，根据转动部件当前周期的被检测到的角度位置yn按照以下公式插值计算当前周期角度变化量计算值Xn，其中A-B是减速区起始点与减速区终了点之间的角度差；A-yn是减速区起始点与转动部件当前周期位置角度差；根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1；依据电控手柄向控制器输出的控制信号计算控制器应向电磁阀输出的理论电流值in；
若Zn-1大于Xn，计算当前周期目标电流值In为In＝In-1-d-(K-1)×Δ；其中
In-1为前一周期控制器向电磁阀输出的实际控制电流，K是Zn-1大于Xn的连续次数；控制器按照In和in中较小的值向电磁阀输出实际控制电流；
若Zn-1小于Xn时，则当前周期控制器按照当前周期的理论电流值in和前一周期输出的实际控制电流值中较小的值输出当前周期的实际控制电流；
当转动部件由减速区外部向行程末端转动但未进入减速区时，依据电控手柄输出的控制信号计算当前周期控制器应向电磁阀输出的理论电流值in，控制器按照该理论电流值in向所述电磁阀输出实际控制电流。
2.根据权利要求1所述的转动部件在行程终端的缓冲控制方法，其特征在于在减速区和转动部件转动行程终点之间还设置有缓冲区，当转动部件转动由减速区进入到缓冲区时，控制器向电磁阀输出预设固定值的实际控制电流。
3.根据权利要求1所述的转动部件在行程终端的缓冲控制方法，其特征在于在减速区和转动部件转动行程终点之间还设置有缓冲区，当转动部件转动由减速区进入到缓冲区时，根据转动部件的当前周期角度位置与前一周期角度位置计算转动部件前一周期角度变化量测量值Zn-1，若Zn-1大于减速停止点角度变化量b且前一周期输出的实际控制电流大于预设的最小值电流时，控制器在前一周期输出的实际控制电流的基础上减去固定步长电流值后作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1小于减速停止点角度变化量b，控制器按照前一周期输出的实际控制电流作为当前周期输出的实际控制电流；若Zn-1大于减速停止点角度变化量b且前一周期输出的实际控制电流等于预设的最小值电流时，控制器按照预设的最小值电流为当前周期输出的实际控制电流。
4.根据权利要求2或3所述的转动部件在行程终端的缓冲控制方法，其特征在于若转动部件的角度位置位于减速区或缓冲区内且由静止开始转动时，根据电控手柄的输入信号计算控制器应向电磁阀输出电流的电流增加速率，若电流增加速率大于预设值时，控制器按照预设的电流增加速率向电磁阀输出实际控制电流。
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