[发明专利]起重机及其复合动作的控制方法、控制器

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械复合动作控制技术，具体涉及起重机及其复合动作的控制方法、控制器。

背景技术

随着社会发展节奏的加快，对于各种施工机械的要求不仅局限于安全、可靠等基本的工作性能。如何提高作业效率已成为优化设计的要点，特别是，合理进行复合动作的设计并提高其可操作性。

以工程起重机为例，其具有整机行走、上车回转、起重臂伸缩、起重臂变幅及吊钩升降等基本动作。为适应实际工况的需要，前述基本动作的复合可以有效地提高起重机的作业效率，从而大大缩短了工作时间，满足不同用户的要求。传统的起重机只能通过不同的油泵供油实现个别动作的复合，在这种情况下系统的具体实现较为复杂，实现复合动作需要多个液压油泵和相互独立的液压管路，无疑增加了整个系统的生产成本和维护成本。

基于此，单一液压油泵供油实现复合动作的技术在工程机械领域得以广泛的应用。由于复合动作的工作原理是由一个泵同时给两个负载(比如，卷扬马达和变幅液压缸)提供高压油，因此，需要在液压油总流量一定的前提下，按比例地将油液提供给各负载。

众所周知，在液压系统中，流量是阀前、阀后的压差和阀口开口量的函数，当开口一定时，压差是由负载决定的。显然，精确地进行负载流量分配的关键在于对主阀开口量进行控制。目前，现有起重机液压控制系统中，阀的开口由手柄信号来控制，其控制技术主要是开环式电液比例控制，也就是说，对于复合动作的控制主要是采用压力补偿阀来实现，主要有两种方式：LS(意为“负载敏感”)和LUDV(意为“与负载压力无关的流量分配”)。其中，LS为阀前补偿，LUDV为阀后补偿，它们基本的工作原理是一致的，均通过设在主阀芯前后的补偿阀来实现调速的作用。当系统通过手柄操纵多个主阀芯完成多个执行元件工作时，通过减压阀使主阀芯前后的压差保证一致；理论上，当主阀前后的压差不变时通过主阀的流量与开口面积成线性关系，从而达到复合动作的要求。

通过分析上述复合动作控制原理可知，其主要有下面几个主要问题：

1)通过减压阀实现主阀前后的压力恒定，其调节范围过小。当通过减压阀流量过低时，减压阀不能起到减压作用；当通过减压阀流量过高时，减压阀将会失灵。

2)在实际工作中，液压系统受其它因数影响比较大。由于同样的开口和压差在不同的工作条件下通过流量也是不相同的，因此，提高液压阀的精度需要较高的设计制造成本。

3)当泵的流量不饱和时，复合动作各执行元件的流量分配不均，从而导致运动速度无法满足要求。以起重机的卷扬马达和变幅油缸复合动作工况为例，卷扬起吊时其马达负载基本保持不变(省略次要的受力)，而随着工作幅度的减小，变幅油缸的负载不断减小，而其进油口的压力是由最大负载决定的，变幅阀前、阀后的压差就会越来越大，这样，通过进入变幅油缸的流量越来越大；因而卷扬的速度就会随之减慢，甚至出现停止动作的现象。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种起重机复合动作的控制方法，其利用执行元件的速度反馈控制其进液流量，以满足同步复合动作的速度满足要求。在此基础上，本发明还提供一种控制器及具有该控制器的起重机。

本发明提供的起重机复合动作的控制方法，用于控制液压油总流量分配至多个执行元件，所述执行元件的进液流量通过调整控制阀的开度进行控制；该方法实时获取至少一个执行元件的运动速度，并根据该至少一个执行元件的运动速度是否满足预设的判断条件，获得调整控制该执行元件进液流量的控制阀阀口开度的判断结果。

优选地，实时获取一个负载变化的执行元件的运动速度；若该执行元件的运动速度大于预设值，则输出相应的控制信号，用于调小控制该执行元件进液流量的控制阀阀口开度。

优选地，若该执行元件的运动速度小于预设值，则输出相应的控制信号，用于调大控制该执行元件进液流量的控制阀阀口开度。

优选地，实时获取两个执行元件的运动速度，一个为负载变化的第一执行元件，另一个为负载不变的第二执行元件；若第一执行元件的运动速度大于或者小于第二执行元件的运动速度，则输出相应的控制信号，用于调小或者调大控制该执行元件进液流量的控制阀阀口开度。

优选地，实时获取各执行元件的运动速度；若各执行元件的运动速度不同，则输出相应的控制信号，用于调小控制运动速度最大的执行元件进液流量的控制阀阀口开度。

优选地，所述控制方法中的控制信号采用PID算法计算获得。

本发明提供的控制器，用于控制液压油总流量分配至多个执行元件；其特征在于，该控制器包括：