[发明专利]具有多自由度的四履带配重小车同步控制系统及控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种履带配重小车的同步控制系统及控制方法，特别地，涉及一种应用于履带式起重机的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制系统及控制方法。

背景技术

起重机在起重时需要负载一定重量的配重来保持其稳定。对于超大吨位的履带式起重机而言，通常采用超起配重小车作为其相应的配重。目前，国外的超大吨位履带式起重机（以下简称主机）的超起配重小车（以下简称小车）均采用履带式或者轮胎式行走方案。其中，主机与小车的连接方式基本上为全刚性连接。

然而，相对于履带式的行走方案，轮胎式的行走方案结构较为复杂，价格昂贵且损耗极大；同时，全刚性连接的连接方式对主机和小车之间的连接机构的机械性能要求极高。因而，主机与小车之间采用履带式行走方案成为优选。对于履带式行走方案，在降低成本、提高机械结构的可靠性的前提下，需要实现主机与小车之间的同步回转和同步平移。这无疑对履带式起重机的超起配重小车的同步控制提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于履带式起重机的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制系统及控制方法，其完全释放了机械结构的3个自由度，大大减少了机械连接件所受的应力载荷，有效的保护了机械结构的同时，降低了机械结构的设计难度和生产成本，并减轻了机械结构的重量。

为了实现上述目的，本发明的一种应用于履带式起重机的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制系统，其中，包括操作手柄，速度同步控制器，主机控制器，小车控制器，位姿补偿器，主机液压系统及液压马达转速传感器，小车液压系统及液压马达转速传感器，位于主机上的回转角度传感器及位于小车上的履带方向角角度传感器，以及位于主机与小车连接处二联杆机构上的两个回转角度传感器及一个长度传感器，其中，所述操作手柄连接至所述速度同步控制器，所述速度同步控制器又分别与所述主机控制器，所述小车控制器相连通，所述主机控制器和所述小车控制器再分别连接至所述主机液压系统和所述小车液压系统，所述主机液压马达转速传感器连接至主机控制器，所述小车液压马达转速传感器连接至小车控制器，所述主机上的回转角度传感器、小车上的履带方向角角度传感器以及二联杆上的3个位姿传感器通过所述位姿补偿器连接至所述速度同步控制器及所述小车控制器上。

根据上述的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制系统，其中，所述小车控制器中包含有小车转速控制器，履带方向角控制器，履带方向角补偿控制器。

根据上述的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制系统，其中，所述位姿补偿器用于快慢补偿和小车位姿偏差补偿。

另外，本发明的一种应用于履带式起重机的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制方法，其包括以下步骤：

步骤1：在同步控制系统中输入当前小车与主机所处的工况；

步骤2：计算所述工况下小车履带所需的期望方向角；

步骤3：检测当前小车履带方向角是否等于所述期望方向角；

步骤4：若当前小车履带方向角不等于所述期望方向角，在小车控制器的控制下，将小车履带方向角调整至所述期望方向角；若当前小车履带方向角等于所述期望方向角，则跳过此步骤；

步骤5：当前小车履带方向角等于所述期望方向角后，主机与小车之间进入同步平移的待机状态；

步骤6：小车与主机之间同步平移过程中，实时调整二者之间的快慢偏差和位姿偏差，以保证同步平移。

根据上述的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制方法，其中，步骤1中，小车与履带所处的工况包括同步回转工况和同步平移工况。

根据上述的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制方法，其中，同步回转工况下，小车履带的期望方向角为                                                ，其中，R为小车的回转半径，K为小车回转中心距离两个小车间的回转中心之间的距离；同步平移工况下，小车的履带期望方向角等于主机的履带方向角。

根据上述的具有多自由度的四履带配重小车的同步控制方法，其中，步骤4中，调整小车履带的期望方向角包括以下步骤：履带方向角控制器j控制器，计算得出小车履带的期望转速，再将小车履带的期望转速和实测转速输入小车转速控制器ω控制器，ω控制器则输出比例电磁阀的开度以控制小车液压系统，从而实现对小车履带的驱动，从而发生回转将小车的履带方向角调整至所述期望方向角。