[发明专利]用于控制臂架设备的臂架末端位置的方法、装置以及系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，具体地，涉及一种用于控制臂架设备的臂架末端位置的方法、装置以及系统。

背景技术

在建筑业、高铁等的蓬勃发展背景下，混凝土机械行业这几年呈现了强劲的发展，混凝土机械设备向着个性化、智能化方向发展，出现了泵车智能臂架的概念，以使得臂架操作更为实用及方便。

具有臂架设备的各种施工车辆被广泛使用。所述臂架设备包括相互连接的多节臂架，相邻臂架之间连接有臂架油缸，该臂架油缸可驱动与该臂架油缸相连的两个相邻臂架绕该两个相邻臂架的连接轴旋转相当角度。同时，该臂架设备整体通过转台固定在机座上，臂架设备整体在转台的带动下，可以绕垂直于水平面的竖轴进行360度的旋转。这种臂架设备的典型应用是作为施工设备，用于将物体从一个地点移动到另一个地点，以及将物体吊起。目前，该种臂架设备广泛使用于各种施工现场进行混凝土浇筑以及其他类似的工作。一种典型的具有臂架设备的施工车辆是混凝土泵车，这种车辆在需要混凝土浇筑的施工现场，按照操控要求进行混凝土浇筑施工。当臂架设备用于混凝土浇筑以及其他类似场合时，对其控制具有较高的要求，尤其是对其臂架未端的位置需要进行准确的控制。

通常，为了对臂架末端的位置进行控制，可建立整体臂架模型，并利用该整体臂架模型及臂架未端的目标位置，计算每一臂架在臂架末端运动至目标位置时的目标倾斜角，之后通过施加控制电流至相应的臂架油缸，以使每一臂架具有其目标倾斜角。在施加控制电流期间，需不断将安装于每一臂架上的倾角传感器所测的倾斜角反馈至控制器，该控制器将该倾斜角与目标倾斜角进行比较，并根据比较结果对施加至臂架油缸的控制电流进行控制，直至每一臂架具有其目标倾斜角。然而，由于整个臂架设备包括相连的多节臂架，具有很强的非线性，一臂架的倾斜角的变化会影响到其他臂架的倾斜角的变化，而且随着臂架姿态的不同，臂架设备的非线性性质也是不同的，故对臂架末端位置进行精确控制且又适应所以姿态是非常困难的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制臂架设备的臂架末端位置的方法、装置以及系统，该方法及装置不存在以上控制方式的缺陷，可不受臂架设备的姿态的限制，准确地控制臂架末端的位置。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于控制臂架设备的臂架末端位置的方法，该臂架设备包括相互连接的多节臂架，相邻臂架之间连接有臂架油缸，该方法包括：在控制所述臂架末端从当前位置移动到目标位置之前，计算每一臂架油缸的其中i＝1...n-1，n为臂架总量；为当所述臂架末端处于所述当前位置时，第i节臂架与第i+1节臂架的夹角；为当所述臂架末端处于所述目标位置时，第i节臂架与第i+1节臂架的夹角；Δθ为当所述臂架末端从所述当前位置移动到所述目标位置时，所述臂架的水平面旋转角度变化量；根据t以及预先存储的每一臂架油缸的控制模型计算每一臂架油缸的I，其中q_i表示连接于第i节臂架与第i+1节臂架之间的臂架油缸的I与以及t之间的函数关系，I为施加至该臂架油缸的控制电流，t为该电流的施加持续时间；以及将所计算的控制电流I施加至相应的臂架油缸，持续时间t，并控制每一臂架于水平面旋转所述角度变化量Δθ，以控制所述臂架末端从所述当前位置移动到所述目标位置。

另外，本发明还提供一种用于控制臂架设备的臂架末端位置的装置，该臂架设备包括相互连接的多节臂架，相邻臂架之间连接有臂架油缸，该装置包括：角度计算设备，用于在控制所述臂架末端从当前位置移动到目标位置之前，计算每一臂架油缸的其中i＝1...n-1，n为臂架总量；为当所述臂架末端处于所述当前位置时，第i节臂架与第i+1节臂架的夹角；为当所述臂架末端处于所述目标位置时，第i节臂架与第i+1节臂架的夹角；Δθ为当所述臂架末端从所述当前位置移动到所述目标位置时，所述臂架的水平面旋转角度变化量；电流计算设备，用于根据t以及预先存储的每一臂架油缸的控制模型计算每一臂架油缸的I，其中q_i表示连接于第i节臂架与第i+1节臂架之间的臂架油缸的I与以及t之间的函数关系，I为施加至该臂架油缸的控制电流，t为该电流的施加持续时间；以及执行设备，用于将所计算的控制电流I施加至相应的臂架油缸，持续时间t，并控制每一臂架于水平面旋转所述角度变化量Δθ，以控制所述臂架末端从所述当前位置移动到所述目标位置。