[发明专利]控制工业机械的挖掘失控

说明书

一种用于在挖掘失控状况下控制工业机械的运行的系统，所述系统包括：控制器，其用于监控和比较实际挖掘系统状态(例如实际铲斗位置)和目标挖掘系统状态(例如目标铲斗位置)。如果控制器确定挖掘系统的动作和目标挖掘系统的动作相反，则控制器调整挖掘参数(例如挖掘电机扭矩)以解决失控状况。

相关申请

本申请要求2014年4月25日提交的美国临时专利申请第61/984,322号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及对诸如钢丝绳电铲(electric rope shovel)或动力铲(powershovel)的工业机械的操作的控制。

背景技术

诸如钢丝绳电铲的工业机械被用来执行从例如矿藏中移除材料的挖掘操作。在绳铲(rope shovel)的正常运行过程中，有时操作人员会带着满载或超载的铲斗(即比正常时更大的净载荷)离开矿藏。在朝卸料位置摆动铲斗时，铲斗的满载可能会影响铲斗相对该工业机械的径向位置或运动(比如挖掘运动)。例如，当铲斗朝卸料位置摆动时，铲斗的摆动速度及所产生的离心力可能会向前推动铲斗，从而铲斗的位置无法完全受操作人员控制。当操作人员由于所述外力而无法以所需方式控制铲斗的运动时，挖掘系统(crowd system)被认为已“失控”。除了可能对工业机械造成损坏外，挖掘系统失控还可能因为增加了将铲斗从挖掘位置摆动至卸料位置和从卸料位置摆动至挖掘位置所需的时间而影响铲的循环次数。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于控制工业机械在挖掘失控状况下的运行的系统。该系统包括控制器，该控制器监测实际挖掘系统状态(比如实际铲斗位置)并将其与目标挖掘系统状态进行比较。如果控制器认定实际挖掘系统运行与目标控制系统运行相反，控制器调节挖掘参数，比如挖掘电机扭矩，以解决挖掘失控状况。如果挖掘失控状况无法通过调整挖掘参数得以解决，控制器将采取进一步行动，比如对一个或多个系统电机实施制动。

在一个实施例中，本发明提供一种工业机械，其包括铲斗、传感器和用户界面、具有至少一个运行参数的挖掘电机和控制器。所述传感器产生关于实际挖掘系统状态的第一信号，该第一信号被控制器接收。所述用户界面根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号。所述控制器确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异，并将该差异与阀值进行比较。当所述差异大于或等于所述阀值时，所述控制器将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于控制工业机械的电机的方法。该工业机械包括接收关于实际挖掘系统状态的第一信号和接收关于目标挖掘系统状态的第二信号的处理器。该方法包括确定所述目标挖掘系统状态和所述实际挖掘系统状态之间的差异，并将所述差异与阀值进行比较。该方法还包括当所述差异大于或等于所述阀值时，将所述电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。

在另一个实施例中，本发明提供一种工业机械，其包括铲斗、传感器和用户界面、具有至少一个运行参数的挖掘电机和控制器。所述传感器产生关于实际挖掘系统状态的第一信号，该第一信号被所述控制器接收。所述用户界面用于根据操作人员输入产生关于目标挖掘系统状态的第二信号，该第二信号被所述控制器接收。所述控制器根据所述第二信号确定目标铲斗运动方向，并根据所述第一信号确定实际铲斗运动方向。所述控制器确定所述目标铲斗运动方向与所述实际铲斗运动方向是否相同。当所述目标铲斗运动方向不同于所述实际铲斗运动方向时，将所述挖掘电机的至少一个运行参数设置成大于所述运行参数的正常运行值的数值。