專利名稱：多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，尤其涉及一種多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著起重噸位的不斷增加,履帶起重機向大噸位方向發(fā)展。由于起重噸位過大，單個卷揚無法提供足夠的驅(qū)動力，采用多卷揚(通常為雙卷揚和四卷揚)是增加履帶起重機起重能力的有效方法。由于多卷揚系統(tǒng)壓力波動、泄露、負載干擾、馬達結(jié)構(gòu)參數(shù)差異以及非線性摩擦阻力等因素的影響，常常使多卷揚系統(tǒng)的運動不同步，導致鋼絲繩長度存在偏差，進而引起吊鉤滑輪組傾斜。傾斜的吊鉤滑輪組與鋼絲繩之間形成一定的夾角，這將加劇鋼絲繩和滑輪組的磨損。實施同步控制，增加多卷揚系統(tǒng)的運動同步性將有效地減小鋼絲繩與滑輪組的磨損，提高卷揚系統(tǒng)的使用壽命和可靠性。對于雙卷揚系統(tǒng)，現(xiàn)有的同步控制方式通常采用主從式閉環(huán)同步控制，即將雙卷揚系統(tǒng)分為主、副卷揚系統(tǒng)，在主、副卷揚系統(tǒng)的滾筒輸出軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，測量滾筒轉(zhuǎn)過的角位移；根據(jù)角位移計算主、副卷揚鋼絲繩長度；當主、副卷揚鋼絲繩長度存在偏差時，通過PID控制器調(diào)節(jié)副卷揚系統(tǒng)的變量泵或變量馬達的排量，以調(diào)節(jié)副卷揚馬達的轉(zhuǎn)速，最終消除主、副卷揚鋼絲繩的長度差，實現(xiàn)雙卷揚同步。這種主從式閉環(huán)同步控制還存在著一些缺陷，包括:1、操作繁瑣:采用這種控制方法要求每次安裝起重機時都需要標定鋼絲繩初始長度，要求每次吊裝前都需要手動調(diào)節(jié)鋼絲繩長度使吊鉤處于水平狀態(tài)；2、鋼絲繩長度差測量不準確:采用編碼器測鋼絲繩長度，由于滾筒運行過程中可能存在空轉(zhuǎn)，且由于滾筒加工誤差、纏繞鋼絲繩層數(shù)偏差、負載偏差導致鋼絲繩彈性伸長量不同，都會導致鋼絲繩長度差測量不準確；3、反復調(diào)平:鋼絲繩長度的測量誤差會影響同步控制精度，導致吊鉤運行一段距離后，依然會發(fā)生傾斜，當?shù)蹉^傾斜角度超過許用值時，則需要停止同步模式，對吊鉤采用手動調(diào)平操作后再繼續(xù)運行。對于四卷揚系統(tǒng)，尚沒有方便適用同步控制方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多卷揚系統(tǒng)的較高精度的同步控制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置，所述多卷揚系統(tǒng)包括吊鉤、通過鋼絲繩連接所述吊鉤的多組卷揚及對應的變量泵和變量馬達，其中所述同步控制裝置包括安裝在所述吊鉤上的傾角傳感器和控制器，所述控制器用于接收所述傾角傳感器輸出的傾角信號，并根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于前述的多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的同步控制方法，包括:在所述多卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號；所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。進一步的，所述多卷揚系統(tǒng)為雙卷揚系統(tǒng)，所述雙卷揚系統(tǒng)包括第一組的第一變
量泵和第一變量馬達，以及第二組的第二變量泵和第二變量馬達。進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號，并根據(jù)所述變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量馬達排量控制信號，并根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號和變量馬達排量控制信號，并根據(jù)所述變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。進一步的，所述多卷揚系統(tǒng)為四卷揚系統(tǒng)，所述四卷揚系統(tǒng)包括對應于所述吊鉤的左連板的第一組的第一變量泵和第一變量馬達，以及第二組的第二變量泵和第二變量馬達，對應于所述吊鉤的右連板的第三組的第三變量泵和第三變量馬達，以及第四組的第四變量泵和第四變量馬達。進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號和第二變量泵排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號；根據(jù)所述第一變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第二變量泵排量控制信號分別對所述第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號分別對第一、二組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)難
iF.0進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量馬達排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量馬達排量控制信號；根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、二組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。進一步的，所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括:所述控制器根據(jù)所述左連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號和第一變量馬達排量控制信號，根據(jù)所述右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第二變量泵排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號和第三變量馬達排量控制信號；根據(jù)所述第一變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第二變量泵排量控制信號分別對所述第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號分別對第一、二組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、二組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。進一步的，所述多卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)由主令手柄為所述多卷揚系統(tǒng)中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號來實現(xiàn)。進一步的，所述控制器為變速積分PID控制器、PID控制器、模糊控制器或模糊PID控制器?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明采用安裝在吊鉤上的傾角傳感器對傾角進行感測，并通過傾角信號來準確反映鋼絲繩的長度差，再通過控制器對多卷揚系統(tǒng)的排量調(diào)節(jié)來調(diào)整多卷揚系統(tǒng)中變速馬達的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)多卷揚系統(tǒng)的鋼絲繩運動同步，因此本發(fā)明相比于現(xiàn)有的通過編碼器測量鋼絲繩長度再實施同步調(diào)節(jié)的控制精度更高。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1為本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的一實施例的控制原理示意圖。圖2為本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的另一實施例的控制原理示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。在本發(fā)明實施例中，多卷揚系統(tǒng)包括吊鉤、通過鋼絲繩連接所述吊鉤的多組卷揚及對應的變量泵和變量馬達。為了實現(xiàn)多卷揚系統(tǒng)的同步控制，則同步控制裝置實施例包括傾角傳感器和控制器，其中傾角傳感器安裝在吊鉤上，可以隨著其所附著的物體在空間內(nèi)的傾斜程度輸出相應的傾角信號，而傾角信號傳輸給控制器后，控制器可以根據(jù)接收到的傾角信號生成對多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，用以調(diào)整多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速，進而實現(xiàn)多卷揚系統(tǒng)的鋼絲繩運動同步。在工程機械領(lǐng)域中，根據(jù)不同的應用場合可采用不同數(shù)量的卷揚，以下僅針對雙卷揚系統(tǒng)和四卷揚系統(tǒng)的同步控制過程進行舉例說明，而其他多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法雖未在本文列出，但在相同技術(shù)構(gòu)思下應將保護延及本文未列出的其他多卷揚系統(tǒng)。如圖1所示，為本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的一實施例的控制原理示意圖。在本實施例中，多卷揚系統(tǒng)為雙卷揚系統(tǒng)，所述雙卷揚系統(tǒng)包括第一組的第一變量泵和第一變量馬達，以及第二組的第二變量泵和第二變量馬達。在雙卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號，并根據(jù)傾角信號生成對雙卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整雙卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。在本實施例中，控制器優(yōu)選采用變速積分PID控制器，其可根據(jù)吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號1，并根據(jù)變量泵排量控制信號I分別對第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。這里的根據(jù)變量泵排量控制信號y分別對第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)是指根據(jù)變量泵排量控制信號I的正負情況來選擇對第一變量泵實現(xiàn)負(正)作用調(diào)節(jié)，同時對第二變量泵實現(xiàn)相反的正(負)作用調(diào)節(jié)，通過這種對兩個變量泵的排量的相反調(diào)節(jié)最終實現(xiàn)雙卷揚同步運動。在本實施例中，雙卷揚系統(tǒng)的粗略同步運動優(yōu)選通過主令手柄主令手柄為所述多卷揚系統(tǒng)中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號r來實現(xiàn)的。結(jié)合圖1來說，在運動過程中，假如鋼絲繩I的運動速度大于鋼絲繩2的運動速度，由于兩繩運動不同步，因此會造成吊鉤傾斜，而吊鉤上的傾角傳感器可以檢測出這種傾角的變化，并將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據(jù)傾角信號來生成對應的變量泵排量控制信號I。變量泵排量控制信號I的大小和正負與吊鉤傾斜的方向和角度有關(guān)，對于鋼絲繩I運動速度更大的情況，變量泵排量控制信號y可相應的生成對應的負的調(diào)整值，即對第一變量泵的排量進行負調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上降低其排量，進而降低驅(qū)動鋼絲繩I所對應的卷筒的第一變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而減小了鋼絲繩I的運動速度，同時還對第二變量泵的排量進行正調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上提高其排量，進而提高驅(qū)動鋼絲繩2所對應的卷筒的第二變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而增加了鋼絲繩2的運動速度。通過對鋼絲繩I和鋼絲繩2的運動速度的反向調(diào)節(jié)，消除了兩繩運動的同步誤差，實現(xiàn)了雙卷揚系統(tǒng)的同步控制，并且由于采用了對兩個變量泵同時進行排量的反向調(diào)節(jié)，因此相比于現(xiàn)有的同步控制手段，本實施例在調(diào)節(jié)速度上更快。另一方面，在雙卷揚鋼絲繩長度差一定的條件下，本實施例所述的變量泵排量控制信號y相比于現(xiàn)有的同步控制手段中所用到的控制信號要更小，因此本實施例可以針對于更大鋼絲繩長度差進行調(diào)節(jié)，具有更大的同步調(diào)節(jié)裕量。如圖2所示，為本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的另一實施例的控制原理示意圖。在本實施例中，多卷揚系統(tǒng)為四卷揚系統(tǒng)，四卷揚系統(tǒng)包括對應于吊鉤的左連板的第一組的第一變量泵和第一變量馬達，以及第二組的第二變量泵和第二變量馬達，對應于所述吊鉤的右連板的第三組的第三變量泵和第三變量馬達，以及第四組的第四變量泵和第四變量馬達。在四卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器(包括吊鉤本身和吊鉤的左右連板上安裝的傾角傳感器)輸出的傾角信號，并根據(jù)傾角信號生成對四卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整四卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。在本實施例中，控制器優(yōu)選采用變速積分PID控制器，其可根據(jù)左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號yl和第二變量泵排量控制信號y2，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號y3?？刂破髟俑鶕?jù)第一變量泵排量控制信號yl分別對第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)第二變量泵排量控制信號12分別對第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號y3分別對第一、二組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。與雙卷揚系統(tǒng)的同步控制過程類似，四卷揚系統(tǒng)的控制器也是通過變量泵排量控制信號來對不同的變量泵進行相反調(diào)節(jié)，只是既要對吊鉤整體所連的鋼絲繩進行調(diào)整，也要對吊鉤的左右連板所連的鋼絲繩分別進行調(diào)整。在本實施例中，四卷揚系統(tǒng)的粗略同步運動優(yōu)選通過主令手柄為所述四卷揚系統(tǒng)中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號r來實現(xiàn)的。結(jié)合圖2來說，在運動過程中，假如鋼絲繩I的運動速度大于鋼絲繩2的運動速度，由于兩繩運動不同步，因此會造成左連板傾斜，而左連板上的傾角傳感器可以檢測出這種傾角的變化，并將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據(jù)傾角信號來生成對應的變量泵排量控制信號yl。變量泵排量控制信號yl的大小和正負與左連板傾斜的方向和角度有關(guān)，對于鋼絲繩I運動速度更大的情況，變量泵排量控制信號y可相應的生成對應的負的調(diào)整值，即對第一變量泵的排量進行負調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上降低其排量，進而降低驅(qū)動鋼絲繩I所對應的卷筒的第一變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而減小了鋼絲繩I的運動速度，同時還對第二變量泵的排量進行正調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上提高其排量，進而提高驅(qū)動鋼絲繩2所對應的卷筒的第二變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而增加了鋼絲繩2的運動速度。同理，假如鋼絲繩3的運動速度小于鋼絲繩4的運動速度，由于兩繩運動不同步，因此會造成右連板傾斜，而右連板上的傾角傳感器可以檢測出這種傾角的變化，并將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據(jù)傾角信號來生成對應的變量泵排量控制信號12。變量泵排量控制信號12的大小和正負與右連板傾斜的方向和角度有關(guān)，對于鋼絲繩3運動速度較小的情況，變量泵排量控制信號12可相應的生成對應的正的調(diào)整值，即對第三變量泵的排量進行正調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上提高其排量，進而提高驅(qū)動鋼絲繩3所對應的卷筒的第三變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而提高了鋼絲繩3的運動速度，同時還對第四變量泵的排量進行負調(diào)節(jié)，在排量控制信號r的基礎(chǔ)上降低其排量，進而降低驅(qū)動鋼絲繩4所對應的卷筒的第四變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而降低了鋼絲繩4的運動速度?？紤]到四卷揚系統(tǒng)還可以出現(xiàn)左連板對應的鋼絲繩與右連板對應的鋼絲繩整體上運動不同步的情形，那么就可以通過安裝在吊鉤上的傾角傳感器來檢測出吊鉤傾角的變化，并將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據(jù)傾角信號來生成對應的變量泵排量控制信號y3。變量泵排量控制信號y3的大小和正負與吊鉤本身傾斜的方向和角度有關(guān)，對于左連板所對應的鋼絲繩整體運動速度偏大的情況，變量泵排量控制信號y3可相應的生成對應的負的調(diào)整值，即同時對第一變量泵和第二變量泵的排量進行負調(diào)節(jié)，在排量控制信號r以及變量泵排量控制信號yl的基礎(chǔ)上降低其排量，進而降低驅(qū)動左連板所對應的鋼絲繩所對應的卷筒的第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而降低了左連板所對應的鋼絲繩的運動速度，同時還對第三變量泵和第四變量泵的排量進行正調(diào)節(jié)，在排量控制信號r以及變量泵排量控制信號12的基礎(chǔ)上提高其排量，進而提高驅(qū)動右連板所對應的鋼絲繩所對應的卷筒的第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速，從而提高了右連板所對應的鋼絲繩的運動速度。通過上述調(diào)節(jié)過程消除了吊鉤及連板所連的鋼絲繩運動的同步誤差，實現(xiàn)了四卷揚系統(tǒng)的同步控制，并且由于采用了對多個變量泵進行排量的分組及組內(nèi)反向調(diào)節(jié)，因此相比于現(xiàn)有的同步控制手段，本實施例在調(diào)節(jié)速度上更快。另一方面，在四卷揚鋼絲繩長度差一定的條件下，本實施例所述的變量泵排量控制信號yl、12、y3相比于現(xiàn)有的同步控制手段中所用到的控制信號要更小，因此本實施例可以針對于更大鋼絲繩長度差進行調(diào)節(jié)，具有更大的同步調(diào)節(jié)裕量。在上述雙卷揚系統(tǒng)和四卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置中，還可以采用調(diào)節(jié)變量馬達的排量的方式，或者既調(diào)整變量泵又調(diào)整變量馬達的方式。其中，對于雙卷揚系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量馬達排量控制信號，并根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整?？刂破饕部梢愿鶕?jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號和變量馬達排量控制信號，并根據(jù)所述變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。由于調(diào)節(jié)變量馬達的排量存在著馬達排量調(diào)節(jié)過小導致壓力超載保護的風險，而這種風險會造成變量馬達的排量會自動調(diào)節(jié)到最大排量，致使卷揚之間轉(zhuǎn)速差急劇增大，因此單純調(diào)節(jié)變量泵的排量的方式要優(yōu)于單純調(diào)節(jié)變量馬達排量或者同時調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達的排量的方式。對于四卷揚系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)所述左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量馬達排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量馬達排量控制信號；根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、二組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整?？刂破饕部梢愿鶕?jù)所述左連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號和第一變量馬達排量控制信號，根據(jù)所述右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第二變量泵排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號和第三變量馬達排量控制信號；根據(jù)所述第一變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第二變量泵排量控制信號分別對所述第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整；根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號分別對第一、二組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、二組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。同樣的，由于調(diào)節(jié)變量馬達的排量存在著馬達排量調(diào)節(jié)過小導致壓力超載保護的風險，而這種風險會造成變量馬達的排量會自動調(diào)節(jié)到最大排量，致使卷揚之間轉(zhuǎn)速差急劇增大，因此單純調(diào)節(jié)變量泵排量的方式要優(yōu)于單純調(diào)節(jié)變量馬達排量或者同時調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達排量的方式。另外，控制器除了可采用變速積分PID控制器之外，在另一實施例中，還可以采用經(jīng)典的PID控制器、模糊控制器或模糊PID控制器等，由于這些控制器均屬于工業(yè)控制中常用的控制器，這里就不再贅述其功能和結(jié)構(gòu)了。通過對本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法的多個實施例的說明，可以看到本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法實施例具有以下一種或多種優(yōu)點:1、同步精度高:由于鋼絲繩長度差會通過吊鉤傾角準確反映出來，當?shù)蹉^傾角調(diào)節(jié)為零時，就必定實現(xiàn)了多卷揚系統(tǒng)鋼絲繩的運動同步，這比現(xiàn)有通過編碼器測鋼絲繩長度后再實施同步調(diào)節(jié)的控制精度更高；2、同步調(diào)節(jié)速度快:當?shù)蹉^傾角反映出多卷揚系統(tǒng)運動不同步時，控制器輸出的控制信號同時反向調(diào)節(jié)多卷揚系統(tǒng)的運行速度(運動快的卷揚系統(tǒng)調(diào)慢，運動慢的卷揚系統(tǒng)調(diào)快)，因此比現(xiàn)有的主從式同步控制方法更快；3、同步調(diào)節(jié)裕量大:在多卷揚鋼絲繩長度差一定的條件下，輸出的變量馬達排量控制信號比現(xiàn)有的主從式同步控制方法輸出的控制信號更小，因此可對更大鋼絲繩長度差進行調(diào)節(jié)，具有更大的同步調(diào)節(jié)裕量。綜上所述，本發(fā)明多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法可以適用于各類采用多卷揚系統(tǒng)的工程機械設備，尤其適合應用在履帶起重機中。最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置，所述多卷揚系統(tǒng)包括吊鉤、通過鋼絲繩連接所述吊鉤的多組卷揚及對應的變量泵和變量馬達，其中所述同步控制裝置包括安裝在所述吊鉤上的傾角傳感器和控制器，所述控制器用于接收所述傾角傳感器輸出的傾角信號，并根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。
2.ー種基于權(quán)利要求1所述的多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置的同步控制方法，包括: 在所述多卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號； 所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統(tǒng)為雙卷揚系統(tǒng)，所述雙卷揚系統(tǒng)包括第一組的第一變量泵和第一變量馬達，以及第ニ組的第二變量泵和第二變量馬達。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號，井根據(jù)所述變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的 排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量馬達排量控制信號，并根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成變量泵排量控制信號和變量馬達排量控制信號，井根據(jù)所述變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述變量馬達排量控制信號分別對所述第ー變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統(tǒng)為四卷揚系統(tǒng)，所述四卷揚系統(tǒng)包括對應于所述吊鉤的左連板的第一組的第一變量泵和第一變量馬達，以及第ニ組的第二變量泵和第二變量馬達，對應于所述吊鉤的右連板的第三組的第三變量泵和第三變量馬達，以及第四組的第四變量泵和第四變量馬達。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號和第二變量泵排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號； 根據(jù)所述第一變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第二變量泵排量控制信號分別對所述第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號分別對第一、ニ組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述左連板和右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量馬達排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量馬達排量控制信號； 根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、ニ組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制方法，其中所述控制器根據(jù)所述傾角信號生成對所述多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整所述多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速的操作包括: 所述控制器根據(jù)所述左連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第一變量泵排量控制信號和第一變量馬達排量控制信號，根據(jù)所述右連板上分別安裝的傾角傳感器輸出的連板傾角信號分別生成第二變量泵排量控制信號和第二變量馬達排量控制信號，以及根據(jù)所述吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的吊鉤傾角信號生成第三變量泵排量控制信號和第三變量馬達排量控制信號； 根據(jù)所述第一變量泵排量控制信號分別對所述第一變量泵和第二變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第一變量馬達排量控制信號分別對所述第一變量馬達和第二變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第二變量泵排量控制信號分別對所述第三變量泵和第四變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，以及根據(jù)所述第二變量馬達排量控制信號分別對所述第三變量馬達和第四變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整； 根據(jù)所述第三變量泵排量控制信號分別對第一、ニ組中的變量泵和第三、四組中的變量泵進行排量的相反調(diào)節(jié)，根據(jù)所述第三變量馬達排量控制信號分別對第一、ニ組中的變量馬達和第三、四組中的變量馬達進行排量的相反調(diào)節(jié)，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統(tǒng)粗略同步運動狀態(tài)由主令手柄為所述多卷揚系統(tǒng)中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號來實現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制方法，其中所述控制器為變速積分PID控制器、PID控制器、 模糊控制器或模糊PID控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多卷揚系統(tǒng)的同步控制裝置及方法，多卷揚系統(tǒng)包括吊鉤、通過鋼絲繩連接吊鉤的多組卷揚及對應的變量泵和變量馬達，同步控制裝置包括安裝在吊鉤上的傾角傳感器和控制器，控制器用于接收傾角傳感器輸出的傾角信號，并根據(jù)傾角信號生成對多卷揚系統(tǒng)進行排量調(diào)節(jié)的排量控制信號，以調(diào)整多卷揚系統(tǒng)中的變量馬達的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明采用安裝在吊鉤上的傾角傳感器對傾角進行感測，并通過傾角信號來準確反映鋼絲繩的長度差，再通過控制器對多卷揚系統(tǒng)的排量調(diào)節(jié)來調(diào)整多卷揚系統(tǒng)中變速馬達的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)多卷揚系統(tǒng)的鋼絲繩運動同步，因此本發(fā)明相比于現(xiàn)有的通過編碼器測量鋼絲繩長度再實施同步調(diào)節(jié)的控制精度更高、速度更快、裕量更大。
文檔編號B66C13/22GK103112782SQ20131006378
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者邵杏國, 劉漢光, 孟進軍, 劉可 申請人:徐工集團工程機械股份有限公司