多卷揚系統的同步控制裝置及方法
2023-05-31 21:59:56 2
專利名稱：多卷揚系統的同步控制裝置及方法
技術領域：
本發明涉及工程機械領域，尤其涉及一種多卷揚系統的同步控制裝置及方法。
背景技術：
隨著起重噸位的不斷增加,履帶起重機向大噸位方向發展。由於起重噸位過大，單個卷揚無法提供足夠的驅動力，採用多卷揚(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。由於多卷揚系統壓力波動、洩露、負載幹擾、馬達結構參數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，提高卷揚系統的使用壽命和可靠性。對於雙卷揚系統，現有的同步控制方式通常採用主從式閉環同步控制，即將雙卷揚系統分為主、副卷揚系統，在主、副卷揚系統的滾筒輸出軸上安裝旋轉編碼器，測量滾筒轉過的角位移；根據角位移計算主、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控制器調節副卷揚系統的變量泵或變量馬達的排量，以調節副卷揚馬達的轉速，最終消除主、副卷揚鋼絲繩的長度差，實現雙卷揚同步。這種主從式閉環同步控制還存在著一些缺陷，包括:1、操作繁瑣:採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節鋼絲繩長度使吊鉤處於水平狀態；2、鋼絲繩長度差測量不準確:採用編碼器測鋼絲繩長度，由於滾筒運行過程中可能存在空轉，且由於滾筒加工誤差、纏繞鋼絲繩層數偏差、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、反覆調平: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後，依然會發生傾斜，當吊鉤傾斜角度超過許用值時，則需要停止同步模式，對吊鉤採用手動調平操作後再繼續運行。對於四卷揚系統，尚沒有方便適用同步控制方案。
發明內容
本發明的目的是提出一種多卷揚系統的同步控制裝置及方法，能夠實現多卷揚系統的較高精度的同步控制。為實現上述目的，本發明提供了一種多卷揚系統的同步控制裝置，所述多卷揚系統包括吊鉤、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，所述控制器用於接收所述傾角傳感器輸出的傾角信號，並根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速。為實現上述目的，本發明提供了一種基於前述的多卷揚系統的同步控制裝置的同步控制方法，包括:在所述多卷揚系統粗略同步運動狀態下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號；所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速。進一步的，所述多卷揚系統為雙卷揚系統，所述雙卷揚系統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，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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，並根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。進一步的，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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，並根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。進一步的，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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，並根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。進一步的，所述多卷揚系統為四卷揚系統，所述四卷揚系統包括對應於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，對應於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，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調難
iF.0進一步的，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。進一步的，所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括:所述控制器根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，以及根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。進一步的，所述多卷揚系統粗略同步運動狀態由主令手柄為所述多卷揚系統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。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。基於上述技術方案，本發明採用安裝在吊鉤上的傾角傳感器對傾角進行感測，並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的排量調節來調整多卷揚系統中變速馬達的轉速，從而實現多卷揚系統的鋼絲繩運動同步，因此本發明相比於現有的通過編碼器測量鋼絲繩長度再實施同步調節的控制精度更高。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1為本發明多卷揚系統的同步控制裝置的一實施例的控制原理示意圖。圖2為本發明多卷揚系統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，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。在本發明實施例中，多卷揚系統包括吊鉤、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。為了實現多卷揚系統的同步控制，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後，控制器可以根據接收到的傾角信號生成對多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，用以調整多卷揚系統中的變量馬達的轉速，進而實現多卷揚系統的鋼絲繩運動同步。在工程機械領域中，根據不同的應用場合可採用不同數量的卷揚，以下僅針對雙卷揚系統和四卷揚系統的同步控制過程進行舉例說明，而其他多卷揚系統的同步控制裝置及方法雖未在本文列出，但在相同技術構思下應將保護延及本文未列出的其他多卷揚系統。如圖1所示，為本發明多卷揚系統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，多卷揚系統為雙卷揚系統，所述雙卷揚系統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。在雙卷揚系統粗略同步運動狀態下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號，並根據傾角信號生成對雙卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整雙卷揚系統中的變量馬達的轉速。在本實施例中，控制器優選採用變速積分PID控制器，其可根據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，並根據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節，進而對第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。這裡的根據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節是指根據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負(正)作用調節，同時對第二變量泵實現相反的正(負)作用調節，通過這種對兩個變量泵的排量的相反調節最終實現雙卷揚同步運動。在本實施例中，雙卷揚系統的粗略同步運動優選通過主令手柄主令手柄為所述多卷揚系統中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號r來實現的。結合圖1來說，在運動過程中，假如鋼絲繩I的運動速度大於鋼絲繩2的運動速度，由於兩繩運動不同步，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，並將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據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，對於鋼絲繩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整值，即對第一變量泵的排量進行負調節，在排量控制信號r的基礎上降低其排量，進而降低驅動鋼絲繩I所對應的捲筒的第一變量馬達的轉速，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節，在排量控制信號r的基礎上提高其排量，進而提高驅動鋼絲繩2所對應的捲筒的第二變量馬達的轉速，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節，消除了兩繩運動的同步誤差，實現了雙卷揚系統的同步控制，並且由於採用了對兩個變量泵同時進行排量的反向調節，因此相比於現有的同步控制手段，本實施例在調節速度上更快。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相比於現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於更大鋼絲繩長度差進行調節，具有更大的同步調節裕量。如圖2所示，為本發明多卷揚系統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，多卷揚系統為四卷揚系統，四卷揚系統包括對應於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，對應於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。在四卷揚系統粗略同步運動狀態下，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，並根據傾角信號生成對四卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整四卷揚系統中的變量馬達的轉速。在本實施例中，控制器優選採用變速積分PID控制器，其可根據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。控制器再根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。與雙卷揚系統的同步控制過程類似，四卷揚系統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節，只是既要對吊鉤整體所連的鋼絲繩進行調整，也要對吊鉤的左右連板所連的鋼絲繩分別進行調整。在本實施例中，四卷揚系統的粗略同步運動優選通過主令手柄為所述四卷揚系統中的變量泵和變量馬達均輸入相同的排量控制信號r來實現的。結合圖2來說，在運動過程中，假如鋼絲繩I的運動速度大於鋼絲繩2的運動速度，由於兩繩運動不同步，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，並將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據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，對於鋼絲繩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整值，即對第一變量泵的排量進行負調節，在排量控制信號r的基礎上降低其排量，進而降低驅動鋼絲繩I所對應的捲筒的第一變量馬達的轉速，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節，在排量控制信號r的基礎上提高其排量，進而提高驅動鋼絲繩2所對應的捲筒的第二變量馬達的轉速，從而增加了鋼絲繩2的運動速度。同理，假如鋼絲繩3的運動速度小於鋼絲繩4的運動速度，由於兩繩運動不同步，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，並將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據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，對於鋼絲繩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整值，即對第三變量泵的排量進行正調節，在排量控制信號r的基礎上提高其排量，進而提高驅動鋼絲繩3所對應的捲筒的第三變量馬達的轉速，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節，在排量控制信號r的基礎上降低其排量，進而降低驅動鋼絲繩4所對應的捲筒的第四變量馬達的轉速，從而降低了鋼絲繩4的運動速度。考慮到四卷揚系統還可以出現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，那麼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，並將傾角信號提供給控制器，控制器就可以根據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，對於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整值，即同時對第一變量泵和第二變量泵的排量進行負調節，在排量控制信號r以及變量泵排量控制信號yl的基礎上降低其排量，進而降低驅動左連板所對應的鋼絲繩所對應的捲筒的第一變量馬達和第二變量馬達的轉速，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節，在排量控制信號r以及變量泵排量控制信號12的基礎上提高其排量，進而提高驅動右連板所對應的鋼絲繩所對應的捲筒的第一變量馬達和第二變量馬達的轉速，從而提高了右連板所對應的鋼絲繩的運動速度。通過上述調節過程消除了吊鉤及連板所連的鋼絲繩運動的同步誤差，實現了四卷揚系統的同步控制，並且由於採用了對多個變量泵進行排量的分組及組內反向調節，因此相比於現有的同步控制手段，本實施例在調節速度上更快。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相比於現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於更大鋼絲繩長度差進行調節，具有更大的同步調節裕量。在上述雙卷揚系統和四卷揚系統的同步控制裝置中，還可以採用調節變量馬達的排量的方式，或者既調整變量泵又調整變量馬達的方式。其中，對於雙卷揚系統，控制器可以根據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，並根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。控制器也可以根據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，並根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。由於調節變量馬達的排量存在著馬達排量調節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節到最大排量，致使卷揚之間轉速差急劇增大，因此單純調節變量泵的排量的方式要優於單純調節變量馬達排量或者同時調節變量泵和變量馬達的排量的方式。對於四卷揚系統，控制器可以根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。控制器也可以根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整；根據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節，以及根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整；根據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節，根據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節，進而對第一、二組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。同樣的，由於調節變量馬達的排量存在著馬達排量調節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節到最大排量，致使卷揚之間轉速差急劇增大，因此單純調節變量泵排量的方式要優於單純調節變量馬達排量或者同時調節變量泵和變量馬達排量的方式。另外，控制器除了可採用變速積分PID控制器之外，在另一實施例中，還可以採用經典的PID控制器、模糊控制器或模糊PID控制器等，由於這些控制器均屬於工業控制中常用的控制器，這裡就不再贅述其功能和結構了。通過對本發明多卷揚系統的同步控制裝置及方法的多個實施例的說明，可以看到本發明多卷揚系統的同步控制裝置及方法實施例具有以下一種或多種優點:1、同步精度高:由於鋼絲繩長度差會通過吊鉤傾角準確反映出來，當吊鉤傾角調節為零時，就必定實現了多卷揚系統鋼絲繩的運動同步，這比現有通過編碼器測鋼絲繩長度後再實施同步調節的控制精度更高；2、同步調節速度快:當吊鉤傾角反映出多卷揚系統運動不同步時，控制器輸出的控制信號同時反向調節多卷揚系統的運行速度(運動快的卷揚系統調慢，運動慢的卷揚系統調快)，因此比現有的主從式同步控制方法更快；3、同步調節裕量大: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節，具有更大的同步調節裕量。綜上所述，本發明多卷揚系統的同步控制裝置及方法可以適用於各類採用多卷揚系統的工程機械設備，尤其適合應用在履帶起重機中。最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
權利要求
1.一種多卷揚系統的同步控制裝置，所述多卷揚系統包括吊鉤、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，所述控制器用於接收所述傾角傳感器輸出的傾角信號，並根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速。
2.ー種基於權利要求1所述的多卷揚系統的同步控制裝置的同步控制方法，包括: 在所述多卷揚系統粗略同步運動狀態下，控制器接收吊鉤上安裝的傾角傳感器輸出的傾角信號； 所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速。
3.根據權利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統為雙卷揚系統，所述雙卷揚系統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.根據權利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。
5.根據權利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的 排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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，並根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。
6.根據權利要求3所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整。
7.根據權利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統為四卷揚系統，所述四卷揚系統包括對應於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，對應於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.根據權利要求7所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。
9.根據權利要求7所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。
10.根據權利要求1所述的同步控制方法，其中所述控制器根據所述傾角信號生成對所述多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整所述多卷揚系統中的變量馬達的轉速的操作包括: 所述控制器根據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節，以及根據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節，進而對所述第一變量馬達和第二變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，以及根據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節，進而對所述第三變量馬達和第四變量馬達的轉速進行調整； 根據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節，根據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節，進而對第一、ニ組和第三、四組中的變量馬達的轉速進行調整。
11.根據權利要求2所述的同步控制方法，其中所述多卷揚系統粗略同步運動狀態由主令手柄為所述多卷揚系統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。
12.根據權利要求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
本發明涉及一種多卷揚系統的同步控制裝置及方法，多卷揚系統包括吊鉤、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，控制器用於接收傾角傳感器輸出的傾角信號，並根據傾角信號生成對多卷揚系統進行排量調節的排量控制信號，以調整多卷揚系統中的變量馬達的轉速。本發明採用安裝在吊鉤上的傾角傳感器對傾角進行感測，並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的排量調節來調整多卷揚系統中變速馬達的轉速，從而實現多卷揚系統的鋼絲繩運動同步，因此本發明相比於現有的通過編碼器測量鋼絲繩長度再實施同步調節的控制精度更高、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 優先權日2013年2月28日
發明者邵杏國, 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