上装作业中汽车起重机底盘的姿态保持自动控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113479780A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110742181.5(22)申请日2021.06.30(71)申请人山东理工大学地址255086山东省淄博市高新技术产业开发区高创园A座313室(72)发明人张帆杨文韬刘爱冰刚宪约吴振华武际兴王慧恒(51)Int.Cl.B66C13/48(2006.01)G06F30/17(2020.01)G06F111/10(2020.01)权利要求书4页说明书8页附图3页(54)发明名称上装作业中汽车起重机底盘的姿态保持自动控制方法(57)摘要本发明公开了一种上装作业中汽车起重机底盘的姿态保持自动控制方法，包括以下步骤：首先，测试并获取各支腿的等效刚度，根据各支腿载荷计算起重机质心坐标位置和吊重质量，进而建立汽车起重机及吊重整体的质心坐标参数化模型与支腿补偿作动量模型；然后，计算并判断执行吊重起升离地引起平台侧倾需要的的支腿补偿作动；最后，识别驾驶员指令，预算并构建支腿补偿作动量矩阵，同步控制上装作业和支腿补偿作动，直至姿态保持控制结束。该方法通过上装作业和支腿补偿同步控制，有效的保持了汽车起重机作业过程中姿态实时稳定，无滞后和超调问题，彻底消除了平台倾覆风险；实现了姿态保持自动控制，保障了驾驶员人身安全，提高了工作效率。CN113479780ACN113479780A权利要求书1/4页1.本发明公开了一种上装作业中汽车起重机底盘的姿态保持自动控制方法，变幅缸驱动起重臂等角速度升降，回转机构驱动起重臂等角速度回转，各级起重臂受伸缩机构驱动等速伸缩；各级起重臂的有效长度相同，质量分布均匀，高一级起重臂重叠、内置于次一级起重臂内；第二级起重臂与第一级起重臂间安装有测量第二级起重臂伸出长度的位移传感器，回转机构安装有测量起重臂相对底盘纵向对称面回转角度的转角传感器，变幅缸安装有测量其伸出长度并等效计算起重臂变幅角度的位移传感器；四条支腿上端垂直且等高度的插入底盘上外伸横梁的安装孔内，下端支撑在地面上，每条支腿结构尺寸、最大作动行程完全相同，每条支腿上安装有测量支腿垂向载荷的力传感器和测量支腿作动量的位移传感器；回转机构的几何中心位于四条支腿确定的矩形的中心位置；回转机构中心位置安装有二维倾角传感器测量底盘相对水平面的二维倾角；初始状态下四条支腿将底盘支撑至轮胎悬空、几何水平状态，各支腿承受均匀载荷，起重臂已运行到吊重处，完成了吊重的挂装但尚未进行离地起升，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，测量各支腿等效刚度，具体为：驱动1条支腿伸长一个垂向位移，再缩短回原始长度，期间除该支腿外的其他支腿不动，由支腿上的位移传感器和力传感器测量该支腿伸长至所述垂向位移时支腿的载荷增量；将所述载荷增量除以所述垂向位移，得到该支腿的等效刚度；采用同样过程，测量其他3条支腿的等效刚度；按支腿编号，将等效刚度分别记为ki，i＝1～4；步骤2，计算汽车起重机总重及质心坐标位置，具体为：由力传感器测量所述初始状态下各支腿的垂向载荷，记为Fi，i＝1～4；以回转机构上表面的几何中心为坐标原点建立坐标系，沿底盘的纵、横、垂向分别为坐标系的x、y、z轴，各支腿的纵、横向坐标记为(xi，yi)，力矩和倾角的正方向根据右手螺旋定则判定，汽车起重机总重记为G；根据测量的各支腿垂向载荷，以及汽车起重机绕x、y轴的力矩平衡和沿z轴的力平衡，计算汽车起重机总重及其质心的纵、横向坐标(xmc,ymc)为步骤3，计算吊重质量，具体为：驱动变幅缸作动将吊重起升至离地，再次测量各支腿的垂向载荷，计算汽车起重机和吊重的总重G′，进而计算吊重的质量M；步骤4，建立汽车起重机及吊重整体的质心坐标参数化模型，具体为：根据汽车起重机在所述初始状态下的参数，固有的变幅、回转、伸缩速度，以及汽车起重机各结构的质量和尺寸特征建立汽车起重机及吊重整体的质心坐标(x′mc,y′mc)参数化模型2CN113479780A权利要求书2/4页式中，mi为第i级起重臂的质量，i＝1～n，n为起重臂级数，la为起重臂长度，为完成吊重挂装起重臂的初始变幅角度，以仰角为正，ωb为起重臂变幅角速度，以令起重臂升高为正，tb为变幅作动时间，lj为起重臂转轴到原点的水平距离，mb为配重的质量，lb为配重到原点的水平距离，l0为完成吊重挂装各级起重臂的初始伸出长度，vs为起重臂伸缩速度，以令起重臂伸长为正，ts为起重臂伸缩作动时间，ψ0为完成吊重挂装起重臂的初始回转角度，ωh为起重臂回转角速度，以绕z轴逆时针旋转为正，th为回转作动时间，mt为底盘质量，xt为底盘质心的x轴坐标，yt为底盘质心的y轴坐标；步骤5，建立上装作业引起平台侧倾时，各支腿恢复平台至水平状态需要的补偿作动量模型，