基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置.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CN113879860A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111305107.3(22)申请日2021.11.05(71)申请人北京华能新锐控制技术有限公司地址102209北京市昌平区北七家未来科技城南区华能人才创新创业基地实验楼B座(72)发明人刘鹏飞田宏哲韩健孙新佳孙晓刚苏睿之(74)专利代理机构北京中知法苑知识产权代理有限公司11226代理人李明赵吉阳(51)Int.Cl.B65G65/00(2006.01)B65G43/08(2006.01)B65G65/20(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置(57)摘要本公开提供一种基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置。包括：获取斗轮堆取料机的设备机械参数和基本运行数据；基于机器人动力学理论建立斗轮堆取料机的动力学模型，并建立一种基于动力学模型的PID算法；获取斗轮堆取料机的回转机构的实际驱动力矩，根据实际驱动力矩和动力学模型，通过PID算法得到斗轮堆取料机的回转机构所需调整的目标回转角速度和目标回转角加速度；控制斗轮堆取料机的回转机构以目标回转角速度和目标回转角加速度运行，以使得斗轮堆取料机实现恒流量取料。以堆取料机的动力学数学模型为基础，提出了驱动力矩或者驱动电机电流与角速度和角加速度之间的数学关系，更有利于实现恒流量控制的目的，提高控制精度。CN113879860ACN113879860A权利要求书1/3页1.一种基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法，其特征在于，所述方法包括：获取斗轮堆取料机的设备机械参数和基本运行数据；根据所述设备机械参数和所述基本运行数据，基于机器人动力学理论建立所述斗轮堆取料机的动力学模型，并建立一种基于动力学模型的PID算法；所述动力学模型用于表征回转机构驱动力矩和回转、俯仰驱动机构角速度及角加速度之间的关系；获取所述斗轮堆取料机的所述回转机构的实际驱动力矩，根据所述实际驱动力矩和所述动力学模型，通过所述PID算法得到所述斗轮堆取料机的所述回转机构所需调整的目标回转角速度和目标回转角加速度；控制所述斗轮堆取料机的所述回转机构以所述目标回转角速度和目标回转角加速度运行，以使得所述斗轮堆取料机实现恒流量取料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动力学模型满足下述关系式：其中，S＝sin，C＝cos，m2为回转机构的质量，m3为悬臂机构的质量，m4为斗轮支撑机构的质量，m5为斗轮中心支架机构的质量，mw为斗轮机构的质量，l2为俯仰中心至回转中心的距离，l3为悬臂长度，l4为斗轮中心至回转中心的垂直高度，l5为斗轮中心至悬臂中心的水平距离，θ2为回转角度，为回转角速度，为回转角加速度，θ3为悬臂的俯仰角度，为俯仰角速度，为俯仰角加速度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述斗轮堆取料机的所述回转机构的实际驱动力矩，包括：在所述回转机构上设置转矩测量传感器，根据所述转矩测量传感器得到所述回转机构的实际驱动力矩。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述斗轮堆取料机的所述回转机构的实际驱动力矩，包括：根据所述基本运行数据，计算得到驱动力矩和工作电流之间的关系式；获取所述回转机构的实际工作电流，根据所述实际工作电流和所述关系式，得到所述回转机构的实际驱动力矩。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述工作电流采用加权电流，其满足下述关系式：IW＝IB+AIS其中，IB为轮斗电机电流、IS为回转电机电流、A为加权系数；对加权电流IW采取分级控制模式，分别为设定值ISV、偏大值IH、过大值IHH、保护值IHHH；2CN113879860A权利要求书2/3页所述控制所述斗轮堆取料机的所述回转机构以所述目标回转角速度和目标回转角加速度运行，包括：当IW∈(0，IH)时，则根据计算出的所述目标回转角速度和目标回转角加速度进行恒流量回转取料作业，将输出值维持在设定值ISV附近；当IW∈[IH，IHH)时，则停止回转动作；待加权电流IW∈(0，IH)时继续执行上述恒流量回转取料作业；当IW∈[IHH，IHHH)时，则调整大车的行走位置，自动后退设定的距离，待加权电流IW∈(0，IH)时继续执行上述恒流量回转取料作业，并累加和记录自动后退距离以便至下一个回转取料周期中使用；在取料过程中发生严重的坍塌时导致IW≥IHHH，则紧急停机，停止取料作业。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在控制所述斗轮堆取料机的所述回转机构以所述目标回转角速度和目标回转角加速度运行之前，所述方法还包括：获取目标料堆的料堆三维模型，并得到所述目标料堆的边界位置信息；根据