基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法技术

本发明专利技术提出了一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法。在泵车臂架上安装传感器检测获得倾角数据，将臂架末端的振动等效为脉冲作为输入信号所产生的二阶振荡系统响应，根据倾角数据处理获得上述脉冲的幅度和臂架末端的振动周期；基于臂架末端位置不变，建立包含两个具有幅度比例关系的整形脉冲的整形器，计算求解两个整形脉冲的幅度和产生时刻；将两个整形脉冲按照各自的幅度和产生时刻，依次输入到加入了时滞补偿的臂架控制系统中，进而驱动泵车臂架的液压缸活塞杆运动，完成臂架末端的抑振处理。本发明专利技术能够有效降低臂架末端的振动幅值和臂架系统的时滞影响，简单且易于工程化。单且易于工程化。单且易于工程化。

【技术实现步骤摘要】
基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法


[0001]本专利技术属于抑振
的一种泵车臂架末端抑振控制方法，尤其涉及一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法。

技术介绍

[0002]泵车在布料时会给输送管以及臂架带来较大的冲击，从而导致臂架的振动，使得末端软管产生甩动，这不但会影响整个设备的工作，还会影响臂架的使用寿命，甚至引起事故。
[0003]现有的泵车臂架末端抑振技术仍存在一些不足之处。例如，一种方法(专利申请公开号：CN104985609A，作者：杨志军等)根据臂架末端的振动情况来调整臂架油缸的输出压力，从而实现臂架末端的振动抑制。该方法检测臂架末端的振动方向信号和振动烈度信号；当振动烈度信号超出振动烈度阈值时，根据振动方向信号来通过控制阀选择性地控制液压泵与臂架油缸的有杆腔或无杆腔连通，根据振动烈度信号调整泵输出压力，从而调整臂架油缸的有杆腔或无杆腔的压力以使振动烈度维持在设定阈值的范围之内。但是该方法没有考虑液压缸对控制信号的反应存在时滞，因此控制效果差。另一种方法(专利申请公开号：CN200610032361.X，作者：易小刚等)通过压力监测单元实时检测臂架油缸中油液的压力信息，将采集到的信息传送给抑振控制单元分析处理后，控制对应油缸产生一个脉冲振动，该脉冲造成的臂架末端振动幅值小于或等于由混凝土不连续输送造成的臂架末端振动的幅值，且相位相反。但是该方法无法精确计算所需脉冲的参数，且基于单个脉冲做整形抑振的鲁棒性差。
[0004]大尺寸、多关节臂架的泵车普遍存在末端抖动导致臂架系统不稳定的问题，而这种问题正是大型泵车发展面临的主要瓶颈，许多企业迫切需要解决这项问题，因此臂架末端抑振技术的市场需求很大。为了对具有时滞的泵车臂架进行末端抑振，本专利技术提出了一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法。
[0006]本专利技术方法由输入整形和时滞补偿相结合，包含两个部分：
[0007]第一部分构建预估器，在臂架控制系统中加入时滞预估模块用于提前补偿时滞，将预估的时滞值输入到预估器中，改善大尺寸、多关节臂架末端抑振控制过程中的时滞；
[0008]第二部分构建整形器，基于输入整形技术计算整形脉冲参数，将整形脉冲输入到臂架控制系统并通过目标臂的液压缸输出动作，在实现振动抑制的同时保持臂架末端位置不变。
[0009]本专利技术施加到泵车臂架控制系统中进行抑振的脉冲为两个整形脉冲。
[0010]本专利技术所采用的技术方案是：
[0011]所述的泵车臂架具有多节臂，每节臂具有一个液压缸。
[0012]方法包括以下步骤：
[0013]步骤S1：在泵车臂架上安装传感器检测获得倾角数据，将臂架末端的振动等效为具有一定幅度的拟合脉冲作为输入信号所产生的二阶振荡系统响应，根据倾角数据处理获得上述拟合脉冲的幅度和臂架末端的振动周期；
[0014]步骤S2：基于臂架末端位置不变，建立包含两个具有幅度比例关系的整形脉冲的整形器，计算求解两个整形脉冲的幅度和产生时刻；
[0015]步骤S3：将两个整形脉冲按照各自的幅度和产生时刻，依次输入到加入了时滞补偿的臂架控制系统中，进而驱动泵车臂架的液压缸活塞杆运动，完成臂架末端的抑振处理。
[0016]本专利技术预估设置臂架液压缸在工作时存在的时滞，构建预估器，在臂架控制系统中加入时滞预估模块用于提前补偿时滞。
[0017]由此，本专利技术将臂架末端的振动等效为拟合脉冲所产生的二阶振荡系统响应，并由此产生两个整形脉冲，将整形脉冲输入到结合了时滞补偿的泵车臂架控制系统，控制液压缸的无杆腔和有杆腔的进出油，进而控制液压缸的活塞杆的位移运动，实现了抑振控制。
[0018]所述步骤S1进一步包括：
[0019]S1.1、处理获得臂架末端的振动周期和振动幅值
[0020]S1.1.1、在泵车臂架每个关节所连接的臂上均安装一个倾角传感器，通过第i个关节所连接的臂的倾角传感器测得第i节臂的倾角β
i
，根据各节臂的倾角β
i
计算臂架末端与臂架根部之间的竖直距离y，具体如下：
[0021]y＝∑l
i
sinβ
i
[0022]其中，l
i
为第i节臂的长度；
[0023]每隔Δt时间，记录各节臂的倾角β
i
并计算竖直距离y，由不同时刻的竖直距离y组成一个滑动数组模块A，如下式所示：
[0024]A＝{y1,y2,
…
y
k
,
…
,y
n
}
[0025]式中，y
k
为滑动数组模块中存储的第k个反映臂架末端与臂架根部之间的竖直距离，n为滑动数组模块的长度；n取为奇数；
[0026]每经过Δt时间后，将滑动数组模块A中的竖直距离y1至y
n
‑1的值分别赋给y2至y
n
，并计算当前时刻的竖直距离y赋给y1，实现滑动数组模块A随时间的滑动更新；
[0027]S1.1.2、随着时间实时提取当前时刻滑动数组模块A中的最大值和最小值，并随着时间推进进行实时判断：
[0028]如图3所示，当滑动数组模块A中的最大值处于滑动数组模块A最中间的位置时，取该最大值为振动波峰值y
max
；当滑动数组模块A中的最小值处于滑动数组模块A最中间的位置时，取该最小值为振动波谷值y
min
；
[0029]S1.1.3、按照以下公式处理获得臂架末端的振动周期T和振动幅值S：
[0030][0031]S＝y
max
‑
y
min
[0032]其中，和分别是相邻的振动波峰值y
max
和振动波谷值y
min
所在的时刻；
[0033]S1.2、利用臂架末端振动幅值和拟合脉冲幅度之间的正比关系，计算臂架末端实
际振动所对应的拟合脉冲幅度：
[0034]选取实际工作中距离臂架根部最近的一节静止臂作为施加预设脉冲的目标臂，在臂架静止状态下将一个幅度为A0的预设脉冲输入到臂架控制器驱动上述目标臂的液压缸动作，同时通过上述步骤S1.1处理获得在预设脉冲作用下的臂架末端振动幅值作为参考振动幅值S0，再实时利用倾角传感器测得臂架实际工作中的倾角数据，按照上述步骤S1.1处理获得臂架末端实际振动的振动幅值S
E
，计算臂架末端实际振动所对应的拟合脉冲幅度A1：
[0035][0036]其中，A1表示为臂架末端实际振动所对应的拟合脉冲幅度。
[0037]所述步骤S2包括：
[0038]臂架的运动和抑振都是依靠液压缸的工作来实现，因此在抑振过程中液压缸活塞杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法，其特征在于：方法包括以下步骤：步骤S1：在泵车臂架上安装传感器检测获得倾角数据，将臂架末端的振动等效为拟合脉冲作为输入信号所产生的二阶振荡系统响应，根据倾角数据处理获得上述拟合脉冲的幅度和臂架末端的振动周期；步骤S2：基于臂架末端位置不变，建立包含两个具有幅度比例关系的整形脉冲的整形器，计算求解两个整形脉冲的幅度和产生时刻；步骤S3：将两个整形脉冲按照各自的幅度和产生时刻，依次输入到加入了时滞补偿的臂架控制系统中，进而驱动泵车臂架的液压缸活塞杆运动，完成臂架末端的抑振处理。2.根据权利要求1所述的一种基于输入整形与时滞补偿相结合的泵车臂架末端抑振方法，其特征在于：所述步骤S1进一步包括：S1.1、处理获得臂架末端的振动周期和振动幅值S1.1.1、在泵车臂架每个关节所连接的臂上均安装一个倾角传感器，通过第i个关节所连接的臂的倾角传感器测得第i节臂的倾角β
i
，根据各节臂的倾角β
i
计算臂架末端与臂架根部之间的竖直距离y，具体如下：y＝Σl
i
sinβ
i
其中，l
i
为第i节臂的长度；每隔Δt时间，记录各节臂的倾角β
i
并计算竖直距离y，由不同时刻的竖直距离y组成一个滑动数组模块A，如下式所示：A＝{y1,y2,
…
y
k
,
…
,y
n
}式中，y
k
为滑动数组模块中存储的第k个反映臂架末端与臂架根部之间的竖直距离，n为滑动数组模块的长度；每经过Δt时间后，将滑动数组模块A中的竖直距离y1至y
n
‑1的值分别赋给y2至y
n
，并计算当前时刻的竖直距离y赋给y1，实现滑动数组模块A随时间的滑动更新；S1.1.2、随着时间实时提取当前时刻滑动数组模块A中的最大值和最小值，并随着时间推进进行实时判断：当滑动数组模块A中的最大值处于滑动数组模块A最中间的位置时，取该最大值为振动波峰值y
max
；当滑动数组模块A中的最小值处于滑动数组模块A最中间的位置时，取该最小值为振动波谷值y
min
；S1.1.3、按照以下公式处理获得臂架末端的振动周期T和振动幅值S：S＝y
max
‑
y
min
其中，和分别是相邻的振动波峰值y
max
和振动波谷值y
min
所在的时刻；S1.2、利用臂架末端振动幅值和拟合脉冲幅度之间的正比关系，计算臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘达新，黄宇，刘振宇，程锦，谭建荣，
申请(专利权)人：武汉数字化设计与制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：