【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卷扬机控制，尤其涉及一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统及其控制方法。
技术介绍
1、在全球范围内，能源消耗和环境污染问题已成为备受关注的焦点。在工程机械领域，工程师们面临着诸多挑战，如燃油效率低、油耗高、废弃物处理和噪音污染等。尤其是在卷扬系统中，存在大量的可回收势能。传统的液压驱动卷扬系统虽然广泛使用，但其能量回收元件(如液压蓄能器)的能量密度较低，无法有效回收大量势能。因此，将电动驱动技术引入卷扬系统，利用高能量密度的电池或电容等储能元件回收卷扬下放所释放的势能，以实现节能、高效和环保的目标，成为行业的迫切需求。
2、目前，电动驱动卷扬系统通常采用电机转速模式运行。这种模式下，电机的转速被精确控制，适用于需要恒定转速的应用场景。然而，这种控制模式在卷扬系统的启停时刻会出现较大的转矩脉动，给电机、驱动器甚至整个系统带来冲击，进而影响其使用寿命。此外，面对需要不断微调的工况，电机转速模式下的不稳定启停可能导致位置控制的困难。另一种常见的控制模式是转矩模式，这种模式下，电机的输出转矩被精确控制，适用于需要精确转矩控制的应用场景。虽然转矩模式可以解决启停时转矩脉动较大的问题，但在二次上升工况下，如果给定转矩无法满足负载的需求，存在启动时下降的风险，同时也无法有效控制卷扬的升降速度。
3、现有的电动驱动卷扬系统在转速模式和转矩模式下各自存在明显的不足。转速模式下，启停时刻的转矩脉动问题严重影响了系统的稳定性和使用寿命，尤其是在需要频繁启停的工况下，这种问题更为突出。而转矩模式下，虽然可以减
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统及其控制方法，该控制方法利用电机控制算法快速精准识别负载转矩大小，基于基准转矩map图，能够在启停时刻动态调整电机的转矩输出，有效减少了转矩脉动。这不仅降低了对电机、驱动器和整个系统的冲击，延长了系统的使用寿命，还提高了系统的整体稳定性。传统的转矩模式虽然可以减少转矩脉动，但在二次上升工况下可能无法满足负载需求，导致系统启动失败或下降，但是本专利技术提供的控制方法通过总成控制器实时监测手柄开度信号、电机转速转矩信号以及负载辨识转矩信号，能够根据实际工况灵活切换转矩模式和转速模式，确保在不同工况下都能实现精确的转速控制，提高了系统的操控性和灵活性。
2、按照本专利技术的第一方面，提供一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，应用一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统实现，所述电动卷扬系统包括：电控手柄、上位机、总成控制器、电机驱动器、永磁同步电机、卷扬减速器、先导供油液压站、位移传感器以及三相交流电源；所述电动卷扬系统的控制方法包括：
3、当所述总成控制器检测到手柄开度大于或小于0时，所述先导供油液压站向所述卷扬减速器内部液压制动器供油，顶开制动器以作为卷扬升降运动的前提条件；
4、解除电机抱闸制动，实时检测电机转子的电角速度和转矩大小并通过负载转矩辨识算法识别出当前负载转矩大小；
5、根据所述当前负载转矩大小以及当前基准转矩系数计算出目标转矩大小；
6、根据所述目标转矩大小调整电机的输出转矩直到电机转速降低到阈值转速，电机切换为转速模式维持匀速运行。
7、进一步地，当所述总成控制器检测到手柄开度保持在0时，电机持续抱闸，同时先导供油液压站不供油使卷扬减速器内部制动器抱死，防止卷扬升降。
8、进一步地，当卷扬升降过程中需要停止时，给定电机适当转矩大小，使其降低升降转速，当转速降低至阈值转速时，切换为转速模式，电机抱闸制动，同时将电机切换为转矩模式并设目标转矩为0，最后通过先导供油液压站卸油压进行制动。
9、进一步地，还包括：基于基准转矩系数曲线图并根据所述手柄开度确定所述当前基准转矩系数。
10、进一步地，还包括：基于基准转矩map曲线图并根据所述目标转矩大小确定所述阈值转速。
11、按照本专利技术的第二方面，提供一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统，应用权利要求上述一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法实现，包括：电控手柄、上位机、总成控制器、电机驱动器、永磁同步电机、卷扬减速器、先导供油液压站、位移传感器以及三相交流电源；
12、进一步地，所述电机驱动器、卷扬减速器同轴机械相联；重物和位移传感器通过绳索垂挂于卷扬减速器上；总成控制器通过can总线分别与上位机、电机驱动器电性相连；总成控制器与先导供油液压站和电手柄弱电电性相连；电机通过电机驱动器与电网电性相连；先导供油液压站与卷扬减速器制动装置油路连接。
13、进一步地，所述总成控制器分别接收来自于所述上位机以及电手柄的控制信号和来自于所述位移传感器以及电机驱动器的反馈信号；所述电机驱动器接收来自于所述总成控制器的控制信号；所述电机驱动器接收来自于所述电动/发电机的反馈信号；所述先导供油液压站接收来自于所述总成控制器的控制信号；所述卷扬减速器制动装置接收来自于所述先导供油液压站的先导油压。
14、按照本专利技术的第二方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行所述计算机程序时实现上述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法。
15、按照本专利技术的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现权利要求上述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法。
16、本专利技术的有益效果：
17、1.本专利技术提供的控制方法利用电机控制算法快速精准识别负载转矩大小，基于基准转矩map图，能够在启停时刻动态调整电机的转矩输出，有效减少了转矩脉动，这不仅降低了对电机、驱动器和整个系统的冲击，延长了系统的使用寿命，还提高了系统的整体稳定性。
18、2.传统的转矩模式虽然可以减少转矩脉动，但在二次上升工况下可能无法满足负载需求，导致系统启动失败或下降，本专利技术提供的控制方法通过总成控制器实时监测手柄开度信号、电机转速转矩信号以及负载辨识转矩信号，能够根据实际工况灵活切换转矩模式和转速模式，确保在不同工况下都能实现精确的转速控制，提高了系统的操控性和灵活性。
19、3.本专利技术提供的控制方法通过优化控制方法，避免了在普通转矩模式下运行时可能出现的速度失控现象，确保了系统在复杂工作条件下的安全可靠运行。特别是在需要频繁启停和微调的工况下，系统的动态响应速度和稳定性得到了显著提升，有效防止了机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，应用一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统实现，所述电动卷扬系统包括：电控手柄、上位机、总成控制器、电机驱动器、电动/发电机、卷扬减速器、先导供油液压站、重物、位移传感器以及三相交流电源；所述电动卷扬系统的控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，当所述总成控制器检测到手柄开度保持在0时，电机持续抱闸，同时先导供油液压站不供油使卷扬减速器内部制动器抱死，防止卷扬升降。
3.根据权利要求1所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，当卷扬升降过程中需要停止时，给定电机适当转矩大小，使其降低升降转速，当转速降低至阈值转速时，切换为转速模式，电机抱闸制动，同时将电机切换为转矩模式并设定目标转矩为0，最后通过先导供油液压站卸油压进行制动。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，还包括：基于基准转矩系数曲线图并根据所述手柄开度确定所述当
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，该包括：基于基准转矩MAP曲线图并根据所述目标转矩大小确定所述阈值转速。
6.一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统，应用权利要求1-中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法实现，其特征在于，包括：电控手柄、上位机、总成控制器、电机驱动器、永磁同步电机、卷扬减速器、先导供油液压站、位移传感器以及三相交流电源。
7.根据权利要求6所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统，其特征在于，所述电机驱动器与所述卷扬减速器同轴机械相联；所述重物和所述位移传感器通过绳索垂挂于所述卷扬减速器上；所述总成控制器通过CAN总线分别与所述上位机以及所述电机驱动器电性相连；所述总成控制器与所述先导供油液压站和所述电控手柄弱电电性相连；所述电机通过电机驱动器与电网电性相连；所述先导供油液压站与所述卷扬减速器制动装置油路连接。
8.根据权利要求6所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统，其特征在于，所述总成控制器分别接收来自于所述上位机以及电手柄的控制信号和来自于所述位移传感器以及电机驱动器的反馈信号；所述电机驱动器接收来自于所述总成控制器的控制信号；所述电机驱动器接收来自于所述电动/发电机的反馈信号；所述先导供油液压站接收来自于所述总成控制器的控制信号；所述卷扬减速器制动装置接收来自于所述先导供油液压站的先导油压。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器加载并执行所述计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现权利要求1-5中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，应用一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统实现，所述电动卷扬系统包括：电控手柄、上位机、总成控制器、电机驱动器、电动/发电机、卷扬减速器、先导供油液压站、重物、位移传感器以及三相交流电源；所述电动卷扬系统的控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，当所述总成控制器检测到手柄开度保持在0时，电机持续抱闸，同时先导供油液压站不供油使卷扬减速器内部制动器抱死，防止卷扬升降。
3.根据权利要求1所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，当卷扬升降过程中需要停止时，给定电机适当转矩大小，使其降低升降转速，当转速降低至阈值转速时，切换为转速模式，电机抱闸制动，同时将电机切换为转矩模式并设定目标转矩为0，最后通过先导供油液压站卸油压进行制动。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，还包括：基于基准转矩系数曲线图并根据所述手柄开度确定所述当前基准转矩系数。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法，其特征在于，该包括：基于基准转矩map曲线图并根据所述目标转矩大小确定所述阈值转速。
6.一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统，应用权利要求1-中任一项所述的一种转矩模式与转速模式相结合的电动卷扬系统控制方法实现，其特征在于，包括：电控手柄、上位机、...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐祥根，姜永亮，胡阿健，杜征宇，董程，杨笛，汪琪，曹君杰，郭佳俊，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
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