一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺及其調(diào)平控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)臺，具體涉及一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺及其調(diào)平控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)云梯消防車的轉(zhuǎn)臺調(diào)平是通過調(diào)節(jié)支腿來實現(xiàn)的，通過控制四個垂直支腿伸出量，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的水平。通過支腿調(diào)平的方式，調(diào)節(jié)的角度范圍較小，而轉(zhuǎn)臺自動調(diào)平能夠有效提高整車場地坡度適應(yīng)能力，通過轉(zhuǎn)臺調(diào)平技術(shù)實現(xiàn)上車調(diào)平的技術(shù)在消防車上越來越多地得到了應(yīng)用。云梯消防車在進(jìn)行救援時，通過轉(zhuǎn)臺帶動梯架旋轉(zhuǎn)，為了工作平臺中的操作人員以及車輛的安全，必須保證轉(zhuǎn)臺底面與地面始終保持水平，并且不能出現(xiàn)抖動，保證救援任務(wù)的順利完成。
[0003]目前云梯消防車轉(zhuǎn)臺的自動調(diào)平系統(tǒng)如圖1所示，主要是根據(jù)轉(zhuǎn)臺安裝的傾角傳感器實時檢測轉(zhuǎn)臺傾角，同時控制器接收到傳感器信號后實時調(diào)節(jié)比例閥輸出電流的大小。采用比例控制輸出的方式控制電液比例閥，驅(qū)動轉(zhuǎn)臺調(diào)平油缸，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺調(diào)平，當(dāng)轉(zhuǎn)臺傾角較大時，控制輸出較大，當(dāng)轉(zhuǎn)臺傾角較小時，控制輸出較小。但是即使相對固定的參數(shù)，在轉(zhuǎn)臺運行速度變化時調(diào)平的效果也會有很大差異；并且當(dāng)轉(zhuǎn)臺抖動時，傾角傳感器的輸出也會產(chǎn)生抖動，從而帶動控制器的輸出信號波動，導(dǎo)致整個液壓系統(tǒng)會出現(xiàn)較大壓力波動，因此需要設(shè)計具有轉(zhuǎn)臺自動調(diào)平能力良好的控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺及其調(diào)平控制方法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺角度的實時調(diào)平，保證云梯消防車能夠安全作業(yè)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺，包括底盤、副車架、回轉(zhuǎn)支承、轉(zhuǎn)臺托架和轉(zhuǎn)臺，副車架設(shè)置在底盤上，副車架通過回轉(zhuǎn)支承與轉(zhuǎn)臺托架連接，轉(zhuǎn)臺底面中部與轉(zhuǎn)臺托架鉸接，轉(zhuǎn)臺側(cè)面通過調(diào)平油缸與轉(zhuǎn)臺托架連接，其特征在于，還包括比例閥、控制器和兩個傾角傳感器，比例閥與調(diào)平油缸連接，兩個傾角傳感器安裝在轉(zhuǎn)臺上，兩個傾角傳感器、比例閥均與控制器電連接。
[0006]進(jìn)一步的，調(diào)平油缸由左調(diào)平油缸和右調(diào)平油缸組成，轉(zhuǎn)臺兩側(cè)分別通過左調(diào)平油缸、右調(diào)平油缸與轉(zhuǎn)臺托架連接。
[0007]一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺調(diào)平控制方法，通過傾角傳感器信號的對比消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差；控制器實時監(jiān)控比例閥電流反饋，對比例閥的開口大小實施閉環(huán)控制；通過把轉(zhuǎn)臺運動的角速度和專家PID自動調(diào)平系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺自動調(diào)平的自適應(yīng)控制。
[0008]進(jìn)一步的，專家PID參數(shù)(kp, ki, kd)利用專家經(jīng)驗來設(shè)計，
令e(k)表示離散化的當(dāng)前采樣時刻的誤差值，e(k-l)，e(k-2)分別表示前一個和前兩個采樣時刻的誤差值，則有Δ e (k) =e (k) _e (k_l)Δ e(k~l)=e(k~l)_e (k_2)
設(shè)Ml和M2為系統(tǒng)誤差臨界值，根據(jù)誤差及其變化，對誤差曲線進(jìn)行定性分析:
a.當(dāng)Ie(k) I > Ml時，說明誤差的絕對值已經(jīng)很大，不論誤差變化趨勢如何，控制器按一定值輸出；
b.當(dāng)e(k)Ae(k)> O或Ae(k)=0時，說明誤差在朝誤差絕對值增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化，
如果I e(k) I多M2，說明誤差較大，由控制器實施控制；
如果I e(k) I < M2，說明盡管誤差朝絕對值增大的方向變化，但誤差絕對值本身并不是很大，由控制器實施控制；
c.當(dāng)e(k)Ae(k)< O, Δ e (k) Ae (k~l) < O時，說明誤差處于極值狀態(tài)，如果此時誤差的絕對值較大，即I e(k) I彡M2，由控制器實施控制；
d.當(dāng)e(k)Δ e(k) < Ο,Δ e(k) Δ e(k-l)>0時，說明誤差朝絕對值減小的方向變化，采用減小到一定值時，保持控制器一定值輸出值不變。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的適應(yīng)性強，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)臺的角速度，快速進(jìn)行轉(zhuǎn)臺調(diào)平的自動調(diào)節(jié)；冗余保護(hù)，本發(fā)明采用了雙傾角傳感器進(jìn)行檢測，通過傾角傳感器信號的對比可以消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差，同時雙傾角傳感器檢測提高了控制系統(tǒng)的安全等級；反饋電流的閉環(huán)控制能夠消除由于比例閥電阻發(fā)熱引起的比例閥電流發(fā)生變化。
【附圖說明】
[0010]圖1為【背景技術(shù)】中目前轉(zhuǎn)臺調(diào)平原理圖；
圖2為本發(fā)明云梯消防車轉(zhuǎn)臺示意圖；
圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)臺調(diào)平原理圖；
圖中:1、底盤，2、副車架，3、回轉(zhuǎn)支承，4、轉(zhuǎn)臺托架，5、左調(diào)平油缸，6、右調(diào)平油缸，7、轉(zhuǎn)臺ο
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]如圖2和圖3所示，本云梯消防車轉(zhuǎn)臺，包括底盤1、副車架2、回轉(zhuǎn)支承3、轉(zhuǎn)臺托架4和轉(zhuǎn)臺7，副車架2設(shè)置在底盤I上，副車架2通過回轉(zhuǎn)支承3與轉(zhuǎn)臺托架4連接，轉(zhuǎn)臺7底面中部與轉(zhuǎn)臺托架4鉸接，轉(zhuǎn)臺7側(cè)面通過調(diào)平油缸與轉(zhuǎn)臺托架4連接，還包括比例閥、控制器和兩個傾角傳感器，比例閥與調(diào)平油缸連接，兩個傾角傳感器安裝在轉(zhuǎn)臺7上，兩個傾角傳感器、比例閥均與控制器電連接；調(diào)平油缸由左調(diào)平油缸5和右調(diào)平油缸6組成，轉(zhuǎn)臺7兩側(cè)分別通過左調(diào)平油缸5、右調(diào)平油缸6與轉(zhuǎn)臺托架4連接。
[0013]云梯消防車轉(zhuǎn)臺調(diào)平控制方法，轉(zhuǎn)臺調(diào)平系統(tǒng)包括兩個傾角傳感器，通過傾角傳感器信號的對比消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差；控制器實時監(jiān)控比例閥電流反饋，對比例閥的開口大小實施閉環(huán)控制，消除由于比例閥運行一段時間后，比例閥溫度升高引起的電阻變化對比例閥開口大小的影響；通過把轉(zhuǎn)臺7運動的角速度和專家PID自動調(diào)平系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺7自動調(diào)平的自適應(yīng)控制； 專家PID控制的實質(zhì)是:基于受控對象和控制規(guī)律的各種知識，無須知道被控對象的精確模型，專家PID參數(shù)(kp，ki，kd)利用專家經(jīng)驗來設(shè)計，
令e(k)表示離散化的當(dāng)前采樣時刻的誤差值，e(k-l)，e(k-2)分別表示前一個和前兩個采樣時刻的誤差值，則有
Δ e (k) =e (k) _e (k_l)
Δ e(k~l)=e(k~l)_e (k_2)
設(shè)Ml和M2為系統(tǒng)誤差臨界值，根據(jù)誤差及其變化，對誤差曲線進(jìn)行定性分析:
a.當(dāng)Ie(k) I > Ml時，說明誤差的絕對值已經(jīng)很大，不論誤差變化趨勢如何，都應(yīng)考慮控制器的輸出按定值Kl毫安輸出，以達(dá)到迅速調(diào)整誤差，使誤差絕對值以最大速度減小，同時避免超調(diào)；
b.當(dāng)e(k)Ae(k)> O或Ae(k)=0時，說明誤差在朝誤差絕對值增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化，
如果I e(k) I多M2，說明誤差較大，可考慮由控制器實施較強的控制作用，即控制器輸出增加為K2乘以PID的調(diào)節(jié)量，使誤差絕對值朝減小的方向變化，迅速減小誤差的絕對值，
控制器輸出為 u (k) =u (k_l)+kl {kp [e (k) - e (k_l) ]+kie (k)+kd[e (k) _2e (k_l)+e(k-2)]};
如果I e(k) I < M2，說明盡管誤差朝絕對值增大的方向變化，但誤差絕對值本身并不是很大，可考慮實施一般的控制作用，即控制器輸出增加為K3乘以PID的調(diào)節(jié)量，扭轉(zhuǎn)誤差的變化趨勢，使其朝誤差絕對值減小方向變化，
控制器輸出為 u (k) =u (k-1) +kp [e (k) _e (k_l) ] +kie (k) +kd [e (k) _2e (k_l) +e (k-2)]；
c.當(dāng)e(k)Ae(k)< 0，Λ e (k) Λ e (k_l) < 0時，說明誤差處于極值狀態(tài)，如果此時誤差的絕對值較大，即I e(k) I多M2，可考慮實施較強的控制作用，即控制器輸出增加為K4乘以PID的調(diào)節(jié)量，控制器輸出為u(k)=u(k-l)+klkpe(k)；
d.當(dāng)e(k)Δ e(k) < Ο,Δ e(k) Δ e(k-l)>0時，說明誤差朝絕對值減小的方向變化，可采用減小到一定值時，保持控制器一定值輸出值不變，即保持控制器前周期運行時的輸出K5毫安不變。
【主權(quán)項】
1.一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺，包括底盤(1)、副車架(2)、回轉(zhuǎn)支承(3)、轉(zhuǎn)臺托架(4)和轉(zhuǎn)臺(7)，副車架(2)設(shè)置在底盤(I)上，副車架(2)通過回轉(zhuǎn)支承(3)與轉(zhuǎn)臺托架(4)連接，轉(zhuǎn)臺(7)底面中部與轉(zhuǎn)臺托架(4)鉸接，轉(zhuǎn)臺(7)側(cè)面通過調(diào)平油缸與轉(zhuǎn)臺托架(4)連接，其特征在于，還包括比例閥、控制器和兩個傾角傳感器，比例閥與調(diào)平油缸連接，兩個傾角傳感器安裝在轉(zhuǎn)臺(7)上，兩個傾角傳感器、比例閥均與控制器電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺，其特征在于，所述的調(diào)平油缸由左調(diào)平油缸(5)和右調(diào)平油缸(6)組成，轉(zhuǎn)臺(7)兩側(cè)分別通過左調(diào)平油缸(5)、右調(diào)平油缸(6)與轉(zhuǎn)臺托架(4)連接。3.如權(quán)利要求1所述的一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺調(diào)平控制方法，其特征在于，通過傾角傳感器信號的對比消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差；控制器實時監(jiān)控比例閥電流反饋，對比例閥的開口大小實施閉環(huán)控制；通過把轉(zhuǎn)臺(7)運動的角速度和專家PID自動調(diào)平系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(7)自動調(diào)平的自適應(yīng)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺調(diào)平控制方法，其特征在于，所述的專家PID參數(shù)(kp，ki,kd)利用專家經(jīng)驗來設(shè)計， 令e(k)表示離散化的當(dāng)前采樣時刻的誤差值，e(k-l)，e(k-2)分別表示前一個和前兩個采樣時刻的誤差值，則有 Δ e (k) =e (k) _e (k_l)Δ e(k~l)=e(k~l)_e (k_2) 設(shè)Ml和M2為系統(tǒng)誤差臨界值，根據(jù)誤差及其變化，對誤差曲線進(jìn)行定性分析: a.當(dāng)Ie(k) I > Ml時，說明誤差的絕對值已經(jīng)很大，不論誤差變化趨勢如何，控制器按一定值輸出； b.當(dāng)e(k)Ae(k)> O或Ae(k)=0時，說明誤差在朝誤差絕對值增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化， 如果I e(k) I多M2，說明誤差較大，由控制器實施控制； 如果I e(k) I < M2，說明盡管誤差朝絕對值增大的方向變化，但誤差絕對值本身并不是很大，由控制器實施控制； c.當(dāng)e(k)Ae(k)< O, Δ e (k) Ae (k~l) < O時，說明誤差處于極值狀態(tài)，如果此時誤差的絕對值較大，即I e(k) I彡M2，由控制器實施控制； d.當(dāng)e(k)Δ e(k) < Ο,Δ e(k) Δ e(k-l)>0時，說明誤差朝絕對值減小的方向變化，采用減小到一定值時，保持控制器一定值輸出值不變。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種云梯消防車轉(zhuǎn)臺及其調(diào)平控制方法，比例閥與調(diào)平油缸連接，兩個傾角傳感器安裝在轉(zhuǎn)臺上，兩個傾角傳感器、比例閥均與控制器電連接；通過傾角傳感器信號的對比消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差；控制器實時監(jiān)控比例閥電流反饋，對比例閥的開口大小實施閉環(huán)控制；通過把轉(zhuǎn)臺運動的角速度和比例閥專家PID自動調(diào)平系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺自動調(diào)平。本發(fā)明的適應(yīng)性強，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)臺的角速度，快速進(jìn)行轉(zhuǎn)臺調(diào)平的自動調(diào)節(jié)；采用了雙傾角傳感器進(jìn)行檢測，通過傾角傳感器信號的對比可以消除單個傾角傳感器信號跳動引起的輸出誤差，提高了安全等級；反饋電流的閉環(huán)控制能夠消除由于比例閥電阻發(fā)熱引起的比例閥電流發(fā)生變化。
【IPC分類】B66F19/00, A62C27/00
【公開號】CN104909314
【申請?zhí)枴緾N201510234820
【發(fā)明人】闞四華, 牛衛(wèi)東, 魏浩, 王嘯天
【申請人】徐州重型機械有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月11日