车身回转控制方法以及系统与流程

1.本发明涉及作业机械车身回转控制技术领域，尤其涉及一种车身回转控制方法以及系统。


背景技术：

2.部分作业机械在使用过程中，车身需要往复回转，以完成重复工作。以旋挖钻机为例，每次装满一斗土之后需要上提钻头，车身转动一定角度后卸土，然后车身再回转到之前的桩心位置继续续钻进。
3.相关技术中，每次将作业机械的车身回转至初始位置时，需要靠工人手动操作，逐步校正车身的位置，对于操作人员的经验和技术依赖较高，增加了技术工人的培养难度，降低了工作效率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种车身回转控制方法，用以解决相关技术中作业机械车身回转时需要人工逐步校正的缺陷，实现车身回转的高效、稳定以及精确。
5.与此同时，本发明还提供了一种车身回转控制系统。
6.根据本发明第一方面实施例提供的车身回转控制方法，包括以下步骤：
7.获取初始回转角度，根据所述初始回转角度匹配目标回转速度；
8.根据所述目标回转速度生成回转控制电流；
9.根据所述回转控制电流驱动车身回转至预设角度；
10.根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度。
11.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据所述目标回转速度生成回转控制电流，具体包括：
12.获取实时回转速度；
13.根据所述实时回转速度与所述目标回转速度的关系生成回转控制电流。
14.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据所述实时回转速度与所述目标回转速度的关系生成回转控制电流，具体包括：
15.获取实时回转电流；
16.根据所述实时回转速度和所述目标回转速度对所述实时回转电流进行pid调节，生成回转控制电流。
17.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据所述回转控制电流驱动车身回转至预设角度，之后还包括：
18.获取车身的第一实际回转角度；
19.判断所述第一实际回转角度与所述预设角度之间的关系；
20.若所述第一实际回转角度大于所述预设角度，则根据所述回转控制电流驱动车身回转至所述预设角度；
21.若所述第一实际回转角度小于等于所述预设角度，则根据所述最低微动电流控制车身回转至所述目标角度。
22.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度，之后还包括：
23.获取车身的第二实际回转角度；
24.判断所述第二实际回转角度与所述目标角度的差值与阈值的关系；
25.若所述差值小于等于所述阈值，则对车身采取制动措施；
26.若所述差值大于所述阈值，则通过所述最低微动电流控制车身回转至目标角度。
27.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度，之前还包括：
28.判断车身在最低驱动电流下是否发生转动；
29.若车身发生转动，则确定所述最低驱动电流为最低微动电流；
30.若车身未发生转动，则在所述最低驱动电流的基础上逐步增加驱动电流的强度直至车身出现转动，则确定出现转动时的驱动电流为最低微动电流。
31.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述获取初始回转角度，根据所述初始回转角度匹配目标回转速度，之前还包括：
32.启动自动回转模式。
33.根据本发明第二方面实施例提供的一种车身回转控制系统，用于实现根据本发明第一方面实施例提供的车身回转控制方法，包括：
34.角度测量装置，适于确定车身的初始回转角度、实际回转角度以及目标角度；
35.控制器，电连接于所述角度测量装置，适于获取初始回转角度，根据所述初始回转角度匹配目标回转速度，适于根据所述目标回转速度生成回转控制电流，适于根据所述回转控制电流驱动车身回转至预设角度，适于根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度；
36.回转调节组件，电连接于所述控制器，适于接收所述回转控制电流以及所述最低微动电流；
37.驱动装置，连接于所述回转调节组件，适用于驱动车身转动。
38.根据本发明提供的一种车身回转控制系统，所述回转调节组件包括分别与所述控制器电连接的第一方向回转阀、第二方向回转阀、第一方向比例阀、第二方向比例阀以及回转制动阀。
39.根据本发明提供的一种车身回转控制系统，还包括手柄，所述手柄电连接于所述控制器；
40.和/或，还包括显示器，所述显示器电连接于所述角度测量装置和所述控制器。
41.本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
42.车身回转控制方法以及系统，根据车身的实时位置确定初始回转角度，然后根据初始回转角度匹配目标回转速度。回转过程中，通过目标回转速度生成对应的回转控制电流，通过回转控制电流控制车身回转至预设角度，到达预设角度后通过最低微动电流精确控制车身回转至目标角度。车身回转控制过程分为两个阶段，第一阶段在目标回转速度下快速回转至预设角度，回转过程高效、稳定，第二阶段通过最低微动电流减速微控，可以精
确调整车身的回转精度。解决了车身回转动量大带来的难以控制的问题，使得车身回转过程更加高效、平稳以及精确，避免了人工逐步校正的过程，提高了工作效率。与此同时，车身回转可以从任意角度开始，适用范围广泛。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图一；
45.图2是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图二；
46.图3是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图三；
47.图4是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图四；
48.图5是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图五；
49.图6是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图六；
50.图7是本发明提供的车身回转控制方法的流程示意图七；
51.图8是本发明提供的车身回转控制系统的结构示意图。
52.附图标记：
53.1：角度测量装置；
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2：控制器；
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31：第一方向回转阀；
54.32：第二方向回转阀；
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33：第一方向比例阀；
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34：第二方向比例阀；
55.35：回转制动阀；
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4：驱动装置；
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5：手柄；
56.6：显示器。
具体实施方式
57.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.相关技术中，每次将作业机械的车身回转至初始位置时，需要靠工人手动操作，逐步校正车身的位置，对于操作人员的经验和技术依赖较高，增加了技术工人的培养难度，降低了工作效率。
59.根据本发明第一方面实施例提供的车身回转控制方法，请参阅图1至图7，包括以下步骤：
60.s1、获取初始回转角度，根据所述初始回转角度匹配目标回转速度。
61.可以理解的是，作业机械完成一次操作后，需要回转至目标角度开展下一次工作。在回转至目标角度前，需要检测车身的实际角度，根据实际角度与目标角度确定车身的初始回转角度。
62.车身的实际角度与目标角度的差值就是初始回转角度，本发明实施例提供的车身回转控制方法适用于车身处于任意角度的情况，适用范围较广，灵活性更高。
63.在一项实施例中，在作业机械的车身上安装有角度测量装置，角度测量装置可以实时读取车身所处的角度位置。
64.在另一项实施例中，作业机械的车身上安装有传感器或者测量仪器，例如通过超声波、红外线等间接测得车身的角度位置。
65.在相关技术中，以旋挖钻机为例，车身以及钻杆的转动惯量较大，即使在已知回转角度的情况下，也难以精确控制车身回转至目标角度。车身回转时的位置精度较低，稳定性较差，回转过程需要通过人工分步完成，工作效率较低。
66.本发明实施例提供的车身回转控制方法，通过多次试验标定初始回转角度和目标回转速度之间的关系，使车身分阶段回转至目标角度。
67.在获取车身的初始回转角度后，自动匹配目标回转速度，目标回转速度对应于车身回转的不同阶段，精确控制车身的回转过程，使车身的回转更加高效、精确和稳定。
68.s2、根据所述目标回转速度生成回转控制电流。
69.可以理解的是，目标回转速度对应于车身回转的不同阶段，将车身回转过程分为车身加速阶段、车身稳定转动阶段、车身减速阶段以及车身制动阶段等，对车身回转的过程分阶段进行控制。
70.在车身加速阶段，需要克服作业机械自身的摩擦力、外部环境阻力以及自身的转动惯量等。
71.在车身稳定转动阶段需要克服作业机械自身的摩擦力以及外部环境阻力等。
72.在车身减速阶段，可以利用车身的惯性、摩擦阻力以及车身减速前的转动速度等。
73.在车身的制动阶段，可以利用摩擦阻力以及制动器的制动力，使车身停止运动。
74.可以理解的是，实际使用时，回转控制电流的大小决定了驱动装置提供扭矩的大小，进而可以控制车身的回转速度。通过改变输入驱动装置的回转控制电流，可以实现对车身回转速度的控制。
75.根据目标回转速度可以得到不同阶段输入驱动装置的电流的大小，因此可以得到车身在回转过程中的回转控制电流。
76.s3、根据所述回转控制电流驱动车身回转至预设角度。
77.s4、根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度。
78.可以理解的是，本发明实施例提供的车身回转控制方法，将车身回转至目标角度的过程分为两个阶段。在第一阶段，车身从初始回转角度回转至预设角度，在第二阶段，车身从预设角度回转至目标角度。通过两个阶段的回转控制，使车身高效、平稳、精确地到达目标角度。
79.在第一阶段，通过初始回转角度匹配目标回转速度，车身在目标回转速度下回转至预设角度，目标回转速度精确可控，使车身高效、稳定地达到预设角度。
80.在第二阶段，通过最低微动电流使车身达到目标角度，在预设角度和目标角度之间减速微控，可以提高车身的回转精度。
81.通过以上两个阶段，实现车身回转过程的高效、稳定和精确。
82.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，根据所述目标回转速度生成回转控制电流，具体包括：
83.s21、获取实时回转速度。
84.s22、根据所述实时回转速度与所述目标回转速度的关系生成回转控制电流。
85.可以理解的是，作业机械车身回转过程中，由于车身的摩擦力以及作业机械所处环境的泥泞状况，输入目标回转速度对应的控制电流后，车身不一定能够达到目标回转速度，实时回转速度与目标回转速度之间存在偏差。为了保持车身回转过程的稳定性和高效性，需要对回转控制电流进行调节。
86.根据实时回转速度与目标回转速度的关系对车身回转过程中的回转控制电流进行调节，使车身的实时回转速度向目标回转速度靠拢，接近或者达到目标回转速度的效果。
87.在第一项实施例中，实时回转速度大于目标回转速度，则根据实时回转速度和目标回转速度的差值对应减小回转控制电流的大小。
88.在第二项实施例中，实时回转速度小于目标回转速度，则根据实时回转速度和目标回转速度的差值对应增加回转控制电流的大小。
89.在第三项实施例中，实时回转速度在目标回转速度的附近波动，此时无法通过简单的增加或者减小来调整回转控制电流的大小，需要考虑车身在一段时间内速度变化带来的影响。
90.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，根据所述实时回转速度与所述目标回转速度的关系生成回转控制电流，具体包括：
91.s221、获取实时回转电流。
92.s222、根据所述实时回转速度和所述目标回转速度对所述实时回转电流进行pid调节，生成回转控制电流。
93.可以理解的是，实时回转电流以及外部阻力决定了实时回转速度的大小。通过调整实时回转电流，可以控制作业机械车身回转的速度。
94.调整实时回转电流时，要根据实时回转速度和目标回转速度之间的关系对实时回转电流进行调整。
95.pid调节(proportional比例、integral积分、differential微分)是经典控制理论中控制系统的一种基本调节方式，是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。
96.比例调节作用是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
97.积分调节作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。
98.微分调节作用是反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。
99.由上述可知，根据实时回转速度和目标回转速度之间的关系对实时回转电流进行pid调节，可以适用于各种复杂情况，增加了作业机械车身回转时的稳定性和高效性。
100.本发明实施例提供的车身回转控制方法，根据所述回转控制电流驱动车身回转至预设角度之后，需要检验车身是否回转到预设角度。
101.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，根据所述回转控制电流驱动车身回转预设角度，之后还包括：
102.s301、获取车身的第一实际回转角度。
103.s302、判断所述第一实际回转角度与所述预设角度之间的关系。
104.s303、若所述第一实际回转角度大于所述预设角度，则根据所述回转控制电流驱动车身回转至所述预设角度。
105.s304、若所述第一实际回转角度小于等于所述预设角度，则根据所述最低微动电流控制车身回转至所述目标角度。
106.可以理解的是，作业机械自身的质量较大，以旋挖钻机为例，旋挖钻机车身以及钻杆的转动惯量较大，转动后难以精确控制车身及钻杆的转动角度。
107.在第一阶段，控制车身高效、稳定地回转至预设角度。第一阶段回转完成后，检测车身的实际回转角度。通过实际回转角度与预设角度之间的差异，判断第一阶段回转控制过程是否满足要求。
108.可以理解的是，车身的预设角度小于初始回转角度，在初始回转角度和预设角度之间可以高效、稳定地控制车身回转，在预设角度和目标角度之间减速微控，实现车身回转的精确定位。
109.在实际回转角度大于预设角度时，说明车身的实际回转角度未达到预设角度，车身需要继续回转。车身回转依旧处于第一阶段，需要通过回转控制电流将车身回转至预设角度。
110.在实际回转角度小于等于预设角度时，说明车身完成了第一阶段的回转过程，实现了高效、稳定回转的目的。车身回转进入第二阶段，通过最低微动电流精确控制车身转动，实现精确定位的目的。
111.需要说明的是，最低微动电流是使作业机械的车身产生转动的强度最低的驱动电流。通过最低微动电流调整车身的位置，可以避免车身调整过限，避免出现往返调整的情况，节省了车身回转控制的时间，增加了车身回转定位的精度。
112.本发明实施例提供的车身回转控制方法，根据最低微动电流控制车身回转至目标角度，调整后需要判断车身的位置是否满足精确度要求。
113.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，所述根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度，之后还包括：
114.s51、获取车身的第二实际回转角度。
115.s52、判断所述第二实际回转角度与所述目标角度的差值与阈值的关系。
116.s53、若所述差值小于等于所述阈值，则对车身采取制动措施。
117.s54、若所述差值大于所述阈值，则通过所述最低微动电流控制车身回转至目标角度。
118.可以理解的是，最低微动电流可以精确调整作业机械的车身位置。通过最低微动电流调整车身的位置之前，需要判断车身的第二实际回转角度与目标角度之间是否存在偏差，以及该偏差是否在合理的范围内。
119.如果第二实际回转角度与目标角度之间的差异较小，在阈值的允许范围内，则没必要再次进行调整。
120.如果超出阈值范围，则需要采取进一步的调整措施。
121.在一项实施例中，阈值的大小为0.1
°
，此时可以确保车身的回转精度在
±
0.1
°
内。
122.在差值小于等于阈值的情况下，车身回转的精度满足要求，对车身采取制动措施
即可。
123.在差值大于阈值的情况下，车身回转的精度不满足要求，通过最低微动电流再次调整车身转动，直至满足阈值要求。
124.本发明实施例提供的车身回转控制方法，通过最低微动电流精确调整车身的回转角度之前，还需要确定最低微动电流的大小。
125.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，根据最低微动电流控制车身从所述预设角度回转至目标角度，之前还包括：
126.s101、判断车身在最低驱动电流下是否发生转动。
127.s102、若车身发生转动，则确定所述最低驱动电流为最低微动电流。
128.s103、若车身未发生转动，则在所述最低驱动电流的基础上逐步增加驱动电流的强度直至车身出现转动，则确定出现转动时的驱动电流为最低微动电流。
129.可以理解的是，作业机械在未发生磨损锈蚀以及零部件间润滑充足的情况下，驱动作业机械发生转动的最低强度的驱动电流为最低驱动电流。作业机械在使用过程中，零部件之间发生磨损或者存在润滑不足的情况，车身转动时的阻力会增加。输入最低驱动电流后，驱动装置的扭矩无法克服车身的摩擦阻力。
130.本发明实施例提供的车身回转控制方法，通过算法自学习的方法得到驱动电流的临界值，即最低微动电流，从而控制作业机械的车身出现微动，精确调整车身的转动位置。
131.作业机械在最低驱动电流作用下出现转动时，最低驱动电流就是最低微动电流。
132.作业机械在最低驱动电流作用下不出现转动时，在最低驱动电流的基础上逐步增加电流的强度，直至车身出现转动，此时的驱动电流就是最低微动电流。
133.为了确保最低微动电流的准确性，在最低驱动电流的基础上逐步增加驱动电流的强度，增加的间隔不能过大。
134.在一项实施例中，在最低驱动电流的基础上每次增加2ma的电流，判断车身是否出现转动。
135.本发明实施例提供的车身回转控制方法，可以自动控制车身回转至目标角度。在实际使用时，是否启动自动回转控制，需要根据使用情况来确定，即使用前需要确认启动自动回转。当现场人员或者环境复杂时，不宜开启自动回转控制，确保作业机械以及现场人员的安全。
136.根据本发明提供的一种车身回转控制方法，获取初始回转角度，根据所述初始回转角度匹配目标回转速度，之前还包括：
137.s10、启动自动回转模式。
138.可以理解的是，操作人员在判断周围场地和人员对作业机械无干扰后，启动自动回转模式，自动控制作业机械的车身进行回转对正。
139.根据本发明第二方面实施例提供的车身回转控制系统，用于实现本发明第一方面实施例提供的车身回转控制方法，请参阅图8，包括角度测量装置1、控制器2、回转调节组件3和驱动装置4。
140.角度测量装置1用于测量车身的转动角度，适于确定车身的初始回转角度、实际回转角度以及目标角度等。
141.使用时，角度测量装置1安装在作业机械的车身上，实时检测车身的转动位置。
142.控制器2电连接于角度测量装置1，适于获取初始回转角度，根据初始回转角度匹配目标回转速度，然后根据目标回转速度生成回转控制电流，其次根据回转控制电流驱动车身回转至预设角度，最后根据最低微动电流控制车身从预设角度回转至目标角度。
143.回转调节组件3电连接于控制器2，接收回转控制电流以及最低微动电流，可以控制车身回转的方向、回转的角度、回转的速度以及对车身采取制动措施。
144.驱动装置4连接于车身，适用于驱动车身转动。驱动装置4还连接于回转调节组件3，在回转调节组件3的作用下使驱动装置4沿着顺时针或者逆时针的转动。
145.在一项实施例中，回转调节组件3包括第一方向回转阀31、第二方向回转阀32、第一方向比例阀33、第二方向比例阀34以及回转制动阀35。
146.第一方向回转阀31、第二方向回转阀32、第一方向比例阀33、第二方向比例阀34以及回转制动阀35分别与控制器2电路连接。
147.控制器2启动第一方向回转阀31和第一方向比例阀33，可以使驱动装置4沿着第一方向转动，还可以控制驱动装置4沿第一方向转动的角度。
148.控制器2启动第二方向回转阀32和第二方向比例阀34，可以使驱动装置4沿着第二方向转动，还可以控制驱动装置4沿第二方向转动的角度。
149.控制器2启动回转制动阀35，可以使驱动装置4采取制动措施，及时减速。
150.需要说明的是，在第一方向为顺时针方向的情况下，第二方向为逆时针方向。在第一方向为逆时针方向的情况下，第二方向为顺时针方向。
151.根据本发明提供的一种车身回转控制系统，还包括手柄5，手柄5电路连接于控制器2。
152.使用时，操作人员握持手柄5，通过手柄5上的按键，可以快捷操作作业机械，增加了工作效率。
153.在一项实施例中，还包括显示器6，显示器6电连接于角度测量装置1和控制器2。显示器6显示测量的角度数据和控制指令，方便操作人员做出判断，提升了工作效率。
154.综上所述，本发明实施例提供的车身回转控制方法以及系统，车身回转控制方法以及系统，根据车身的实时位置确定初始回转角度，然后根据初始回转角度匹配目标回转速度。回转过程中，通过目标回转速度生成对应的回转控制电流，通过回转控制电流控制车身回转至预设角度，到达预设角度后通过最低微动电流精确控制车身回转至目标角度。车身回转控制过程分为两个阶段，第一阶段在目标回转速度下快速回转至预设角度，回转过程高效、稳定，第二阶段通过最低微动电流减速微控，可以精确调整车身的回转精度。解决了车身回转动量大带来的难以控制的问题，使得车身回转过程更加高效、平稳以及精确，避免了人工逐步校正的过程，提高了工作效率。与此同时，车身回转可以从任意角度开始，适用范围广泛。
155.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。