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| 权利要求 1、 一种混凝土布料设备的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 该方 法包括以下步骤： 计算操作手柄发出指令时臂架泵的流量，并根据所述操作手柄发出的指 令计算出： 臂架的各执行机构的理论需求流量和所述各执行机构对应的各电 比例控制阀的理论控制信号； 将所述各执行机构的理论需求流量的总和与所述臂架泵的流量相比较； 以及 当所述臂架泵的流量大于或等于所述各执行机构的理论需求流量的总 和时， 向所述各电比例控制阀提供所述理论控制信号； 否则， 向所述各电比 例控制阀提供小于所述理论控制信号的实际控制信号， 使所述各执行机构的 运动速度同比例降低。 2、 根据权利要求 1所述的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 所述 各电比例控制阀的理论控制信号和所述实际控制信号均为电流信号。 3、 根据权利要求 2所述的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 所述各电比例控制阀的理论控制信号为电流信号 实际控制信 号为电流信号 z ' , 当所述各执行机构的理论需求流量的总和 A大于 所述臂架泵提供的流量 B 时， 所述各电比例控制阀的实际控制信号为： in = k ^ in + (l - k)in0 ， 其中， 系数 k= B/A， 所述 inQ为所述各电比例控制阀的 最小电流控制信号。 4、 根据权利要求 1所述的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 所述 各电比例控制阀的理论控制信号和所述实际控制信号均为电压信号。 5、 根据权利要求 1所述的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 根据 所述臂架泵的转速和排量计算所述臂架泵的流量。 6、 根据权利要求 1所述的臂架复合运动控制方法， 其特征在于， 所述 臂架由带压力补偿的负载敏感液压系统控制。 7、 一种用于混凝土布料设备的臂架复合运动的电控系统， 其特征在于， 该电控系统包括： 接收单元，该接收单元用于接收所述混凝土布料设备的控制手柄发出的 计算单元， 该计算单元用于计算臂架泵的流量， 并根据操作手柄发出的 指令计算出所述臂架的各执行机构的理论需求流量及所述各执行机构对应 的各比例控制阀的理论控制信号； 比较单元，该比较单元将获得的所述各执行机构的理论需求流量的总和 与所述臂架泵的流量相比较； 以及 控制单元，在所述臂架泵的流量大于或等于所述各执行机构的理论需求 流量的总和时， 控制单元向所述各比例控制阀提供理论控制信号， 否则向所 述各比例控制阀提供小于所述理论控制信号的实际控制信号，使所述各执行 机构的运动速度同比例降低。 8、 根据权利要求 7所述的臂架复合运动的电控系统， 其特征在于， 所 述计算单元根据臂架泵排量和用于检测臂架泵转速的传感器的感测信号计 算出所述臂架泵的流量。 9、 根据权利要求 7或 8所述的臂架复合运动的电控系统， 其特征在于， 所述各比例控制阀的理论控制信号为 ， 实际控制信号为 z ' '， 当所述各执行机构的理论需求流量的总和 A大于所述臂架泵提 供的实际流量 B 时， 所述各比例控制阀的实际控制信号为： ， 其中， 系数 k=B/A， 所述 inQ为所述各比例控制阀的最 小控制信号。 10、 一种混凝土布料设备的臂架复合运动控制系统， 其特征在于， 该控 制系统包括根据权利要求 7-9中任意一项所述的电控系统， 其中， 所述电控系统的接收单元与操作手柄信号连接，所述电控系统的控制单 元与臂架的各执行机构对应的各比例控制阀信号连接。 11、 根据权利要求 10所述的臂架复合运动控制系统， 其特征在于， 所 述电控系统与所述操作手柄之间设有用于无线或有线连接的接发器。 12、 根据权利要求 10所述的臂架复合运动控制系统， 其特征在于， 所 述电控系统与检测臂架泵转速的传感器信号连接， 根据臂架泵排量和所述传 感器的感测信号计算出臂架泵的流量。 13、 一种混凝土布料设备， 其特征在于， 该混凝土布料设备包括根据权 利要求 7-9中任意一项所述的用于混凝土布料设备的臂架复合运动的电控系 统。 14、 一种混凝土布料设备， 其特征在于， 该混凝土布料设备包括根据权 利要求 10-12中任意一项所述的混凝土布料设备的臂架复合运动控制系统。 |
本发明涉及混凝土布料设备， 以及混凝土布料设备臂架复合运动控制系 统、混凝土布料设备臂架复合运动的控制方法 和用于混凝土布料设备的臂架 复合运动的电控系统。 背景技术
混凝土布料设备的臂架通常由 3至 6节节臂组成， 各节臂分别由执行机 构来控制， 以实现展开或收拢操作。
目前混凝土布料设备臂架控制液压系统基本都 采用单泵加多个执行机 构的单回路液压系统。
为了保证多个执行机构能够同时动作， 且执行机构的运动速度可以无级 调节， 与负载无关， 基本都采用带压力补偿的负载敏感液压系统， 选取具有 两个执行机构的液压系统进行说明。
图 1示出了具有两个执行机构的液压系统，在图 1中，有以下函数关系：
若减压阀 1和减压阀 2压力设定好后， 执行机构 1和执行机构 2的流量 即执行机构的运动速度就只与电比例控制阀的 开口面积 ^、 有关， 而与负 载无关， 即
Q 1 = f (A ) . Q 2 = f (A 2 )
图 2为现有大多数混凝土布料设备臂架控制系统 构框图。操作人员通 过操作手柄发送臂架动作指令， 收发器（接发器）收到指令后直接将指令转 化为各个电比例控制阀的控制信号 ' ' , 从而输出流量 βΐ ' β 2 · · ·β„给各个 执行机构， 控制信号 与输出流量 β 2 · · ·β„的关系由阀的特性决定。
采用现有技术， 当多节臂复合动作时， 如果所有节臂油缸 （执行机构） 所需流量总和超过臂架泵输出的最大的流量， 即
此时， 负载敏感液压系统的缺点则暴露出来， 即流量首先满足负载轻的 节臂运动， 负载大的节臂运动速度将达不到操作人员期望 的速度， 导致臂架 末端运动轨迹偏离了期望值， 需要操作人员不断的改变操作手柄的开度来修 正运动轨迹， 如此大大增加了劳动强度， 降低了工作效率以及臂架运动的稳 定性。
例如在操作混凝土泵车臂架时， 一般回转运动的负载最小， 如果节臂回 转与节臂伸展同时动作， 就可能出现臂架伸展速度慢甚至无法动作的现 象， 而改变期望的臂架末端运动轨迹。
如图 3 所示， 臂架回转对应的负载是 100bar， 臂架伸展对应的负载是 200bar, 从臂架回转流量曲线和臂架伸展流量曲线可以 看出， 液压系统的流 量先满足臂架回转所需， 多余的流量才满足臂架伸展所需。 发明内容
为了解决臂架复合运动时由于流量欠饱和造成 的臂架运动轨迹偏离的 问题， 本发明的目的在于提供一种混凝土布料设备臂 架复合运动控制方法， 以控制臂架的运动轨迹。
本发明的另一目的在于提供一种混凝土布料设 备臂架复合运动控制系 统。
本发明的目的还在于提供一种用于混凝土布料 设备的臂架复合运动的 电控系统。
本发明的目的还在于提供一种混凝土布料设备 。
为此， 本发明提供了一种混凝土布料设备的臂架复合 运动控制方法， 所 述控制方法包括以下步骤： 计算操作手柄发出指令时臂架泵的流量， 并根据 操作手柄发出的指令计算出： 臂架的各执行机构的理论需求流量和各执行机 构对应的各电比例控制阀的理论控制信号； 将各执行机构的理论需求流量的 总和与臂架泵的流量相比较； 以及当臂架泵的流量大于或等于各执行机构的 理论需求流量的总和时， 向各电比例控制阀提供理论控制信号； 否则， 向各 电比例控制阀提供小于理论控制信号的实际控 制信号， 使各执行机构的运动 速度同比例降低。
优选地， 上述各电比例控制阀的理论控制信号和实际控 制信号均为电流 信号。
优选地， 上述各电比例控制阀的理论控制信号为电流信 号 Z Ζ '2 · · · Ζ 实际 控制信号为电流信号 Ζ ' Λ 当各执行机构的理论需求流量的总和 Α大 于臂架泵提供的流量 B 时， 各电比例控制阀的实际控制信号为： i n = k ^ i n + (l - k)i n0 ， 其中， 系数 k= B/A， i nQ 为各电比例控制阀的最小电流 控制信号。
优选地， 上述各电比例控制阀的理论控制信号和实际控 制信号均为电压 信号。
优选地， 根据所述臂架泵的转速和排量计算所述臂架泵 的流量。
优选地， 所述臂架由带压力补偿的负载敏感液压系统控 制。
本发明还提供了一种用于混凝土布料设备的臂 架复合运动的电控系统， 该电控系统包括： 用于接收控制手柄发出的指令的接收单元； 用于计算臂架 泵的流量、并根据操作手柄发出的指令计算出 所述臂架的各执行机构的理论 需求流量及所述各执行机构的比例控制阀的理 论控制信号的计算单元； 将获 得的所述各执行机构的理论需求流量的总和与 所述臂架泵的流量相比较的 比较单元； 以及在所述臂架泵的流量大于或等于所述各执 行机构的理论需求 流量的总和时， 向所述各比例控制阀提供理论控制信号， 否则向所述各比例 控制阀提供小于所述理论控制信号的实际控制 信号，使所述各执行机构的运 动速度同比例降低的控制单元。
优选地，所述计算单元根据臂架泵排量和用于 检测臂架泵转速的传感器 的感测信号计算出臂架泵的流量。
优选地， 上述各电比例控制阀的理论控制信号为电流信 号 实际 控制信号为电流信号 Ζ ' Λ 当各执行机构的理论需求流量的总和 Α大 于臂架泵提供的流量 B 时， 各比例控制阀的实际控制信号为： i n '= k * i n + (l _ k i n0 ， 其中， 系数 k= B/A， i n 。为各比例控制阀的最小控制信 号。
另外， 本发明还提供了一种混凝土布料设备的臂架复 合运动控制系统， 所述控制系统包括上述电控系统， 其中， 电控系统的接收单元与操作手柄信 号连接， 电控系统的控制单元与臂架的各执行机构对应 的各比例控制阀信号 连接。
优选地， 上述电控系统与所述操作手柄之间设有用于无 线或有线连接的 接发器。
优选地， 上述电控系统与检测臂架泵转速的传感器信号 连接， 根据臂架 泵排量和所述传感器的感测信号计算出臂架泵 的流量。
另外， 本发明还提供了一种混凝土布料设备， 该混凝土布料设备包括上 述用于混凝土布料设备的臂架复合运动的电控 系统。
另外， 本发明还提供了一种混凝土布料设备， 其中， 该混凝土布料设备 包括上述混凝土布料设备的臂架复合运动控制 系统。
根据本发明， 当臂架复合运动出现系统流量欠饱和现象时， 各个执行机 构的运动速度将同比例降低， 与各个执行机构的负载差异无关， 从而保证臂 架按照操作者期望的运动轨迹动作。
除了上面所描述的目的、 特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、 特 征和优点。 下面将参照附图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发 明的附图示出了本发明的 优选实施例， 并与说明书一起用来说明本发明的原理。 图中：
图 1示出了现有技术的混凝土布料设备的控制臂 复合运动的带压力补 偿的负载敏感液压系统的示意图；
图 2示出了现有技术的混凝土布料设备的臂架复 运动的控制系统的示 意图；
图 3示出了现有技术的臂架伸展动作和回转动作 流量曲线与臂架泵输 出的流量曲线的关系；
图 4示出了根据本发明的混凝土布料设备的臂架 合运动的控制系统的 示意图；
图 5示出了根据本发明的混凝土布料设备的臂架 合运动的电控系统的 结构框架示意图； 以及
图 6示出了根据本发明的混凝土布料设备的臂架 合运动的电控系统的 臂架伸展动作和回转动作的流量曲线与臂架泵 输出的流量曲线的关系。 具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明 ，但是本发明可以由权利 要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图 4示出了根据本发明的混凝土布料设备的臂架 合运动控制系统的示 意图。 如图 4所示， 本发明中混凝土布料设备臂架控制系统包括一 个电控系 统， 该电控系统与操作手柄信号连接， 该电控系统还与检测臂架泵转速的传 感器信号连接， 并根据臂架泵排量和所述传感器的感测信号计 算出臂架泵的 流量。
电控系统与所述操作手柄之间设有用于无线或 有线连接的接发器。混凝 土布料设备臂架工作时， 操作手通过操作手柄发送臂架动作指令， 接发器收 到指令后通过总线传输给电控系统。
电控系统根据这些指令信息， 计算出臂架的各个执行机构理论需求流量 β2··· ， 以及相对应的各电比例控制阀的理论控制信号 - (该理论 控制信号不局限于电流信号，其控制信号与输 出流量之间的关系由阀的特性 决定， 例如该理论控制信号还可为电压信号）。
同时， 电控系统根据油泵转速 N和排量 ^信息计算出此时系统能够提供 的最大流量 。
通过分析判断， 电控系统输出各电比例控制阀的实际控制信号
(该理论控制信号也不局限于电流信号， 其还可为电压信号等）， 判断过程 如下：
= ^ * + (1■
i 2 ' = i 2 + (1
且电比例控制阀控制信号满足以下关系
o ≤ ,≤ ≤ ½max
l20 — l 2 — l 2 — l 2 max
以上各式中， 'ι。' i2 。 "。为各电比例控制阀的最小电流 （电压） 控制信 号， 此时执行机构处于临界运动状态， lmax ， 2 max .」„ max 为各电比例控制阀的 最大电流 （电压） 控制信号， 此时执行机构处于应许的最高运动速度状态。 为了使控制系统适用于所有相关的设备， Ζ Ί。' - 与 C 皿… ^皿的具体 数值通过在整车调试中标定得到。
显然控制系统中引入电控系统后， 当臂架复合运动出现系统流量欠饱和 现象时， 各个执行机构的运动速度将同比例降低， 与各个执行机构的负载差 异无关， 从而保证臂架按照操作者期望的运动轨迹动作 。 应该注意到， 虽然 在本申请的权利要求书和说明书中提到了 "使各执行机构的运动速度同比例 降低"， 但是通过阅读说明书可以理解， 各电比例控制阀的实际控制信号 与相对应的理论控制信号 的各比值并不是完全等于 k， 各比 值还与各电比例控制阀的最小控制信号 Zl 。' Ζ2 。··· Ζ «。有关， 因此上下文中提到 的 "同比例降低"并不是按照绝对意义上的相同的 例降低， 而是按照各自 一定的比例降低。
图 5示出了根据本发明的用于对混凝土布料设备 臂架复合运动进行控 制的电控系统的结构框架示意图。 如图 5所示， 用于混凝土布料设备的臂架 复合运动控制的电控系统包括：接收单元、计 算单元、 比较单元和控制单元。
其中， 接收单元用于接收控制手柄发出的指令； 计算单元用于计算臂架 泵的流量， 并根据操作手柄发出的指令计算出所述臂架的 各执行机构的理论 需求流量及所述各执行机构对应的比例控制阀 的理论控制信号； 比较单元将 获得的所述各执行机构的理论需求流量的总和 与所述臂架泵的流量相比较； 控制单元用于在所述臂架泵的流量大于或等于 所述各执行机构的理论需求 流量的总和时， 向所述各比例控制阀提供理论控制信号， 否则向所述各比例 控制阀提供小于所述理论控制信号的实际控制 信号，使所述各执行机构的运 动速度同比例降低。
仍然以混凝土泵车的回转与臂架伸展动作为例 ， 使用本发明后， 图 3所 示的各执行机构流量变化趋势将如图 6所示， 系统最大流量分配至臂架伸展 的执行机构和回转动作的执行机构， 此时， 臂架伸展和回转动作同时进行， 各执行机构的运行速度变慢。
以上仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域 的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则 之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围 之内。