專利名稱：一種用于混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土泵車控制領(lǐng)域，具體涉及的是一種混凝土泵車智能臂架系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
混凝土泵車的臂架系統(tǒng)在其施工過程中起到很重要的作用，對臂架系統(tǒng)的要求是能夠快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確地伸展到澆注位置。但由于臂架系統(tǒng)是一組復(fù)雜的多自由度冗余結(jié)構(gòu)，在臂架運(yùn)行或混凝土泵送過程中會產(chǎn)生很大的抖動，嚴(yán)重影響了澆注精度；若通過傳感器將采集到帶有干擾的角度信號反饋給泵車控制器，并進(jìn)行閉環(huán)控制，則會造成控制輸出量的振蕩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到臂架系統(tǒng)的運(yùn)行要求，甚至?xí)p壞泵車上的相關(guān)元器件和威脅操作者的生命安全，在實(shí)際系統(tǒng)中是不可用的。因此，提出一種實(shí)用有效的混凝土泵車臂架系統(tǒng)控制方案是一項(xiàng)迫切需要解決的問題。如何減少抖動對系統(tǒng)運(yùn)行及控制的影響是關(guān)鍵。針對這一問題，一些專門用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置被提出，通過增加抑振油缸，產(chǎn)生相位相反幅值小于或等于臂架末端振動幅值的方法來抵消振動的危害。但問題是此抑振油缸必定會增加泵車整機(jī)的成本、體積和重量，如果能夠?qū)⑾跽駝雍捅奂苓\(yùn)動控制相結(jié)合，會提供一種更優(yōu)的解決方案，而且對臂架系統(tǒng)的良好控制能夠進(jìn)一步提高施工效率和精細(xì)度，加快泵車的自動化改造進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種實(shí)用有效的混凝土泵車智能臂架系統(tǒng)的控制方法，既能減少干擾、抖動等臂架運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，又能提高系統(tǒng)控制精度，輸出平穩(wěn)的控制量。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明方法首先將各節(jié)臂架角度傳感器的測量值經(jīng)過曲線擬合及濾波，利用處理后的角度值和規(guī)劃期望值進(jìn)行閉環(huán)檢測，實(shí)時修正臂架運(yùn)動軌跡和調(diào)整開環(huán)控制增益K，其次再根據(jù)所述修正臂架運(yùn)動軌跡進(jìn)行逆運(yùn)動求解，得出各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差，最后結(jié)合所述自適應(yīng)開環(huán)控制增益K實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，并將控制量輸出給臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。包括以下步驟 步驟201:開始;
步驟202 設(shè)置初始工作參數(shù)，用于算法的正常運(yùn)行； 步驟203 采集各節(jié)臂架角度傳感器的實(shí)時值； 步驟204 將上述角度測量值進(jìn)行曲線擬合及濾波處理；
步驟205 判斷閉環(huán)檢測周期T是否到，如果到了，進(jìn)入步驟206 ；否則轉(zhuǎn)到步驟207 ；
步驟206 進(jìn)行閉環(huán)檢測處理，得到開環(huán)控制所需要的各個參數(shù)值；
步驟207 完成開環(huán)控制算法，給出泵車智能臂架運(yùn)動的控制量，返回步驟203。
本發(fā)明方法所述工作參數(shù)包括
閉環(huán)檢測周期T，用于判斷閉環(huán)檢測是否進(jìn)行的條件；
閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，用于臂架角度和規(guī)劃期望值的比較，是修正臂架運(yùn)動軌跡和開環(huán)控制增益K的條件；
曲線擬合所需待擬合角度的點(diǎn)數(shù)Μ，用于曲線擬合算法； 曲線擬合所得預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，是曲線擬合處理的結(jié)果，用于后續(xù)的濾波算法； 預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P，用于曲線擬合及濾波中預(yù)測值的校正，防止算法發(fā)散； 開環(huán)控制增益K，可根據(jù)閉環(huán)檢測的結(jié)果自適應(yīng)變化，用于開環(huán)控制的重要參數(shù)。所述曲線擬合及濾波處理，用于去除傳感器采集角度所帶來的干擾和臂架實(shí)際運(yùn)行所產(chǎn)生的抖動，使處理后的角度值更平滑。取濾波后的曲線為L，數(shù)組Χ[]用于存放待擬合角度的點(diǎn)數(shù)M，i表示計(jì)數(shù)值，曲線擬合及濾波包括以下步驟
步驟301 開始;
步驟302 判斷角度傳感器采集點(diǎn)數(shù)是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M，如果大于，進(jìn)入步驟304 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟303 ；
步驟303 將角度采集值按順序存入數(shù)組X []，濾波后的曲線L取規(guī)劃期望值； 步驟304:判斷預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M，如果大于，進(jìn)入步驟305 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟306 ；
步驟305 用M個連續(xù)的預(yù)測修正點(diǎn)曲線擬合，并重新預(yù)測N個角度值，計(jì)數(shù)值i和預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P都清零；
步驟306 判斷計(jì)數(shù)值i是否大于預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，如果大于，進(jìn)入步驟307 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟308 ；
步驟307:計(jì)數(shù)值i清零，對存放待擬合角度的數(shù)組X[]中的M個值進(jìn)行曲線擬合，預(yù)測N個角度值；
步驟308:丟棄數(shù)組X[]的第一個值，其他數(shù)組中值整體前移一位，X[M]暫不賦值； 步驟309 判斷角度傳感器的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)很大毛刺，如果是，進(jìn)入步驟310 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟311 ；
步驟310 采用預(yù)測值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]； 步驟311 判斷角度傳感器的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)斜率突變或與預(yù)測值相差過大，如果是，進(jìn)入步驟312 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟313 ；
步驟312 采用預(yù)測值和實(shí)際測量值的加權(quán)作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給 X[M]，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P力口 1 ；
步驟313 保留實(shí)際測量值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]，，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P清零；
步驟314 計(jì)數(shù)值加1，用于下一個角度測量點(diǎn)的處理； 步驟315 結(jié)束。所述閉環(huán)檢測處理，通過周期性地比較當(dāng)前規(guī)劃期望值和曲線擬合及濾波后的角度值，修正臂架運(yùn)動軌跡并調(diào)整開環(huán)控制增益K，閉環(huán)檢測包括以下步驟
步驟401 開始;
步驟402 判斷規(guī)劃期望值和曲線擬合及濾波后的角度值之差是否大于閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，如果是，進(jìn)入步驟403 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟405 ；
步驟403 修正臂架運(yùn)動軌跡，以曲線擬合及濾波后的角度值為起點(diǎn)重新規(guī)劃； 步驟404 調(diào)整開環(huán)控制增益K，根據(jù)規(guī)劃期望值和曲線擬合及濾波后的角度差值的大小，動態(tài)增加或減少K的大小；
步驟405 恢復(fù)開環(huán)控制增益K到初始值； 步驟406 結(jié)束。所述開環(huán)控制，以閉環(huán)檢測的結(jié)果作為參數(shù)，利用逆運(yùn)動求解，得到各節(jié)臂架的實(shí)際控制量，開環(huán)控制包括以下步驟
步驟501:開始；
步驟502 利用閉環(huán)檢測中的修正臂架運(yùn)動軌跡進(jìn)行逆運(yùn)動求解； 步驟503 求得各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差；
步驟504 將步驟503得到的角度差乘以開環(huán)控制增益K，得到控制輸出量； 步驟505 輸出控制量給泵車臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 步驟506 結(jié)束。有益效果
1、本發(fā)明將曲線擬合和濾波算法相結(jié)合，能夠大大減弱干擾、抖動等對臂架運(yùn)行和控制算法的危害，同時該算法具有較好的實(shí)時性，可以在規(guī)定的控制周期內(nèi)完成；
2、周期性的閉環(huán)檢測能夠?qū)崟r修正臂架的運(yùn)行軌跡和調(diào)整開環(huán)控制增益，提高系統(tǒng)控制精度；
3、開環(huán)控制能夠提高臂架運(yùn)行的穩(wěn)定性，提供較平滑的輸出量給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
4、本發(fā)明將消除抖動和臂架運(yùn)動控制相結(jié)合，不需要外加任何硬件設(shè)備，節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明方法的流程圖3為本發(fā)明方法中曲線擬合及濾波算法的流程圖； 圖4為本發(fā)明方法中閉環(huán)檢測的流程圖； 圖5為本發(fā)明方法中開環(huán)控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見圖1，本發(fā)明包括角度傳感器101、曲線擬合及濾波102、規(guī)劃期望值103、閉環(huán)檢測104、修正臂架運(yùn)動軌跡105、開環(huán)控制增益K 106，開環(huán)控制107和執(zhí)行機(jī)構(gòu)108。首先將各節(jié)臂架角度傳感器101的測量值經(jīng)過曲線擬合及濾波102，利用處理后的角度值和規(guī)劃期望值103進(jìn)行閉環(huán)檢測104，實(shí)時修正臂架運(yùn)動軌跡105和調(diào)整開環(huán)控制增益K 106， 其次再根據(jù)所述修正臂架運(yùn)動軌跡105進(jìn)行逆運(yùn)動求解，得出各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差， 最后結(jié)合所述自適應(yīng)開環(huán)控制增益K 106實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制107，并將控制量輸出給臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)108。
在本實(shí)施例中，角度傳感器101和執(zhí)行機(jī)構(gòu)108都是安裝在混凝土泵車臂架系統(tǒng)上的。角度傳感器101 —般帶有CAN總線通信接口，安裝于相鄰兩節(jié)臂架之間；執(zhí)行機(jī)構(gòu) 108 一般采用由PWM信號驅(qū)動的比例多路閥。曲線擬合及濾波102、閉環(huán)檢測104和開環(huán)控制107是本控制算法的核心組成，都是在工程機(jī)械專用的可編程邏輯控制器PLC中實(shí)現(xiàn)，選擇的PLC應(yīng)自帶CAN接口和PWM輸出功能，保證既可以接收角度傳感器101采集的信號量， 又可以輸出控制量驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)108動作。參見圖2，具體實(shí)施例中本發(fā)明的計(jì)算流程開始于步驟201，結(jié)束于步驟207: 步驟201:開始;
步驟202 設(shè)置初始工作參數(shù)，用于算法的正常運(yùn)行；
步驟203 采集各節(jié)臂架角度傳感器101的實(shí)時值；
步驟204 將上述角度測量值進(jìn)行曲線擬合及濾波102處理；
步驟205 判斷閉環(huán)檢測周期T是否到，如果到了，進(jìn)入步驟206 ；否則轉(zhuǎn)到步驟207 ；
步驟206 進(jìn)行閉環(huán)檢測104處理，得到開環(huán)控制所需要的各個參數(shù)值；
步驟207 完成開環(huán)控制107算法，給出泵車智能臂架運(yùn)動的控制量，返回步驟203。在本實(shí)施例中，保證算法正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一是工作參數(shù)的選擇，系統(tǒng)上電運(yùn)行后首先設(shè)置初始工作參數(shù)值，有些參數(shù)在運(yùn)行的過程中會根據(jù)條件的不同而變換。本算法涉及到的工作參數(shù)包括
閉環(huán)檢測周期T，用于判斷閉環(huán)檢測104是否進(jìn)行的條件，在具體實(shí)施例中，閉環(huán)檢測 104不需要每個控制周期都執(zhí)行，一般選擇控制周期的20-30倍，比如控制周期為20ms，閉環(huán)檢測周期T選為500ms ；
閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，用于臂架角度和規(guī)劃期望值的比較，是修正臂架運(yùn)動軌跡 105和開環(huán)控制增益K 106的條件，在具體實(shí)施例中，閾值Δ的選擇不宜過小，否則會導(dǎo)致閉環(huán)檢測104過于靈敏，需要不停地調(diào)整臂架運(yùn)動軌跡105和開環(huán)控制增益K 106，控制量的變化也會比較頻繁，同時又不宜過大，否則會導(dǎo)致實(shí)際角度與期望角度相差比較大，準(zhǔn)確性不好。經(jīng)過實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果，選取角度偏差閾值Δ為Γ ；
曲線擬合所需待擬合角度的點(diǎn)數(shù)Μ，用于曲線擬合算法，在具體實(shí)施例中，M取值過小， 擬合的點(diǎn)數(shù)過少，在實(shí)際角度抖動較大的地方擬合偏差比較大，而M取值過大，則會大大降低該算法的計(jì)算效率，綜合考慮，本算法中M值取34 ；
曲線擬合所得預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，是曲線擬合處理的結(jié)果，用于后續(xù)的濾波算法，在具體實(shí)施例中，N取值過小，則抖動較大的地方去除抖動不夠明顯，而N取值過大，則最后的預(yù)測值誤差比較大。經(jīng)試驗(yàn)，最終N的值取為6 ；
預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P，用于曲線擬合及濾波102中預(yù)測值的校正，防止算法發(fā)散，在具體實(shí)施例中，如果不對預(yù)測值進(jìn)行修正，當(dāng)實(shí)際值與預(yù)測值相差較大時，總會選擇用預(yù)測值和實(shí)際值的加權(quán)作為濾波后的曲線，這樣有可能造成預(yù)測值的不準(zhǔn)確，而多個同樣的處理周期后，會造成濾波后的曲線遠(yuǎn)離真實(shí)曲線，甚至發(fā)散；加入預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P的好處是，當(dāng)此參數(shù)達(dá)到一定量值，我們認(rèn)為采集值就是當(dāng)前的真實(shí)值，將預(yù)測曲線“拉”回正確的軌跡，這里 P可以和曲線擬合所需待擬合角度的點(diǎn)數(shù)M取值一致，選擇為34 ；
開環(huán)控制增益K，可根據(jù)閉環(huán)檢測104的結(jié)果自適應(yīng)變化，用于開環(huán)控制107的重要參數(shù)，在具體實(shí)施例中，根據(jù)規(guī)劃期望值與曲線擬合及濾波處理過的角度差值相應(yīng)地增加或減少K值的大小。在本實(shí)施例中，曲線擬合及濾波102包括曲線擬合和濾波兩個步驟。曲線擬合采用最小二乘法，具體實(shí)施例中，PLC每20ms采集一次泵車各節(jié)臂架實(shí)際角度，每采集M個值即進(jìn)行一次曲線擬合，得到曲線方程的形式后，再預(yù)測未來N個點(diǎn)的角度值。濾波算法分為幾種情況出現(xiàn)毛刺、斜率突變、或?qū)嶋H值與預(yù)測值相差過大，不同情況下采取不同的濾波策略，并加入預(yù)測修正，防止算法發(fā)散。參見圖3，取濾波后的曲線為L，數(shù)組X[]用于存放待擬合角度的點(diǎn)數(shù)M，i表示計(jì)數(shù)值，曲線擬合及濾波102的計(jì)算流程開始于步驟301，結(jié)束于步驟315
步驟301:開始；
步驟302 判斷角度傳感器101采集點(diǎn)數(shù)是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M,如果大于，進(jìn)入步驟304 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟303 ；
步驟303 將角度采集值按順序存入數(shù)組X □，濾波后的曲線L取規(guī)劃期望值103 ； 步驟304 判斷預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M,如果大于，進(jìn)入步驟305 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟306 ；
步驟305 用M個連續(xù)的預(yù)測修正點(diǎn)曲線擬合，并重新預(yù)測N個角度值，計(jì)數(shù)值i和預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P都清零；
步驟306 判斷計(jì)數(shù)值i是否大于預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，如果大于，進(jìn)入步驟307 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟308 ；
步驟307:計(jì)數(shù)值i清零，對存放待擬合角度的數(shù)組X[]中的M個值進(jìn)行曲線擬合，預(yù)測N個角度值；
步驟308:丟棄數(shù)組X[]的第一個值，其他數(shù)組中值整體前移一位，X[M]暫不賦值； 步驟309 判斷角度傳感器101的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)很大毛刺，如果是，進(jìn)入步驟 310 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟311 ；
步驟310 采用預(yù)測值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]； 步驟311 判斷角度傳感器101的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)斜率突變或與預(yù)測值相差過大， 如果是，進(jìn)入步驟312 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟313 ；
步驟312 采用預(yù)測值和實(shí)際測量值的加權(quán)作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給 X [M]，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P力口 1 ；
步驟313 保留實(shí)際測量值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]，，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P清零；
步驟314 計(jì)數(shù)值加1，用于下一個角度測量點(diǎn)的處理； 步驟315 結(jié)束。在本實(shí)施例中，閉環(huán)檢測104是關(guān)鍵步驟之一，按照閉環(huán)檢測周期T來執(zhí)行相應(yīng)的處理將規(guī)劃期望值103與曲線擬合及濾波102處理過的角度相比較，當(dāng)偏差小于等于閾值 Δ時，則當(dāng)前期望角度不變，繼續(xù)進(jìn)行開環(huán)控制；當(dāng)偏差大于閾值△時，臂架系統(tǒng)以當(dāng)前位置為起點(diǎn)重新進(jìn)行軌跡規(guī)劃，并根據(jù)相應(yīng)算法調(diào)整開環(huán)控制增益K的值。參見圖4，閉環(huán)檢測104的計(jì)算流程開始于步驟401，結(jié)束于步驟406
步驟401 開始；
步驟402 判斷規(guī)劃期望值103和曲線擬合及濾波102后的角度值之差是否大于閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，如果是，進(jìn)入步驟403 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟405 ；
步驟403 修正臂架運(yùn)動軌跡105，以曲線擬合及濾波102后的角度值為起點(diǎn)重新規(guī)
劃；
步驟404 調(diào)整開環(huán)控制增益K 106，根據(jù)規(guī)劃期望值103和曲線擬合及濾波102后的角度差值的大小，動態(tài)增加或減少K的大?。?br> 步驟405 恢復(fù)開環(huán)控制增益K 106到初始值； 步驟406 結(jié)束。在本實(shí)施例中，開環(huán)控制107是最后一個步驟，在充分利用前面幾個步驟結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)逆運(yùn)動求解開環(huán)控制量，并以PWM的形式驅(qū)動比例多路閥，完成各節(jié)臂架的運(yùn)動任務(wù)。參見圖5，開環(huán)控制107的計(jì)算流程開始于步驟501，結(jié)束于步驟506
步驟501 開始;
步驟502 利用閉環(huán)檢測104中的修正臂架運(yùn)動軌跡105進(jìn)行逆運(yùn)動求解； 步驟503 求得各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差；
步驟504 將步驟503得到的角度差乘以開環(huán)控制增益K 106，得到控制輸出量； 步驟505 輸出控制量給泵車臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)108 ； 步驟506 結(jié)束。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種用于混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，其特征在于，首先將各節(jié)臂架角度傳感器(101)的測量值經(jīng)過曲線擬合及濾波(102)，利用處理后的角度值和規(guī)劃期望值(103)進(jìn)行閉環(huán)檢測(104)，實(shí)時修正臂架運(yùn)動軌跡(105)和調(diào)整開環(huán)控制增益K (106)，其次再根據(jù)所述修正臂架運(yùn)動軌跡(105)進(jìn)行逆運(yùn)動求解，得出各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差，最后結(jié)合所述自適應(yīng)開環(huán)控制增益K (106)實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制(107)，并將控制量輸出給臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(108)；具體包括以下步驟步驟201:開始;步驟202 設(shè)置初始工作參數(shù)，用于算法的正常運(yùn)行；步驟203 采集各節(jié)臂架角度傳感器(101)的實(shí)時值；步驟204 將上述角度測量值進(jìn)行曲線擬合及濾波(102)處理；步驟205 判斷閉環(huán)檢測周期T是否到，如果到了，進(jìn)入步驟206 ；否則轉(zhuǎn)到步驟207 ；步驟206 進(jìn)行閉環(huán)檢測(104)處理，得到開環(huán)控制所需要的各個參數(shù)值；步驟207 完成開環(huán)控制(107)算法，給出泵車智能臂架運(yùn)動的控制量，返回步驟203。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，其特征在于，所述工作參數(shù)包括閉環(huán)檢測周期T，用于判斷閉環(huán)檢測(104)是否進(jìn)行的條件；閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，用于臂架角度和規(guī)劃期望值的比較，是修正臂架運(yùn)動軌跡 (105)和開環(huán)控制增益K (106)的條件;曲線擬合所需待擬合角度的點(diǎn)數(shù)Μ，用于曲線擬合算法； 曲線擬合所得預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，是曲線擬合處理的結(jié)果，用于后續(xù)的濾波算法； 預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P，用于曲線擬合及濾波(102)中預(yù)測值的校正，防止算法發(fā)散； 開環(huán)控制增益K，可根據(jù)閉環(huán)檢測(104)的結(jié)果自適應(yīng)變化，用于開環(huán)控制(107)的重要參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，其特征在于，所述曲線擬合及濾波(102)處理，用于去除傳感器采集角度所帶來的干擾和臂架實(shí)際運(yùn)行所產(chǎn)生的抖動，使處理后的角度值更平滑，取濾波后的曲線為L，數(shù)組Χ[]用于存放待擬合角度的點(diǎn)數(shù)M，i表示計(jì)數(shù)值，曲線擬合及濾波(102)包括以下步驟步驟301 開始；步驟302 判斷角度傳感器(101)采集點(diǎn)數(shù)是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M,如果大于，進(jìn)入步驟304 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟303 ；步驟303 將角度采集值按順序存入數(shù)組X□，濾波后的曲線L取規(guī)劃期望值(103)； 步驟304 判斷預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P是否已經(jīng)大于曲線擬合所需待擬合點(diǎn)M,如果大于，進(jìn)入步驟305 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟306 ；步驟305 用M個連續(xù)的預(yù)測修正點(diǎn)曲線擬合，并重新預(yù)測N個角度值，計(jì)數(shù)值i和預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P都清零；步驟306 判斷計(jì)數(shù)值i是否大于預(yù)測角度的點(diǎn)數(shù)N，如果大于，進(jìn)入步驟307 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟308 ；步驟307:計(jì)數(shù)值i清零，對存放待擬合角度的數(shù)組X[]中的M個值進(jìn)行曲線擬合，預(yù)測N個角度值；步驟308:丟棄數(shù)組X[]的第一個值，其他數(shù)組中值整體前移一位，X[M]暫不賦值； 步驟309 判斷角度傳感器(101)的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)很大毛刺，如果是，進(jìn)入步驟 310 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟311 ；步驟310 采用預(yù)測值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]； 步驟311 判斷角度傳感器(101)的實(shí)際測量值是否出現(xiàn)斜率突變或與預(yù)測值相差過大，如果是，進(jìn)入步驟312 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟313 ；步驟312 采用預(yù)測值和實(shí)際測量值的加權(quán)作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給 X [M]，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P力口 1 ；步驟313 保留實(shí)際測量值作為濾波后曲線L的值，并將其賦值給X[M]，，同時預(yù)測修正點(diǎn)數(shù)P清零；步驟314 計(jì)數(shù)值加1，用于下一個角度測量點(diǎn)的處理； 步驟315 結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，其特征在于，所述閉環(huán)檢測(104)處理，通過周期性地比較當(dāng)前規(guī)劃期望值(103)和曲線擬合及濾波 (102)后的角度值，修正臂架運(yùn)動軌跡(105)并調(diào)整開環(huán)控制增益K (106)，閉環(huán)檢測(104) 包括以下步驟步驟401 開始；步驟402:判斷規(guī)劃期望值(103)和曲線擬合及濾波(102)后的角度值之差是否大于閉環(huán)檢測角度偏差閾值Δ，如果是，進(jìn)入步驟403 ；否則，轉(zhuǎn)到步驟405 ；步驟403:修正臂架運(yùn)動軌跡(105)，以曲線擬合及濾波(102)后的角度值為起點(diǎn)重新規(guī)劃；步驟404 調(diào)整開環(huán)控制增益K (106)，根據(jù)規(guī)劃期望值(103)和曲線擬合及濾波(102) 后的角度差值的大小，動態(tài)增加或減少K的大?。?步驟405 恢復(fù)開環(huán)控制增益K (106)到初始值； 步驟406 結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，其特征在于，所述開環(huán)控制(107)，以閉環(huán)檢測(104)的結(jié)果作為參數(shù)，利用逆運(yùn)動求解，得到各節(jié)臂架的實(shí)際控制量，開環(huán)控制(107)包括以下步驟步驟501:開始；步驟502 利用閉環(huán)檢測(104)中的修正臂架運(yùn)動軌跡(105)進(jìn)行逆運(yùn)動求解； 步驟503 求得各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差；步驟504 將步驟503得到的角度差乘以開環(huán)控制增益K (106)，得到控制輸出量； 步驟505 輸出控制量給泵車臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(108)； 步驟506 結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于混凝土泵車智能臂架的閉環(huán)檢測開環(huán)控制方法，首先將各節(jié)臂架角度傳感器的測量值經(jīng)過曲線擬合及濾波，利用處理后的角度值和規(guī)劃期望值進(jìn)行閉環(huán)檢測，實(shí)時修正臂架運(yùn)動軌跡和調(diào)整開環(huán)控制增益，其次再根據(jù)修正臂架運(yùn)動軌跡進(jìn)行逆運(yùn)動求解，得出各節(jié)臂架要達(dá)到的角度差，最后結(jié)合自適應(yīng)開環(huán)控制增益實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，并將控制量輸出給臂架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決了混凝土泵車臂架系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生抖動和傳感器采集信號中附加干擾等影響控制效果的問題，閉環(huán)檢測提高了控制精度，開環(huán)控制平滑了控制輸出，為泵車臂架系統(tǒng)的自動化運(yùn)行提供了一種實(shí)用有效的控制方法。
文檔編號E04G21/04GK102561701SQ20121001636
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者于榮, 葉樺, 孫曉潔, 孟玉靜 申請人:東南大學(xué)