專利名稱：一種工程機(jī)械控制方法、系統(tǒng)及挖掘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工程機(jī)械控制方法、系統(tǒng)及挖掘機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著由液壓驅(qū)動工作裝置或行走裝置作業(yè)的混合動力裝置的發(fā)展，，由電動機(jī)驅(qū)動上平臺旋轉(zhuǎn)的混合式工程機(jī)械得到了越來越廣泛地應(yīng)用，例如挖掘機(jī)和旋挖鉆機(jī)。在電動旋轉(zhuǎn)作業(yè)中，由于上平臺旋轉(zhuǎn)依靠電力驅(qū)動，所以即使液壓驅(qū)動工作裝置作業(yè)同時進(jìn)行上平臺旋轉(zhuǎn)作業(yè)時，上平臺的旋轉(zhuǎn)動作不會受到其它工作裝置作業(yè)的影響，同時在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)制動作業(yè)時，電驅(qū)動可以回收上平臺旋轉(zhuǎn)的勢能，作為下次驅(qū)動的能量源。因此，相對于液壓驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，采用電動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)不僅能夠減小控制閥等的浪費(fèi)，還能回收上平臺的動能，從而能效良好?？墒牵谏鲜龅母袘?yīng)電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，保持工作裝置在斜坡“駐留”是很困難的，因?yàn)樾D(zhuǎn)機(jī)械在工作裝置受到重力的作用下，勢必會帶動上車朝勢能減小的方向旋轉(zhuǎn)，有可能滑溜運(yùn)動到最下方的位置，甚至擺動。而異步電機(jī)只有在電磁轉(zhuǎn)速與機(jī)械轉(zhuǎn)速“異步”(氣隙磁場切割轉(zhuǎn)子繞組)時才會生成力矩，因此為了維持機(jī)械轉(zhuǎn)速的“零”，電磁轉(zhuǎn)速一定不能為“零”，這時生成的電磁轉(zhuǎn)矩要去平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使上車維持靜止。理論上，根據(jù)轉(zhuǎn)速大小，調(diào)整電磁轉(zhuǎn)速，“零頻”制動是可以實(shí)現(xiàn)的，但實(shí)際控制中并非如此，圖6為轉(zhuǎn)速閉環(huán)斜坡制動曲線，為了使機(jī)械轉(zhuǎn)速為“零”，控制器不斷調(diào)節(jié)電磁頻率時，并不能使機(jī)械轉(zhuǎn)速為“零”，主要原因電磁轉(zhuǎn)速在0轉(zhuǎn)上下波動，勵磁電壓隨之波動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流方向交變，那么根據(jù)公式￥r=Lffl*ISffl/Tr*P+l其中，轉(zhuǎn)子磁鏈滯后轉(zhuǎn)子電流Ism時間常數(shù)I；，因此在轉(zhuǎn)子電流交變的過程中，轉(zhuǎn)子磁鏈幅值減小方向交變， 導(dǎo)致電機(jī)輸出力矩減小，同時電磁頻率在“零”附近電機(jī)力矩進(jìn)一步降低，進(jìn)而不能維持機(jī)械轉(zhuǎn)速為“零”。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前電動旋轉(zhuǎn)裝置不能在斜坡駐留的問題，現(xiàn)提供了一種電動旋轉(zhuǎn)裝置斜坡駐留的控制方法及工程機(jī)械。具體技術(shù)方案如下一種工程機(jī)械控制方法，所述工程機(jī)械包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及驅(qū)動所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，包括以下步驟，SI 采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號；S2:從所述回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號并計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的電磁轉(zhuǎn)差值，依據(jù)所述當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號；S3:根據(jù)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向；
S4:判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，而且根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號；S5:在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反。S6 :步驟S4中任一個的判斷結(jié)果若為否時，則輸出所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。進(jìn)一步的，還包括在計(jì)算所述電磁轉(zhuǎn)差值后，設(shè)定并存儲對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)差值，并根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值，以及將通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差和采集的回轉(zhuǎn)電機(jī)速度生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號的步驟。進(jìn)一步的，還包括根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。一種工程機(jī)械控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械控制系統(tǒng)包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及及驅(qū)動所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，包括目標(biāo)轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號；目標(biāo)速度判定機(jī)構(gòu)，用于從所述回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前轉(zhuǎn)速
信號;目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號來計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的對應(yīng)電磁轉(zhuǎn)差值。電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，并結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值、及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值以計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號；機(jī)械轉(zhuǎn)速方向判斷機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向；控制方法變更機(jī)構(gòu)，用于判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，以及用于根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號，在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反；若其中任一判斷結(jié)果為否時，則輸出目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。優(yōu)選的，還包括數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)，用于設(shè)定并存儲對應(yīng)所述電磁轉(zhuǎn)差值的極限轉(zhuǎn)差值；轉(zhuǎn)差動態(tài)修正機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值；轉(zhuǎn)差限幅機(jī)構(gòu)，用于通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差值送至所述電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)以計(jì)算生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號。優(yōu)選的，還包括控制指令生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。優(yōu)選的，還包括電磁轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲對應(yīng)所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向個數(shù)的轉(zhuǎn)矩方向相反的預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號。一種挖掘機(jī)，包括發(fā)動機(jī)；驅(qū)動電機(jī)，同軸連接所述發(fā)動機(jī)，還連接有一用于提供控制指令的驅(qū)動控制器；液壓泵，所述驅(qū)動電機(jī)同軸連接，用于為所連接的電動旋轉(zhuǎn)工作裝置提供液壓動力；回轉(zhuǎn)控制器，與所述驅(qū)動控制器相連并連接有回轉(zhuǎn)電機(jī)，所述回轉(zhuǎn)控制器與驅(qū)動控制器之間接入有電力蓄能裝置，用于為所述驅(qū)動控制器、驅(qū)動電機(jī)和回轉(zhuǎn)控制器、回轉(zhuǎn)電機(jī)提供能量并積蓄驅(qū)動電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)出的電能；轉(zhuǎn)速傳感器連接所述回轉(zhuǎn)控制器及回轉(zhuǎn)電機(jī)，用于偵測轉(zhuǎn)速信號；所述回轉(zhuǎn)控制器還搭載有如權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述回轉(zhuǎn)控制器及驅(qū)動控制器為逆變器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案提供的工程機(jī)械控制方法、系統(tǒng)及挖掘機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)通過操作體的操作量生成希望的機(jī)械轉(zhuǎn)速，得到希望的電磁轉(zhuǎn)速，并與當(dāng)前的電磁轉(zhuǎn)速對比判斷是否進(jìn)行控制方法的變更，輸出新的電磁轉(zhuǎn)速，使輸出的電磁轉(zhuǎn)速生成的電磁力矩足以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使得電動旋轉(zhuǎn)裝置能夠在斜坡實(shí)現(xiàn)駐留。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的電動旋轉(zhuǎn)裝置整機(jī)構(gòu)成圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中提供的斜坡駐留的控制方法的控制框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中提供的控制方法變更的控制框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中提供的斜坡駐留的控制方法的流程圖；圖5是未實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例中提供的控制方法電動旋轉(zhuǎn)裝置在斜坡旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖；圖6是實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例中提供的控制方法后電動旋轉(zhuǎn)裝置在斜坡旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種工程機(jī)械控制方法，工程機(jī)械包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及驅(qū)動電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，包括以下步驟，S1:采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號；S2:從所述回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號并計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的電磁轉(zhuǎn)差值，依據(jù)所述當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號；S3:根據(jù)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向；S4:判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，而且根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號；S5:在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反。S6 :步驟S4中任一個的判斷結(jié)果若為否時，則輸出所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。進(jìn)一步的，還包括在計(jì)算所述電磁轉(zhuǎn)差值后，設(shè)定并存儲對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)差值，并根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值，以及將通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差和采集的回轉(zhuǎn)電機(jī)速度生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號的步驟。進(jìn)一步的，還包括根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種工程機(jī)械控制系統(tǒng)，工程機(jī)械控制系統(tǒng)包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及及驅(qū)動所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，包括目標(biāo)轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號；目標(biāo)速度判定機(jī)構(gòu)，用于從回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號;目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號來計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的對應(yīng)電磁轉(zhuǎn)差值。電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，并結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值、及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值以計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號；機(jī)械轉(zhuǎn)速方向判斷機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向；控制方法變更機(jī)構(gòu)，用于判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，以及用于根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號，在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反；若其中任一判斷結(jié)果為否時，則輸出目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。優(yōu)選的，還包括數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)，用于設(shè)定并存儲對應(yīng)所述電磁轉(zhuǎn)差值的極限轉(zhuǎn)差值；轉(zhuǎn)差動態(tài)修正機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值；
轉(zhuǎn)差限幅機(jī)構(gòu)，用于通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差值送至所述電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)以計(jì)算生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號。優(yōu)選的，還包括控制指令生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。優(yōu)選的，還包括電磁轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲對應(yīng)所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向個數(shù)的轉(zhuǎn)矩方向相反的預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號。一種挖掘機(jī)，包括發(fā)動機(jī)；驅(qū)動電機(jī)，同軸連接所述發(fā)動機(jī)，還連接有一用于提供控制指令的驅(qū)動控制器；液壓泵，所述驅(qū)動電機(jī)同軸連接，用于為所連接的電動旋轉(zhuǎn)工作裝置提供液壓動力；回轉(zhuǎn)控制器，與所述驅(qū)動控制器相連并連接有回轉(zhuǎn)電機(jī)，所述回轉(zhuǎn)控制器與驅(qū)動控制器之間接入有電力蓄能裝置，用于為所述驅(qū)動控制器、驅(qū)動電機(jī)和回轉(zhuǎn)控制器、回轉(zhuǎn)電機(jī)提供能量并積蓄驅(qū)動電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)出的電能；轉(zhuǎn)速傳感器連接所述回轉(zhuǎn)控制器及回轉(zhuǎn)電機(jī)，用于偵測轉(zhuǎn)速信號；所述回轉(zhuǎn)控制器還搭載有如權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述回轉(zhuǎn)控制器及驅(qū)動控制器為逆變器。如圖1所示，為一種混合動力建筑機(jī)械(液壓挖掘機(jī))的電動旋轉(zhuǎn)裝置整機(jī)的主要部分結(jié)構(gòu)圖，該混合動力機(jī)械主要包括發(fā)動機(jī)201、泵203、驅(qū)動電機(jī)202、驅(qū)動逆變器204、回轉(zhuǎn)電機(jī)206、回轉(zhuǎn)逆變器205、超級電容207、轉(zhuǎn)速傳感器208、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)209、工作裝置(動臂、斗桿、鏟斗)和行走裝置(左行走、右行走)210。發(fā)動機(jī)201、泵203、驅(qū)動電機(jī)202同軸連接，回轉(zhuǎn)電機(jī)206與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)209機(jī)械連接。液壓泵203通過配管分別與各個工作裝置和行走裝置連接，為工作裝置和行走裝置工作提供液壓動力。驅(qū)動逆變器204為驅(qū)動電機(jī)202工作提供控制指令；回轉(zhuǎn)逆變器205為回轉(zhuǎn)電機(jī)206工作提供控制指令?；剞D(zhuǎn)電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，從而使液壓挖掘機(jī)上部平臺轉(zhuǎn)動。超級電容207為驅(qū)動逆變器204、驅(qū)動電機(jī)202和回轉(zhuǎn)逆變器205、回轉(zhuǎn)電機(jī)206提供能量，使之電動工作；同時，對驅(qū)動電機(jī)202、回轉(zhuǎn)電機(jī)206發(fā)出的電能進(jìn)行積蓄。轉(zhuǎn)速傳感器208將采集的回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速信息反饋給回轉(zhuǎn)逆變器205。如圖2所示，下面對液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)逆變器205控制結(jié)構(gòu)簡單進(jìn)行說明。逆變器205控制系統(tǒng)包括根據(jù)操作量的大小生成希望的機(jī)械轉(zhuǎn)速的目標(biāo)轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)301，根據(jù)偏差計(jì)算需要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速的電磁轉(zhuǎn)差的目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)302，用于限制轉(zhuǎn)差極值的轉(zhuǎn)差限幅機(jī)構(gòu)303，用于實(shí)時采集回轉(zhuǎn)電機(jī)的速度的目標(biāo)速度判定機(jī)構(gòu)304，用于生成控制用的電磁轉(zhuǎn)速的電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)305，用于實(shí)時修正轉(zhuǎn)差限幅極值的轉(zhuǎn)差動態(tài)修正機(jī)構(gòu)306，用于存儲電磁轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)差的數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)307，用于實(shí)現(xiàn)對控制算法的判斷的控制方法變更機(jī)構(gòu)308，用于進(jìn)行感應(yīng)電機(jī)的控制指令的生成和輸出的控制指令生成機(jī)構(gòu)309。根據(jù)手柄310操作量生成希望機(jī)械轉(zhuǎn)速，經(jīng)目標(biāo)判定機(jī)構(gòu)304采集回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，由希望的機(jī)械轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速通過目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)302生成電磁轉(zhuǎn)差，經(jīng)轉(zhuǎn)差限幅機(jī)構(gòu)303對電磁轉(zhuǎn)差的極值限制處理，再根據(jù)處理后的電磁轉(zhuǎn)差和采集的回轉(zhuǎn)電機(jī)速度由電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)305生成為達(dá)到希望轉(zhuǎn)速所需要的電磁轉(zhuǎn)速，控制方法變更機(jī)構(gòu)309根據(jù)電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)305在手柄310操作量之間輸出的電磁轉(zhuǎn)速和手柄310操作后生成的希望的電磁轉(zhuǎn)速判斷是否進(jìn)行控制方法的變更。如果之前的電磁轉(zhuǎn)速小于希望的電磁轉(zhuǎn)速，則控制方法的變更，否則，控制方法不變更。機(jī)械若需要變更則輸出變更后的電磁轉(zhuǎn)速，若不需要變更則輸出電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)305輸入的電磁轉(zhuǎn)速。如圖3所示，控制方法變更機(jī)構(gòu)308判斷是否需要進(jìn)行控制方法的變更，若不需要控制方法變更則控制指令生成機(jī)構(gòu)308接受電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)305計(jì)算電磁轉(zhuǎn)速，并將此轉(zhuǎn)速送入控制指令生成機(jī)構(gòu)309驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)；若需要控制方法變更，則需要通過機(jī)械轉(zhuǎn)速方向判斷機(jī)構(gòu)402識別負(fù)載和電磁轉(zhuǎn)速的方向，并調(diào)用預(yù)存在電磁轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)401內(nèi)需要變更的電磁轉(zhuǎn)速，在新電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)403內(nèi)生成新的電磁轉(zhuǎn)速，并新生成的電磁轉(zhuǎn)速送入控制指令生成機(jī)構(gòu)309并驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。其中，負(fù)載方向?yàn)闄C(jī)械轉(zhuǎn)速的方向，即旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方向；電磁轉(zhuǎn)速方向?yàn)闄C(jī)械轉(zhuǎn)速的反方向。關(guān)于負(fù)載方向的判斷和電磁轉(zhuǎn)矩方向的判斷，結(jié)合圖4進(jìn)行說明如下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向是使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)勢能減小的方向，它必然驅(qū)動旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，通過對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速方向的判斷就可以知道負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向，因此在501內(nèi)對機(jī)械轉(zhuǎn)速的方向進(jìn)行判斷。在進(jìn)行控制方法的切換點(diǎn)的判斷上利用的是手柄301操作后的希望電磁轉(zhuǎn)速和操作前的電磁轉(zhuǎn)速大小進(jìn)行判斷的，此方法不唯一可以根據(jù)實(shí)際情況切換。在需要進(jìn)行斜坡制動控制策略時，電磁轉(zhuǎn)速的方向始終保持與機(jī)械轉(zhuǎn)速反方向，來實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡。電磁轉(zhuǎn)速的大小根據(jù)實(shí)際情況確定，但是需確保電磁轉(zhuǎn)速所能生成的電磁轉(zhuǎn)矩足以客服負(fù)載轉(zhuǎn)矩。具體效果參見圖5，701是采用該本發(fā)明的方法后電磁轉(zhuǎn)速的曲線，702是采用本發(fā)明方法后的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速曲線。圖6中601是沒有實(shí)施該方法時電磁轉(zhuǎn)速的曲線，602是沒有采用此方法時旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速曲線。(I).通過對曲線701和曲線601對比可知在實(shí)施本方法后電磁轉(zhuǎn)速較曲線601有較大的躍變這樣提高了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。(2).通過對曲線702和曲線602對比可知在實(shí)施本方法后旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為“零”而沒有實(shí)施本方案時旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不為零，因此在實(shí)施本方案后實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)裝置斜坡駐留。本發(fā)明實(shí)施例公開的工程機(jī)械控制方法、系統(tǒng)及挖掘機(jī)通過對控制方法是否切換進(jìn)行判斷，在不需變更控制方法時輸出當(dāng)前的電磁轉(zhuǎn)速；當(dāng)需要變更控制方法時，對機(jī)械轉(zhuǎn)速方向進(jìn)行判斷，并生成新的電磁轉(zhuǎn)速，進(jìn)而驅(qū)動回轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。由于電磁轉(zhuǎn)速始終保持與機(jī)械轉(zhuǎn)速反相，因此電磁轉(zhuǎn)矩始終克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩來維持旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的靜止?fàn)顟B(tài)，而實(shí)現(xiàn)電動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在斜坡駐留。本發(fā)明不僅適用于搭載有工作裝置，而且適用于感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)動作的工程機(jī)械。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種工程機(jī)械控制方法，所述工程機(jī)械包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及驅(qū)動所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，包括以下步驟， Si采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號； S2:從所述回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號并計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的電磁轉(zhuǎn)差值，依據(jù)所述當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號； S3:根據(jù)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向； S4:判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，而且根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號； S5:在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反。
S6 :步驟S4中任一個的判斷結(jié)果若為否時，則輸出所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械控制方法，其特征在于，還包括在計(jì)算所述電磁轉(zhuǎn)差值后，設(shè)定并存儲對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)差值，并根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值，以及將通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差和采集的回轉(zhuǎn)電機(jī)速度生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械控制方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。
4.一種工程機(jī)械控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械控制系統(tǒng)包括電動旋轉(zhuǎn)工作裝置及及驅(qū)動所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的回轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，包括 目標(biāo)轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號; 目標(biāo)速度判定機(jī)構(gòu)，用于從所述回轉(zhuǎn)電機(jī)采集所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號; 目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號來計(jì)算需達(dá)到所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的對應(yīng)電磁轉(zhuǎn)差值。
電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速信號計(jì)算當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值，并結(jié)合所述電磁轉(zhuǎn)差值、及當(dāng)前機(jī)械轉(zhuǎn)速值以計(jì)算對應(yīng)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速值的目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值，據(jù)以生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號； 機(jī)械轉(zhuǎn)速方向判斷機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向； 控制方法變更機(jī)構(gòu)，用于判斷所述操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，以及用于根據(jù)目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷所述目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號，在所述第一判定信號及第二判定信號均生成時，輸出一預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置，所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號的轉(zhuǎn)矩方向與所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相反；若其中任一判斷結(jié)果為否時，貝1J輸出目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)，用于設(shè)定并存儲對應(yīng)所述電磁轉(zhuǎn)差值的極限轉(zhuǎn)差值； 轉(zhuǎn)差動態(tài)修正機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號實(shí)時修正所述極限轉(zhuǎn)差值； 轉(zhuǎn)差限幅機(jī)構(gòu)，用于通過所述極限轉(zhuǎn)差值限幅后的電磁轉(zhuǎn)差值送至所述電磁轉(zhuǎn)速生成機(jī)構(gòu)以計(jì)算生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制指令生成機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所述預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號、目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號生成指令至所述回轉(zhuǎn)電機(jī)以控制所述電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電磁轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲對應(yīng)所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向個數(shù)的轉(zhuǎn)矩方向相反的預(yù)存電磁轉(zhuǎn)速信號。
8.一種挖掘機(jī)，其特征在于，包括 發(fā)動機(jī)； 驅(qū)動電機(jī)，同軸連接所述發(fā)動機(jī)，還連接有一用于提供控制指令的驅(qū)動控制器；液壓泵，所述驅(qū)動電機(jī)同軸連接，用于為所連接的電動旋轉(zhuǎn)工作裝置提供液壓動力；回轉(zhuǎn)控制器，與所述驅(qū)動控制器相連并連接有回轉(zhuǎn)電機(jī)，所述回轉(zhuǎn)控制器與驅(qū)動控制器之間接入有電力蓄能裝置，用于為所述驅(qū)動控制器、驅(qū)動電機(jī)和回轉(zhuǎn)控制器、回轉(zhuǎn)電機(jī)提供能量并積蓄驅(qū)動電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)出的電能；轉(zhuǎn)速傳感器連接所述回轉(zhuǎn)控制器及回轉(zhuǎn)電機(jī)，用于偵測轉(zhuǎn)速信號；所述回轉(zhuǎn)控制器還搭載有如權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械控制系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)控制器及驅(qū)動控制器為逆變器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工程機(jī)械控制方法、系統(tǒng)及挖掘機(jī)，屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟，采集工程機(jī)械操作裝置的操作量并生成對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號；生成目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速信號；根據(jù)目標(biāo)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號判斷電動旋轉(zhuǎn)工作裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向；判斷操作量是否低于一預(yù)設(shè)操作量，若是則生成第一判定信號，計(jì)算目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值并判斷目標(biāo)電磁轉(zhuǎn)速值是否低于一預(yù)設(shè)電磁轉(zhuǎn)速值，若是則生成第二判定信號。本發(fā)明通過操作體的操作量生成希望的機(jī)械轉(zhuǎn)速，得到希望的電磁轉(zhuǎn)速，并與當(dāng)前的電磁轉(zhuǎn)速對比判斷是否進(jìn)行控制方法的變更，輸出新的電磁轉(zhuǎn)速，使輸出的電磁轉(zhuǎn)速生成的電磁力矩足以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使得電動旋轉(zhuǎn)裝置能夠在斜坡實(shí)現(xiàn)駐留。
文檔編號E02F9/20GK103061371SQ20121058699
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者楊國勛, 劉華勝, 董希文 申請人:上海華興數(shù)字科技有限公司