WO2013117046A1 - 泵车稳定性控制系统、控制方法及泵车 - Google Patents

泵车稳定性控制系统、控制方法及泵车 Download PDF

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WO2013117046A1
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center
pump
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pumping
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易小刚
吴名陵
魏志魁
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Hunan Sany Intelligent Control Equipment Co Ltd
Sany Heavy Industry Co Ltd
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Hunan Sany Intelligent Control Equipment Co Ltd
Sany Heavy Industry Co Ltd
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P1/00—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
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    • E04G21/0436—Devices for both conveying and distributing with distribution hose on a mobile support, e.g. truck
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04G21/0445—Devices for both conveying and distributing with distribution hose with booms
    • E04G21/0463—Devices for both conveying and distributing with distribution hose with booms with boom control mechanisms, e.g. to automate concrete distribution
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D15/00—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure

Definitions

  • the invention relates to the technical field of concrete pump truck control, in particular to a pump stability control system.
  • the present invention also provides a pump stability control method and a pump truck.
  • the concrete pump truck is a typical pump truck. In order to ensure the safety of the concrete pump truck construction process, it is generally adopted to adopt the removable outriggers to extend the length of the leg legs, thereby expanding the support range of the pump truck. To reduce the risk of rollover.
  • external loads such as the movement of the boom and the pumping operation often cause the vehicle to vibrate, causing the center of gravity to shift, and the geological factors of the working environment of the concrete pump truck are complicated, when the operator is working on the pump. The state of the car is estimated to be inaccurate or improperly operated, which may cause a rollover.
  • the stability of the whole machine is an important indicator to measure the performance of the concrete pump truck. It determines the performance of the concrete pump truck, which is related to the rationality and safety of the pump design, and the personnel of the operator at the construction work site. Safety, for this reason, it is particularly important to ensure the stability of the concrete pump truck during its work.
  • a typical stability control system in the prior art generally includes a detecting device, a control device and an alarm device.
  • the detecting device is mainly used for detecting the current position of the center of gravity of each component of the concrete pump truck, and transmitting the center of gravity position signal to the control device.
  • the control device calculates the center of gravity of the whole machine according to a predetermined strategy, and compares it with a preset balance range. When the center of gravity of the whole machine falls outside the balance range, the alarm device alarms.
  • the balance range for determining the position of the center of gravity of the pump truck in the prior art is set in advance and fixed, and the judgment error is relatively large. Therefore, how to provide a stability control system with a relatively high accuracy of the center of gravity of the pump truck and improve the safety of the work of the pump truck is an urgent problem to be solved by those skilled in the art.
  • the present invention provides a pump stability control system, including a detection device and a control device.
  • the detecting device is configured to obtain a current value signal of a pumping state parameter, a boom attitude parameter, a leg attitude parameter, a pump body position state parameter, and an external load parameter acting on the boom;
  • the control device includes a whole center of gravity calculation unit and a pump stability control unit; a whole center of gravity calculation unit, configured to receive a current value signal of each parameter detected by the detection device, and configured to receive the detection by the detection device Calculating the position of the center of gravity of the boom system according to the pumping state parameter, the boom attitude parameter, and the external load parameter, and calculating the current position signal according to the pumping state parameter and the pumping body position state parameter. Positioning the center of gravity of the pump body, and then calculating the center of gravity of the concrete pump truck according to the position of the center of gravity of the boom system and the position of the center of gravity of the pump body;
  • the pump stability control unit controls the stability of the pump truck according to the position of the center of gravity of the whole machine in the stable region of the pump truck.
  • the pump stable region includes a first stable region, and the support point positions of the legs are determined according to the posture parameters of the legs, and the first polygonal boundary formed by sequentially connecting the support points of the legs is the a boundary of the first stable region; a second stable region is disposed within a boundary of the first stable region, and the second polygonal boundary determined according to the first stable region and the preset safety working parameter is the second stable The boundary of the area.
  • control device further includes an area adjustment unit, and the area adjustment unit adjusts a boundary of the second stable area in conjunction with the pumping state parameter.
  • control device further comprises a stability police unit
  • the pump stability control unit issues a first stability alarm signal, and the stability alarm unit performs a first stability report. Or alerting; or, when the center of gravity of the whole machine is located within the second stable area, and the minimum distance from the center of gravity of the whole machine to the boundary of the second stable area is less than or equal to a predetermined safety distance, the pump truck The stability control unit issues a second stability alarm signal, and the stability>3 ⁇ 4 alarm unit performs a second stability alarm prompt.
  • control device further includes a state locking unit
  • the state locking unit issues a state locking control signal, and the pumping state control device and/or the arm attitude control device of the pumping vehicle locks the signal according to the state, To lock the current pumping state parameter or/and the boom attitude parameter of the pump truck.
  • control device further includes an adaptive adjustment unit;
  • the adaptive adjustment unit sends an adaptive adjustment signal, and the pumping state control device and/or the arm attitude control device of the pumping vehicle adjust according to the adaptive adjustment And a signal to adjust a current pumping state parameter and/or a boom attitude parameter of the pump truck such that the center of gravity of the whole machine is located within the second stable region.
  • said detecting means includes means for detecting an external load detecting unit on said boom system, which is disposed on said pump truck boom.
  • the position of the center of gravity of the boom system is calculated according to the following formula, and the specific formula is as follows:
  • F iy respectively represent the component forces of the gravity of the i-th arm of the x-axis, the y-axis, and the z-axis
  • OF OF iy , O 3 ⁇ 4 respectively represent the gravity of the i-th arm on the X-axis, Force arm of the y-axis and z-axis
  • G lx , G ly respectively indicate the force determined by the external load parameter at X
  • OG respectively represent the force arms of the force determined by the external load parameters on the X-axis, y-axis, and z-axis
  • OG 2x , OG 2y , 0 (3 ⁇ 4 respectively represent the force arm of the gravitational X-axis, y-axis, and z-axis of the boom connecting part and the conveying pipe
  • Kl, K2, O respectively represent the X-axis, y-axis, and z-axis
  • the stability control system of the present invention not only considers the pumping state parameter, the boom attitude parameter, the leg attitude parameter, the pumping body position state parameter and the like, and also considers the self-factor parameter of the concrete pump truck, and also considers the external load factor.
  • the load parameters that is, the influence of external factors on the stability of concrete pump trucks, are comprehensive in consideration and provide a more accurate method for calculating the center of gravity of the whole machine, which improves the accuracy of the stability control system for the calculation of the center of gravity.
  • the accuracy of the control improves the safety of concrete pump truck construction.
  • the present invention provides a pump truck having the pump stability control system according to any one of the above, wherein the concrete pump truck has the above-described stability because of the stability control system having the above technical effects.
  • the technical effect of the sexual control system is not limited to any one of the above, wherein the concrete pump truck has the above-described stability because of the stability control system having the above technical effects. The technical effect of the sexual control system.
  • the present invention also provides a pump stability control method, which is carried out according to the following steps:
  • Step S101 detecting a current pumping state parameter, a boom attitude parameter, a leg attitude parameter, a pump body position state parameter, and a current value signal of an external load parameter acting on the pump boom system;
  • Step S102 Receive a current value signal of each parameter, first calculate a position of a center of gravity of the boom system according to the pumping state parameter, a boom attitude parameter, and the external load parameter, and according to a posture parameter of the leg and a pump truck
  • the body position state parameter calculates a position of a center of gravity of the pump body, and then calculates a center of gravity of the concrete pump truck according to a position of a center of gravity of the boom system and a position of a center of gravity of the pump body;
  • Step S103 Perform stability control on the pump truck according to the position of the center of gravity of the whole machine in the stable region of the pumping truck.
  • the step S103 is specifically:
  • a first stability alarm signal is issued to perform a first stability alarm prompt; or, when the center of gravity of the whole machine is located at the Within the second stable region, and the minimum distance from the center of gravity of the whole machine to the boundary of the second stable region is less than/equal to a predetermined safety distance, a second stability alarm signal is issued to perform a second stability alarm prompt.
  • the step S103 is specifically:
  • the step S103 is specifically:
  • an adaptive adjustment signal is sent, and the pumping state control device and/or the arm attitude control device of the pumping vehicle adjust the signal according to the adaptive adjustment signal.
  • the current pumping state parameter of the pump truck or/and the boom attitude parameter causes the center of gravity of the pump truck to be located within the second stable region.
  • the pump stability control method provided by the present invention is executed by the above-mentioned pump stability control system, and therefore should have the technical effect of the above pump stability control system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the composition of a first embodiment of a pump stability control system according to the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart of a first embodiment of a method for controlling stability of a pump truck according to the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of a pump stability control system according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart of a second embodiment of a method for controlling stability of a pump truck according to the present invention.
  • Figure 5 is a block diagram showing the composition of a third embodiment of a pump stability control system according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart of a third embodiment of a method for controlling stability of a pump truck according to the present invention.
  • FIG. 7 is a structural block diagram of a fourth embodiment of a pump stability control system according to the present invention.
  • Figure 9 is a schematic view of the assembly of a concrete pump truck provided by the present invention.
  • Figure 10 is a top plan view of the concrete pump truck shown in Figure 9.
  • the core of the invention aims to provide a pump stability control system, which has a high accuracy for the calculation of the center of gravity and improves the safety of the pump construction.
  • Another core of the present invention is to provide a pumping cart having the above stability control system, and a pumping stability control method.
  • FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a stability control system for a concrete pump truck provided by the present invention.
  • the invention provides a pump stability control system, which comprises a detection device and a control device.
  • the detecting device is configured to detect a current pumping state parameter of the pump truck, a boom attitude parameter, a dog posture parameter, a pump body position state parameter, and an external load parameter acting on the pump boom system, wherein the pumping state parameter Mainly refers to the working state parameters of the pumping operation, such as the hydraulic system pressure of the pumping mechanism, the pump opening degree, the piston movement stroke, the piston movement speed, the commutation pressure, the number of commutation times, the internal cylinder internal pressure and other parameters, the main attitude parameters of the boom Refers to the parameters of the working position of each boom in the boom system, such as the deployment angle and deployment direction of each boom.
  • the attitude parameters of the legs mainly include the angle between the legs and the legs when the legs are working.
  • the position and state parameters of the pump body include the positional parameters of the pump body and the predetermined plane, such as the angle between the pump body and the horizontal plane; the above parameters can refer to the relevant technical data in the prior art, This will not be repeated.
  • the pump body position state parameter can be obtained by the tilt sensor 1 mounted on the chassis body of the pump truck, and the boom attitude parameter can be set on each arm frame for detecting. Obtained by the boom angle sensor 3 of each boom, the leg attitude parameter can be obtained by the leg angle sensor 4 and the leg displacement sensor 5 mounted on each leg, and the leg displacement sensor 4 detects the extension leg Telescopic displacement The sensor 5 is used to detect the swing angle of the swinging leg. Please refer to Figure 9 and Figure 10.
  • the external load parameters mainly include the force exerted by the external environment on the concrete pump truck (for example: the influence of wind and rain on the concrete pump truck). Since the external environment has little influence on the pump body, the external environment is considered in the present invention.
  • the influencing factors of the boom system may be installed on each boom of the boom system, or may be installed at an appropriate position of the appropriate boom.
  • the external load parameter detecting component in FIG. 6 may be disposed on the third boom. on.
  • the wind speed sensor can be installed on the boom system, and the wind speed sensor can obtain the wind speed level, which is converted into wind power, that is, the external load applied to the boom by the wind.
  • the control device includes a whole center of gravity calculation unit and a pump stability control unit; the whole center of gravity calculation unit is configured to receive each parameter detected by the detection device, first according to the pumping state parameter, the boom attitude parameter, and The external load parameter calculates a position of a center of gravity of the boom system, and calculates a position of a center of gravity of the pump body according to the posture parameter of the leg and a position state parameter of the pump body, and then according to the position of the center of gravity of the boom system and the pump
  • the position of the center of gravity of the body of the vehicle calculates the position of the center of gravity of the concrete pump truck.
  • the calculation method in the unit may include a finite element method, a force balance method, a torque balance method, etc., and the method has strong adaptability and is convenient for implementing computer programming.
  • the static center of gravity of the single boom is calculated according to the attitude of the boom, and the pumping state parameters are integrated (in the calculation of the boom system).
  • the pumping state parameter can be the pumping reversal impact parameter) and the influence of the external load, and the pumping commutation shock and external load are integrated into the static center of gravity of the boom system in the form of force.
  • the force analysis is carried out by the force balance method and the torque balance method, and the actual center of gravity coordinates of the entire boom system are calculated by establishing the moment balance equation and the force balance equation. .
  • the specific formula is as follows:
  • F iy respectively represent the component forces of the gravity of the i-th arm of the x-axis, the y-axis, and the z-axis
  • OF ⁇ OF iy , O respectively represent the gravity of the i-th arm on the X-axis
  • the force arm of the y-axis and the z-axis; G lx , G ly , G respectively represent the force of the force determined by the external load parameter on the X-axis, y-axis, and z-axis, OG lx , OG ly .
  • the force of the force determined by the load parameter is the force arm of the X-axis, the y-axis, and the z-axis; G 2x , G 2y , ( ⁇ respectively indicate the gravity of the boom connecting part and the conveying pipe on the X-axis, the y-axis, and the z-axis
  • the force component, Mf lx , Mf ly , / 1 ⁇ respectively represent the torque of the pumping impact on the X-axis, y-axis, and z-axis, OG 2x , OG 2y .
  • 0 (3 ⁇ 4 respectively represents the gravity of the boom connecting part and the conveying pipe
  • the force arm of the X-axis, the y-axis, and the z-axis; K2, n respectively represent the torque compensation values acting on the X-axis, the y-axis, and the z-axis, and the torque compensation value considers the pump model, the length of the boom,
  • the current pumping displacement and current pumping status are preset.
  • the pump stability control unit in the control device is used to determine the positional relationship between the center of gravity of the whole machine and the stable area of the pumping vehicle in the current state, and obtain the judgment result of the center of gravity of the whole machine and the stable area of the pumping vehicle in the current state, that is, the whole machine
  • the center of gravity falls within or outside the stable region of the pumping vehicle; according to the determination result of the positional relationship between the center of gravity of the whole machine and the stable region of the pumping truck in this state, the stability control of the pumping vehicle is performed, that is, the stability control signal is issued.
  • the stability control signal may be an alarm signal, an adjustment signal of the boom action and/or the pumping state, a lock signal of the boom action and/or the pumping state; the alarm signal may remind the operator that the current state of the concrete pump truck is at risk
  • the working conditions in order to take corresponding measures to improve the current working conditions of the concrete pump truck, so that it is in safe working conditions, or can directly send control signals to the execution components of the concrete pump truck to automatically adjust the operating conditions of the concrete pump truck, so that The center of gravity of the whole machine is located within the stable area to ensure the safe operation of the concrete pump truck, or send control signals to the execution components of the concrete pump truck, automatically lock the current operating conditions of the concrete pump truck, and avoid the concrete pump truck from tipping over.
  • the stability control signal can also be a combination of an alarm signal and an adjustment signal, prompting the user to adjust the working state of the concrete pump truck while adjusting the current working state of the concrete pump truck, so that the whole machine is heavy.
  • the heart moves toward the stable area; or, the stability control signal is a combination of the alarm signal and the lock signal, prompting the user to lock the working state of the concrete pump truck while the current working state of the concrete pump truck is being operated, so as to prevent the concrete pump truck from tipping over.
  • each of the above stability control signals may be received and executed by a corresponding execution unit.
  • the stability control system of the present invention not only considers the pumping state parameter, the boom attitude parameter, the leg attitude parameter, the pumping body position state parameter and the like, but also considers the external load parameter. That is to say, the influence of external environmental factors on the stability of concrete pump trucks, the considerations are comprehensive, and a more accurate method for calculating the center of gravity of the whole machine is provided, which improves the accuracy of the stability control system for the calculation of the center of gravity and increases the control. The accuracy of the concrete pump truck construction safety.
  • FIG. 2 is a flowchart of a first embodiment of a pumping stability control method according to the present invention.
  • the control method includes the following steps:
  • Step S101 detecting a current pumping state parameter, a boom attitude parameter, a leg posture parameter, a pumping body position state parameter, and an external load parameter acting on the pump truck boom system of the pumping vehicle;
  • Step S102 first according to the a pumping state parameter, a boom attitude parameter, and the outer load parameter calculating a position of a center of gravity of the boom system, and calculating a position of a center of gravity of the pump body according to the posture parameter of the leg and the position state parameter of the pump body, and then according to the Calculating a center of gravity of the boom system, a position of a center of gravity of the pump body, and calculating a center of gravity of the concrete pump truck;
  • Step S103 Perform stability control on the pump truck according to the positional relationship of the center of gravity of the whole machine in the stable region of the pumping vehicle.
  • the stable region may include a first stable region and a second stable region located within a boundary of the first stable region, and the first stable region boundary may be determined by the leg posture parameter to determine each leg support point, each branch a first polygonal boundary formed by sequentially connecting the support points of the leg is a boundary of the first stable region; a second polygonal boundary determined according to the first stable region and a preset safety working parameter as the second stable region The border.
  • data such as the pump model, the length of the boom, the pumping displacement, and the working parameters of the pumping main system can be established to establish a pumping vehicle database, thereby determining preset safety operating parameters according to the above parameters;
  • the area of the second polygon is determined to be 0. 9 of the area of the first polygon according to the above parameters. Times, and/or distance parameters of the sides of the second polygon and the respective sides of the first polygon, and the like.
  • the stable area is divided into the first stable area and the second stable area, which can realize more precise control of the pump truck and increase the safety of the pumping operation.
  • the setting mode can select different control schemes to achieve multi-level control according to the difference of the positional relationship between the center of gravity of the whole machine and the boundary of the first stable area and the boundary of the second stable area, and further increase the control of the safety of the pumping vehicle.
  • control device in the present invention may further include an area adjustment unit, and the area adjustment unit may evaluate the stability and safety of the pump truck according to the current various operating parameters transmitted by the detecting device in real time, thereby adjusting the The boundary of the two stable zones meets the requirements of the current pump operating parameters.
  • the stability control system can adjust the second stable region in real time, adapt to different working conditions of the concrete pump truck, and further improve the accuracy of the control system for determining the stability of the concrete pump truck.
  • the stability analysis module may be further set in the control system, and the stability analysis module may include a conservative support polygon method (CSP), an energy stability margin method (ESM), and a compliance posture stabilization margin.
  • CSP conservative support polygon method
  • ESM energy stability margin method
  • CSSM degree method
  • ZMP zero moment point method
  • force-angle stability measurement method etc., adapt to the anti-rollover measurement rule of flexible multi-degree-of-freedom concrete pump truck.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the composition of a second embodiment of a stability control system for a concrete pump truck according to the present invention.
  • control device further includes a stability alarm unit coupled to the pump stability control unit.
  • the stability control signal sent by the pump stability control unit is a first stability alarm signal, and the stability alarm unit performs a first stability alarm prompt; or
  • the pump stability control unit A second stability alarm signal is issued, and the stability alarm unit performs a second stability alarm prompt. This setting increases the operator's knowledge of the operation of the concrete pump truck and provides greater control flexibility.
  • FIG. 4 is a flowchart of a second embodiment of a pumping stability control method according to the present invention.
  • the control method includes the following steps:
  • Step S201 detecting a current pumping state parameter, a boom attitude parameter, a leg attitude parameter, a pumping body position state parameter, and an external load parameter acting on the boom system of the pumping vehicle;
  • Step S202 First calculating a gravity center position of the boom system according to the pumping state parameter, the boom attitude parameter, and the external load parameter, and calculating the pump body according to the dog posture parameter and the pump body position state parameter. Position of the center of gravity, and then calculating the center of gravity of the concrete pump truck according to the position of the center of gravity of the boom system and the position of the center of gravity of the pump body;
  • Step S203 determining a positional relationship between the center of gravity of the whole machine and the second stable area, if the center of gravity of the whole machine is located outside the second stable area, issuing a first stability alarm signal, and performing step S204;
  • the position of the center of gravity of the whole machine is located in the second stable area, and the minimum distance from the center of gravity of the whole machine to the boundary of the second stable area is less than/equal to the predetermined safety distance, and a second stability alarm signal is issued, and step S205 is performed. Otherwise return to step S201;
  • Step S204 The stability alarm unit performs a first stability alarm prompt
  • Step S205 The stability alarm unit performs a second stability alarm prompt.
  • the stable area can also be divided into more levels, and corresponding levels of alarm devices can be set up.
  • the alarm device can prompt the operator with different forms of sound, light or a combination of the two, making it easier for the operator to understand the concrete pump.
  • the operation status of the car is maintained in time.
  • FIG. 5 is a structural block diagram of a third embodiment of a pump stability control system according to the present invention.
  • control device in order to increase the safety of the pump truck, the control device further includes a state locking unit coupled to the pump stability control unit.
  • the state locking unit issues a state locking control signal, and the pumping state control device and/or the arm attitude control device of the pumping vehicle locks the signal according to the state to lock The current pumping state parameter of the pump truck or/and the boom attitude parameter.
  • FIG. 6 is a flowchart of a third embodiment of a pumping stability control method according to the present invention.
  • the control method includes the following steps:
  • Step S301 detecting a current pumping state parameter of the pumping vehicle, a boom posture parameter, a dog posture parameter, a pumping body position state parameter, and an external load parameter acting on the boom system;
  • Step S302 First calculating a gravity center position of the boom system according to the pumping state parameter, the boom attitude parameter, and the external load parameter, and calculating the pump body according to the leg posture parameter and the pump body position state parameter. Position of the center of gravity, and then calculating the center of gravity of the concrete pump truck according to the position of the center of gravity of the boom system and the position of the center of gravity of the pump body; Step S303: determining whether the center of gravity of the whole machine is in the second stable area, and if so, executing step S301, otherwise, performing step S304;
  • Step S304 issuing a state locking control signal, the pumping state control device of the pumping vehicle is configured to lock the current pumping state parameter of the pumping vehicle according to the state locking signal, and/or the boom attitude control of the pumping vehicle The device locks the signal based on the state to lock the boom attitude parameter.
  • the pumping state parameter can be locked by means of locking. And/or the boom attitude parameter is locked to prevent the center of gravity of the pump truck from moving further to the boundary of the first stable region, thereby reducing the risk of the truck being tipped over.
  • FIG. 7 for a block diagram of a fourth embodiment of a stability control system for a concrete pump truck provided by the present invention.
  • control device may further include an adaptive adjustment unit coupled to the pump stability control unit.
  • the adaptive adjustment unit issues an adaptive adjustment signal, and the pumping state control device and/or the boom attitude control device of the pumping vehicle according to the The signal is adaptively adjusted to adjust a current pumping state parameter of the pump truck and/or the boom attitude parameter such that the center of gravity of the whole machine is located within the second stable region.
  • control device in the present invention can adopt advanced control theory such as adaptive control and robust control, and automatically adjust parameters such as current and pumping state of the multi-way valve according to the change of the center of gravity, that is, the center of gravity trajectory, the boom posture, and the pumping rush.
  • advanced control theory such as adaptive control and robust control
  • parameters such as current and pumping state of the multi-way valve according to the change of the center of gravity, that is, the center of gravity trajectory, the boom posture, and the pumping rush.
  • the controller combined with external load, pump displacement and boom motion as the interference factors of the system, for the center of gravity offset within a certain range, the position of the center of gravity is adjusted in real time to ensure that the position of the center of gravity is in the second safe and stable area.
  • the stability control system of the present invention can adjust the concrete pumping pumping state parameter or/and the boom attitude parameter, so that the center of gravity of the concrete pump truck falls within the second stable region. Its stability.
  • FIG. 7 is a flowchart of a fourth embodiment of a pumping stability control method according to the present invention. The specific control steps are as follows:
  • Step S401 detecting a current pumping state parameter of the pumping vehicle, a boom attitude parameter, a leg attitude parameter, a pumping body position state parameter, and an external load parameter acting on the boom system;
  • Step S402 First, according to the pumping state parameter, the boom attitude parameter, and the external load Calculating a position of a center of gravity of the boom system, and calculating a position of a center of gravity of the pump body according to the posture parameter of the leg and the position state of the pump body, and then according to the position of the center of gravity of the boom system and the body of the pump body Calculating the position of the center of gravity of the concrete pump truck according to the position of the center of gravity;
  • Step S403 determining whether the center of gravity of the whole machine is outside the second stable area, if yes, executing step S404, otherwise, performing step S401;
  • Step S404 Sending an adaptive adjustment signal, the pumping state control device of the pumping vehicle adjusts the current pumping state parameter of the pumping vehicle according to the adaptive adjustment signal, and/or the boom of the pumping vehicle
  • the attitude control device adjusts the current boom attitude parameter of the pump truck according to the adaptive adjustment signal, so that the center of gravity of the pump truck is located within the second stable region.
  • FIG. 9 is a schematic view of the overall installation of a concrete pump truck according to the present invention
  • FIG. 10 is a schematic top view of the concrete pump truck shown in FIG.
  • a concrete pump truck is also provided, and the stability control system is the pump stability control system described in the above embodiments.
  • the concrete pump truck having the stability control system also has the technical effect.

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Description

泵车稳定性控制系统、 控制方法及泵车 本申请要求于 2012 年 02 月 06 日提交中国专利局、 申请号为 201210025292.5、 发明名称为"泵车稳定性控制系统、 控制方法及泵车"的 中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及混凝土泵车控制技术领域， 特别涉及一种泵车稳定性控制 系统。 此外， 本发明还提供了一种泵车稳定性控制方法及泵车。
背景技术
混凝土泵车为一种典型的泵车， 为了保证混凝土泵车施工过程的安全 性， 一般采取的做法是采用可移出的外伸支腿， 以便延伸支腿长度， 从而 扩大泵车的支撑范围， 以减少侧翻的危险。 然而， 混凝土泵车作业过程中 往往由于臂架的动作、 泵送作业等外部荷载， 引起整车振动， 导致重心偏 移， 并且混凝土泵车的作业环境的地质因素比较复杂， 当操作人员对于泵 车的状态估计不准或者操作不当时， 有可能造成侧翻。
因此， 整机稳定性为衡量混凝土泵车性能的一项重要指标， 它决定混 凝土泵车工作性能的好坏， 关系到泵车设计的合理性和安全性， 以及施工 作业现场的操作人员的人身安全， 为此， 保证混凝土泵车工作过程中的稳 定性显得尤为重要。
现有技术中一种典型的该稳定性控制系统一般包括检测装置、 控制装 置和报警装置， 检测装置主要用于检测混凝土泵车的各部件的重心的当前 位置， 将重心位置信号传输至控制装置， 控制装置根据预定策略计算出整 机重心， 并与预先设定的平衡范围进行比较， 当整机重心落在平衡范围以 外时， 报警装置报警。
众所周知， 混凝土泵车工作中其受各方面环境和使用条件的影响， 而 现有技术中的检测装置仅考虑转塔倾角、 臂架伸展、 支腿展开角度和支腿 位移这几种因素来计算混凝土泵车系统的重心， 进行泵车防倾翻分析， 考 虑影响因素比较少， 计算系统的重心的精确性比较差。
并且， 现有技术中用于判断泵车重心位置的平衡范围是提前设定的且 固定的， 判断误差比较大。 因此，如何提供一种泵车的重心计算精确度比较高的稳定性控制系统， 提高泵车工作的安全性， 是本领域内技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的旨为提供一种泵车稳定性控制系统， 对重心计算的精确 性比较高， 提高了泵车施工的安全性。 本发明的另一目的旨为提供一种具 有上述稳定性控制系统的泵车， 以及泵车稳定性控制方法。
为解决第一个技术问题， 本发明提供了一种泵车稳定性控制系统， 包 括检测装置、 控制装置，
所述检测装置， 用于获取泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态参 数、 泵车机体位置状态参数以及作用于臂架上的外载荷参数的当前数值信 号；
所述控制装置， 包括整机重心计算单元、 泵车稳定性控制单元； 整机重心计算单元， 用于接收所述检测装置检测的各参数的当前数值 信号， 用于接收所述检测装置检测的各参数的当前数值信号， 首先根据所 述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载荷参数计算臂架系统的重心 位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置状态参数计算所述泵车机体 的重心位置， 然后 ^据所述臂架系统的重心位置和所述泵车机体的重心位 置计算所述混凝土泵车的整机重心位置；
泵车稳定性控制单元， 根据所述整机重心在泵车稳定区域的位置， 对 所述泵车进行稳定性控制。
优选地， 所述泵车稳定区域包括第一稳定区域， 根据所述支腿姿态参 数确定各支腿的支撑点位置， 各支腿的支撑点顺序连接形成的第一多边形 边界为所述第一稳定区域的边界； 在所述第一稳定区域的边界以内设置第 二稳定区域， 根据所述第一稳定区域、 预设安全作业参数确定的第二多边 形边界为所述第二稳定区域的边界。
优选地， 所述控制装置还包括区域调整单元， 所述区域调整单元结合 所述泵送状态参数调整所述第二稳定区域的边界。
优选地， 所述控制装置还包括稳定性 警单元；
当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以外， 所述泵车稳定性控 制单元发出第一稳定性报警信号， 所述稳定性报警单元进行第一稳定性报 警提示； 或者， 当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以内， 且所述 整机重心到所述第二稳定区域的边界的最小距离小于等于预定安全距离 时， 所述泵车稳定性控制单元发出第二稳定性 警信号， 所述稳定性 >¾警 单元进行第二稳定性报警提示。
优选地， 所述控制装置还包括状态锁定单元；
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 所述状态锁定单元发出 状态锁定控制信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置 根据该状态锁定信号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架 姿态参数。
优选地， 所述控制装置还包括自适应调整单元；
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 所述自适应调整单元发 出自适应调整信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置 根据该自适应调整信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数和 /或所述臂 架姿态参数， 使所述整机重心位于所述第二稳定区域以内。
优选地， 所述检测装置包括用于检测所述臂架系统上的外载荷检测单 元， 其设置在所述泵车臂架上。
优选地，所述臂架系统的重心位置根据以下公式计算，具体公式如下：
∑ OFiz X Fiz + OGlz χ Glz + OG2z x G2z + Mflz + K3 = 0
i=l ∑0Fiy x Fiy + 0Giy X Giy + 0G2y x G2y + Mfly + K2 = 0
i=l
∑ x Fix + OGlx x Glx + OG2x x G2x + Mflx + K1 = 0
''=1
Figure imgf000005_0001
其中， 上述公式中 、 Fiy、 分别表示第 i节臂架的重力在 x轴、 y 轴、 z轴的分力， OF OFiy、 O ¾分别表示第 i节臂架的重力在 X轴、 y 轴、 z 轴的分力的力臂； Glx、 Gly . G 分别表示外载荷参数确定的力在 X 轴、 y轴、 z轴的分力， OGlx、 OGly . OG 分别表示外载荷参数确定的力在 X轴、 y轴、 z轴分力的力臂； G2x、 Gly、 (^分别表示臂架连接部件和输送 管的重力在 X轴、 y轴、 z轴上的分力， Mflx、 Mfly , 别表示泵送沖 击在 X轴、 y轴、 z轴的力矩， OG2x、 OG2y , 0(¾分别表示臂架连接部件 和输送管的重力 X轴、 y轴、 z轴上分力的力臂； Kl、 K2、 O分别表示作 用在 X轴、 y轴、 z轴上的力矩补偿值。
本发明中的稳定性控制系统中不仅考虑了泵送状态参数、 臂架姿态参 数、支腿姿态参数、泵车机体位置状态参数等混凝土泵车的自身因素参数， 而且还考虑了外载荷因素外载荷参数， 即外界因素对混凝土泵车稳定性的 影响， 考虑因素比较全面， 并且提供了一种比较精确的计算整机重心位置 的方法， 提高了稳定性控制系统对重心计算的精确性， 增加了控制的准确 性， 提高混凝土泵车施工的安全性。
此外， 本发明还提供了一种泵车， 具有上述任一项所述的泵车稳定性 控制系统， 由于该混凝土泵车具有上述技术效果的稳定性控制系统， 故该 混凝土泵车具有上述稳定性控制系统的技术效果。
出上述两者外， 本发明还提供了一种泵车稳定性控制方法， 该方法按 照下述步骤进行：
步骤 S101 : 检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态 参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于泵车臂架系统上的外载荷参数的 当前数值信号；
步骤 S102: 接收上述各参数的当前数值信号， 首先根据所述泵送状态 参数、 臂架姿态参数以及所述外载荷参数计算所述臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置状态参数计算所述泵车机体的重心 位置， 然后根据所述臂架系统的重心位置、 所述泵车机体的重心位置计算 所述混凝土泵车的整机重心位置；
步骤 S103: 根据所述整机重心在泵车稳定区域的位置系， 对所述泵车 进行稳定性控制。
优选地， 所述步骤 S103具体为：
当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以外， 发出第一稳定性报 警信号以进行第一稳定性报警提示； 或者， 当所述整机重心位置位于所述 第二稳定区域以内， 且所述整机重心到所述第二稳定区域边界的最小距离 小于 /等于预定安全距离时，发出第二稳定性报警信号以进行第二稳定性报 警提示。
优选地， 所述步骤 S103具体为：
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外，发出状态锁定控制信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置根据该状态锁定信 号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架姿态参数。
优选地， 所述步骤 S103具体为：
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 发出自适应调整信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置根据该自适应调整 信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架姿态参数， 使所 述泵车整机重心位于所述第二稳定区域以内。
本发明提供的一种泵车稳定性控制方法由上述泵车稳定性控制系统执 行， 故也应具有上述泵车稳定性控制系统的技术效果。
附图说明
图 1为本发明所提供的一种泵车稳定性控制系统的第一种实施例的组 成框图；
图 2为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法的第一种实施例的流 程图；
图 3为本发明所提供的一种泵车稳定性控制系统的第二种实施例的组 成框图；
图 4为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法的第二种实施例的流 程图；
图 5为本发明所提供的一种泵车稳定性控制系统的第三种实施例的组 成框图；
图 6为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法的第三种实施例的流 程图；
图 7为本发明所提供的一种泵车稳定性控制系统的第四种实施例的组 成框图；
图 8为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法的第四种实施例的流 程图；
图 9为本发明所提供的一种混凝土泵车的总装示意图；
图 10为图 9所示混凝土泵车的俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心旨为提供一种泵车稳定性控制系统， 对重心计算的精确 度比较高， 提高了泵车施工的安全性。 本发明的另一核心旨为提供一种具 有上述稳定性控制系统泵车， 以及泵车稳定性控制方法。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案， 下面结合混 凝土泵车的稳定性控制系统及其控制方法， 以及附图和具体实施例对本发 明作进一步的详细说明。
不使一般性， 本文以具有五节臂架的混凝土泵车为例， 进行介绍本发 明的技术方案。
请参考图 1 , 为本发明所提供的一种混凝土泵车的稳定性控制系统的 第一种实施例的组成框图。
本发明提供了一种泵车稳定性控制系统， 包括检测装置、 控制装置。 检测装置用于检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿 态参数、泵车机体位置状态参数以及作用于泵车臂架系统上的外载荷参数， 其中， 泵送状态参数主要指泵送作业的工作状态参数， 例如泵送机构液压 系统压力、 油泵开度、 活塞运动行程、 活塞运动速度、 换向压力、 换向次 数、 主油缸内部压力等参数， 臂架姿态参数主要指臂架系统中各节臂架工 作位置的参数， 例如各节臂架的展开角度、 展开方向等参数， 支腿姿态参 数主要包括支腿工作时各支腿之间的夹角、 支腿的伸出长度等参数， 泵车 机体位置状态参数包括泵车机体与预定平面的位置参数， 例如泵车机体与 水平面之间的夹角参数； 上述各参数可参考现有技术中相关技术资料， 在 此不做赘述。
上述各参数可以使用相应的检测部件检测， 例如泵车机体位置状态参 数可以由安装于泵车的底盘机体上的倾角传感器 1获得， 臂架姿态参数可 以由设置于各节臂架上用于检测各节臂架的展开角度的臂架角度传感器 3 获得， 支腿姿态参数可以由安装于各支腿上支腿角度传感器 4和支腿位移 传感器 5获得， 支腿位移传感器 4检测伸缩支腿的伸缩位移， 支腿角度传 感器 5用于检测摆动支腿的摆动角度。 请参照图 9和图 10.
外载荷参数主要包括外界环境对混凝土泵车施加的作用力（例如： 风、 雨对混凝土泵车的影响等）， 由于外界环境对泵车机体的影响较小， 因此本 发明中考虑外界环境对臂架系统的影响因素。 具体的， 可在臂架系统的每 节臂架上均安装外载荷参数检测部件， 或者在恰当的臂架的合适位置进行 安装， 例如图 6中外载荷参数检测部件可设置在第三节臂架上。 例如， 以 外载荷为作用在臂架系统上的风力，则可以在臂架系统上安装风速传感器， 通过风速传感器可得到风速等级， 进而转换为风力， 即风作用到臂架上的 外载荷大小。
上述控制装置， 其包括整机重心计算单元、 泵车稳定性控制单元； 整 机重心计算单元用于接收所述检测装置检测的各参数， 首先根据所述泵送 状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载荷参数计算臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置状态参数计算所述泵车机体的重心 位置， 然后根据所述臂架系统的重心位置和所述泵车机体的重心位置计算 所述混凝土泵车的整机重心位置。 具体地， 该单元中的计算方法可以包括 有限元方法、 力系平衡方法、 力矩平衡方法等， 该方法适应能力比较强， 有利于实现计算机编程。
下面筒单介绍本文中臂架系统的重心位置求解的方法， 根据单根臂架 静态重心位置， 结合臂架姿态计算整个臂架系统静态重心位置， 进而综合 泵送状态参数（在计算臂架系统的重心位置时， 此时泵送状态参数可以为 泵送换向沖击参数）及外荷载的影响， 将泵送换向沖击、 外荷载以作用力 的形式整合到臂架系统静态重心的力矩上； 在建立的最优坐标系中， 通过 力系平衡方法、 力矩平衡方法对该系统进行受力分析， 建立通过力矩平衡 方程和力系平衡方程， 从而计算整个臂架系统的实际重心坐标。 具体公式 如下所示：
∑ Fiz X Fiz + OGlz χ Glz + OG2z x G2z + Mflz + K3 = 0
<∑ F. x F. + OGly x Gly + OG2y x G2y + Mfly + K2 = 0
∑。Fix x Fix + OGlx x Glx + OG2x x G2x + Mflx + K1 = 0
''=1
Figure imgf000010_0001
其中， 上述公式中 、 Fiy、 分别表示第 i节臂架的重力在 x轴、 y 轴、 z轴的分力， OF^ OFiy、 O 分别表示第 i节臂架的重力在 X轴、 y 轴、 z 轴的分力的力臂； Glx、 Gly , G 分别表示外载荷参数确定的力在 X 轴、 y轴、 z轴的分力， OGlx、 OGly . OG 分别表示外载荷参数确定的力在 X轴、 y轴、 z轴分力的力臂； G2x、 G2y、 (^分别表示臂架连接部件和输送 管的重力在 X轴、 y轴、 z轴上的分力， Mflx、 Mfly、 /1∑分别表示泵送沖 击在 X轴、 y轴、 z轴的力矩， OG2x、 OG2y . 0(¾分别表示臂架连接部件 和输送管的重力 X轴、 y轴、 z轴上分力的力臂； 、 K2 , n分别表示作 用在 X轴、 y轴、 z轴上的力矩补偿值， 该力矩补偿值考虑泵车车型、 臂架 长度、 当前泵送排量、 当前泵送状态进行预先设定。
另外， 控制装置中的泵车稳定性控制单元用于判断整机重心与当前状 态下的泵车稳定区域的位置关系， 获得当前状态下整机重心和泵车稳定区 域的判断结果， 即整机重心落于泵车稳定区域以内还是以外； 根据此状态 下所述整机重心和泵车稳定区域位置关系的判定结果， 对所述泵车进行稳 定性控制， 即发出稳定性控制信号。
该稳定性控制信号可以为报警信号、臂架动作和 /或泵送状态的调节信 号、 臂架动作和 /或泵送状态的锁定信号； 通过报警信号可以提醒操作人员 混凝土泵车当前状态处于危险的工况， 以便采取相应措施改善混凝土泵车 的当前工况， 使其处于安全工作工况， 或者可以直接发送控制信号至混凝 土泵车的执行部件， 自动调节混凝土泵车的运行工况， 使整机重心位于稳 定区域以内， 保证混凝土泵车安全工作， 或者发送控制信号至混凝土泵车 的执行部件， 自动锁定混凝土泵车的当前运行工况， 避免混凝土泵车发生 倾翻。
当然， 稳定性控制信号还可以为报警信号与调节信号的组合， 提示用 户混凝土泵车当前工作状态的同时调节混凝土泵车的工作状态， 使整机重 心向稳定区域方向移动； 或者， 稳定性控制信号为报警信号与锁定信号的 组合， 提示用户混凝土泵车当前工作状态的同时锁定混凝土泵车的工作状 态， 以避免混凝土泵车发生倾翻。
需要说明的是， 上述各稳定性控制信号的执行可以由相应的执行部件 接收并执行。
本发明中的稳定性控制系统中不仅考虑了泵送状态参数、 臂架姿态参 数、支腿姿态参数、泵车机体位置状态参数等混凝土泵车的自身因素参数， 而且还考虑了外载荷参数， 即外界环境因素对混凝土泵车稳定性的影响， 考虑因素比较全面，并且提供了一种比较精确的计算整机重心位置的方法， 提高了稳定性控制系统对重心计算的精确性， 增加了控制的准确性， 提高 混凝土泵车施工的安全性。
请参考图 2, 图 2为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法第一种 实施例的流程图， 该控制方法包括以下步骤：
步骤 S101 : 检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态 参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于泵车臂架系统上的外载荷参数； 步骤 S102: 首先根据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载 荷参数计算臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置 状态参数计算所述泵车机体的重心位置， 然后根据所述臂架系统的重心位 置、 所述泵车机体的重心位置计算所述混凝土泵车的整机重心位置；
步骤 S103: 根据所述整机重心在泵车稳定区域的位置关系， 对所述泵 车进行稳定性控制。
在具体实施方式中， 稳定区域可以包括第一稳定区域和位于第一稳定 区域的边界以内的第二稳定区域， 第一稳定区域边界可以由支腿姿态参数 确定各支腿支撑点确定， 各支腿的支撑点顺序连接形成的第一多边形边界 为所述第一稳定区域的边界； 根据第一稳定区域、 预设安全作业参数确定 的第二多边形边界作为所述第二稳定区域的边界。 具体的， 可以建立包括 泵车车型、 臂架长度、 泵送排量、 泵送主系统工作参数等数据建立泵车数 据库， 从而根据上述参数确定预设安全作业参数； 在具体实现过程中， 可 以根据上述参数确定两个多边形的面积比例和 /或两个多边形各边的距离 参数， 例如， 根据上述参数确定第二多边形面积为第一多边形面积的 0. 9 倍， 和 /或第二多边形各边与第一多边形相应各边的距离参数等。
本发明中， 将稳定区域划分为第一稳定区域和第二稳定区域， 可实现 泵车更精确的控制， 增加泵车作业安全性。 该设置方式可以根据整机重心 与第一稳定区域边界和第二稳定区域边界的位置关系的不同， 选择不同的 控制方案实现多层次性控制， 进一步增加泵车安全性的控制。
在一种优选的实施方式中， 本发明中的控制装置还可以包括区域调整 单元， 区域调整单元可以根据检测装置实时传递的当前各个运行参数， 对 泵车的稳定性安全进行评估， 从而调整第二稳定区域的边界， 以满足当前 泵车运行参数的要求。 本发明中稳定性控制系统可以对第二稳定区域进行 实时调整规划， 适应混凝土泵车不同作业工况， 进一步提高控制系统对混 凝土泵车稳定性判断的准确性。
并且， 在一种优选方案中， 控制系统中还可以设定稳定性分析模块， 稳定性分析模块可以包括保守支撑多边形法 (CSP)、 能量稳定性裕度法 (ESM)、 顺应性姿态稳定裕度法 (CSSM)、 零力矩点法 (ZMP)和力-角度稳定 性度量法等， 适应柔性多自由度混凝土泵车的防倾翻度量法则。
请参考图 3, 图 3为本发明所提供的一种混凝土泵车的稳定性控制系 统的第二种实施例的组成框图。
在该优选的实施方式中， 所述控制装置还包括稳定性报警单元， 与所 述泵车稳定性控制单元连接。
当整机重心位置位于第二稳定区域外时， 所述泵车稳定性控制单元发 出的稳定性控制信号为第一稳定性报警信号， 所述稳定性报警单元进行第 一稳定性报警提示； 或者， 当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以 内， 且所述整机重心到所述第二稳定区域的边界的最小距离小于等于预定 安全距离时， 所述泵车稳定性控制单元发出第二稳定性 警信号， 所述稳 定性报警单元进行第二稳定性报警提示。 该设置可以增加操作人员对混凝 土泵车的作业状况的了解， 且控制灵活性比较高。
请参考图 4, 图 4为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法第二种 实施例的流程图， 该控制方法包括以下步骤：
步骤 S201: 检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态 参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于臂架系统上的外载荷参数； 步骤 S202: 首先根据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载 荷参数计算臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置 状态参数计算所述泵车机体的重心位置， 然后根据所述臂架系统的重心位 置和所述泵车机体的重心位置计算所述混凝土泵车的整机重心位置；
步骤 S203: 判断所述整机重心与第二稳定区域的位置关系， 如果所述 整机重心位置位于所述第二稳定区域以外， 发出第一稳定性报警信号， 并 执行步骤 S204; 如果所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以内， 且所 述整机重心到所述第二稳定区域边界的最小距离小于 /等于预定安全距离， 发出第二稳定性报警信号， 并执行步骤 S205 , 否则返回步骤 S201 ;
步骤 S204: 稳定性报警单元进行第一稳定性报警提示；
步骤 S205: 稳定性报警单元进行第二稳定性报警提示。
当然， 稳定区域还可以划分为更多级别的区域， 相应的设立更多级别 的报警装置， 报警装置可以以不同形式的声音、 光或两者的组合提示操作 者， 更加便于操作者了解混凝土泵车的作业状态， 及时进行维护。
请参考图 5 , 图 5为本发明所提供的一种泵车稳定性控制系统的第三 种实施例的组成框图。
在该优选的实施方式中， 为了增加泵车的安全性， 控制装置还包括状 态锁定单元， 与所述泵车稳定性控制单元连接。
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 状态锁定单元发出状态 锁定控制信号，所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置根据 该状态锁定信号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架姿态 参数。
请参考图 6, 图 6为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法第三种 实施例的流程图， 该控制方法包括以下步骤：
步骤 S301 : 检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态 参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于臂架系统上的外载荷参数；
步骤 S302: 首先根据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载 荷参数计算臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置 状态参数计算所述泵车机体的重心位置， 然后根据所述臂架系统的重心位 置和所述泵车机体的重心位置计算所述混凝土泵车的整机重心位置； 步骤 S303: 判断所述整机重心是否处于第二稳定区域， 如果是， 执行 步骤 S301 , 否则， 执行步骤 S304;
步骤 S304: 发出状态锁定控制信号， 所述泵车的泵送状态控制装置根 据该状态锁定信号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数， 和 /或所述泵车 的臂架姿态控制装置根据该状态锁定信号， 以锁定所述臂架姿态参数。
在该优选的实施方式中， 当整机重心位于所述第二稳定区域以外， 泵 车发生倾翻的风险较大， 为了增加泵车作业的安全性能， 可通过锁定的方 式将泵送状态参数和 /或臂架姿态参数进行锁定， 以避免泵车整机重心进一 步向第一稳定区域的边界移动， 从而降低了泵车发生倾翻的风险。
请参考图 7, 图 7本发明所提供的一种混凝土泵车的稳定性控制系统 的第四种实施例的组成框图。
在该优选的实施方式中， 控制装置中还可以包括自适应调整单元， 与 所述泵车稳定性控制单元连接。
当控制装置判定整机重心落于所述第二稳定区域以外时， 所述自适应 调整单元发出自适应调整信号，所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿 态控制装置根据该自适应调整信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数 和 /或所述臂架姿态参数， 使所述整机重心位于所述第二稳定区域以内。
例如本发明中的控制装置可以采用自适应控制、 鲁棒控制等先进控制 理论， 根据重心变化自动调整多路阀的电流、 泵送状态等参数， 即以重心 轨迹、 臂架姿态、 泵送沖击作为控制器的输入， 结合外部荷载、 泵车排量、 臂架动作作为系统的干扰因素， 对于一定范围内的重心偏移， 实时调整重 心位置， 保证重心位置处于第二安全稳定区域。
与现有技术相比较， 本发明中的稳定性控制系统可以调节混凝土泵车 泵送状态参数或 /和所述臂架姿态参数，使混凝土泵车的重心落于所述第二 稳定区域内增加其稳定性。
请参考图 7, 图 7为本发明所提供的一种泵车稳定性控制方法第四种 实施例的流程图， 具体控制步骤如下：
步骤 S401 : 检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态 参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于臂架系统上的外载荷参数；
步骤 S402: 首先根据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载 荷参数计算臂架系统的重心位置， 以及根据支腿姿态参数和泵车机体位置 状态参数计算所述泵车机体的重心位置， 然后根据所述臂架系统的重心位 置和所述泵车机体的重心位置计算所述混凝土泵车的整机重心位置；
步骤 S403: 判断所述整机重心是否处于第二稳定区域以外， 如果是， 执行步骤 S404, 否则， 执行步骤 S401 ;
步骤 S404: 发出自适应调整信号， 所述泵车的泵送状态控制装置根据 该自适应调整信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数， 和 /或， 所述泵 车的臂架姿态控制装置根据该自适应调整信号， 以调整所述泵车当前的臂 架姿态参数， 使所述泵车整机重心位于所述第二稳定区域以内。
请参考图 9和图 10, 图 9为本发明所提供的一种混凝土泵车的总装示 意图； 图 10为图 9所示混凝土泵车的俯视示意图
在上述稳定性控制系统的基础上， 本文还提供了一种混凝土泵车， 所 述稳定性控制系统为上述各实施例中所述的泵车稳定性控制系统。
由于上述稳定性控制系统具有上述技术效果， 具有该稳定性控制系统 的混凝土泵车也具有该技术效果。
该混凝土泵车其他方面的资料请参考现有技术， 本文在此不再赘述。 以上对本发明所提供的泵车稳定性控制系统及其控制方法、 混凝土泵 行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思 想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原 理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落 入本发明权利要求的保护范围内

Claims

权 利 要 求
1、一种泵车稳定性控制系统， 包括检测装置、控制装置，其特征在于， 所述检测装置， 用于检测泵车当前的泵送状态参数、 臂架姿态参数、 支腿姿态参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于泵车臂架系统上的外载 荷参数；
所述控制装置， 包括整机重心计算单元、 泵车稳定性控制单元； 整机重心计算单元， 用于接收所述检测装置检测的各参数， 其中， 根 据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载荷参数计算所述臂架系 统的重心位置， 根据支腿姿态参数、 泵车机体位置状态参数计算所述泵车 机体的重心位置， 根据所述臂架系统的重心位置、 所述泵车机体的重心位 置计算所述泵车的整机重心位置；
泵车稳定性控制单元， 根据所述整机重心在泵车稳定区域的位置， 对 所述泵车进行稳定性控制。
2、 如权利要求 1所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述泵车 稳定区域包括第一稳定区域， 根据所述支腿姿态参数确定各支腿的支撑点 位置， 各支腿的支撑点顺序连接形成的第一多边形边界为所述第一稳定区 域的边界； 在所述第一稳定区域的边界以内设置第二稳定区域， 根据所述 第一稳定区域、 预设安全作业参数确定的第二多边形边界为所述第二稳定 区域的边界。
3、 如权利要求 2所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述控制 装置还包括区域调整单元， 所述区域调整单元结合所述泵送状态参数调整 所述第二稳定区域的边界。
4、 如权利要求 2或 3所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述 控制装置还包括稳定性报警单元；
当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以外， 所述泵车稳定性控 制单元发出第一稳定性报警信号， 所述稳定性报警单元进行第一稳定性报 警提示； 或者， 当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以内， 且所述 整机重心到所述第二稳定区域的边界的最小距离小于等于预定安全距离 时， 所述泵车稳定性控制单元发出第二稳定性 警信号， 所述稳定性 >¾警 单元进行第二稳定性报警提示。
5、 如权利要求 2或 3所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述 控制装置还包括状态锁定单元；
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 所述状态锁定单元发出 状态锁定控制信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置 根据该状态锁定信号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架 姿态参数。
6、 如权利要求 2或 3所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述 控制装置还包括自适应调整单元；
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 所述自适应调整单元发 出自适应调整信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置 根据该自适应调整信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数和 /或所述臂 架姿态参数， 使所述整机重心位于所述第二稳定区域以内。
7、 如权利要求 1所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述检测 装置包括用于检测所述臂架系统上的外载荷检测单元， 其设置在所述泵车 臂架上。
8、 如权利要求 1所述的泵车稳定性控制系统， 其特征在于， 所述臂架 系统的重心位置根据以下公式计算， 具体公式如下：
∑ Fiz X Fiz + OGlz χ Glz + OG2z x G2z + Mflz + K3 = 0 ∑OF. x F. + OGly x Gly + OG2y x G2y + Mfly + K2 = 0
∑ x Fix + OGlx x Glx + OG2x x G2x + Mflx + K1 = 0
'=1
Figure imgf000017_0001
其中， 上述公式中 、 Fiy、 分别表示第 i节臂架的重力在 x轴、 y 轴、 z轴的分力， OF^ OFiy、 O 分别表示第 i节臂架的重力在 X轴、 y 轴、 z 轴的分力的力臂； Glx、 Gly . G 分别表示外载荷参数确定的力在 X 轴、 y轴、 z轴的分力， OGlx、 OGly . OG 分别表示外载荷参数确定的力在 X轴、 y轴、 z轴分力的力臂； G2x、 G2y、 (^分别表示臂架连接部件和输送 管的重力在 X轴、 y轴、 z轴上的分力， Mflx、 Mfly、 /1∑分别表示泵送沖 击在 X轴、 y轴、 z轴的力矩， OG2x、 OG2y , 0(¾分别表示臂架连接部件 和输送管的重力 X轴、 y轴、 z轴上分力的力臂； Kl、 K2、 O分别表示作 用在 X轴、 y轴、 z轴上的力矩补偿值。
9、 一种泵车， 其特征在于， 具有权利要求 1至 8任一项所述的泵车稳 定性控制系统。
10、 一种泵车稳定性控制方法， 其特征在于， 包括下述步骤：
S101 ,检测泵车当前的泵送状态参数、臂架姿态参数、 支腿姿态参数、 泵车机体位置状态参数以及作用于泵车臂架系统上的外载荷参数；
5102, 根据所述泵送状态参数、 臂架姿态参数以及所述外载荷参数计 算所述臂架系统的重心位置， 根据支腿姿态参数和泵车机体位置状态参数 计算所述泵车机体的重心位置， 根据所述臂架系统的重心位置、 所述泵车 机体的重心位置计算所述泵车的整机重心位置；
5103 , 根据所述整机重心在泵车稳定区域的位置关系， 对所述泵车进 行稳定性控制。
11、 如权利要求 10所述的泵车稳定性控制方法， 其特征在于， 所述泵 车稳定区域包括第一稳定区域， 根据所述支腿姿态参数确定各支腿的支撑 点位置， 各支腿的支撑点顺序连接形成的第一多边形边界为所述第一稳定 区域的边界； 在所述第一稳定区域的边界以内设置第二稳定区域， 根据所 述第一稳定区域、 预设安全作业参数确定的第二多边形边界为所述第二稳 定区域的边界。
12、 如权利要求 11所述的泵车稳定性控制方法， 其特征在于， 所述步 骤 S103具体为：
当所述整机重心位置位于所述第二稳定区域以外， 发出第一稳定性报 警信号以进行第一稳定性报警提示； 或者， 当所述整机重心位置位于所述 第二稳定区域以内， 且所述整机重心到所述第二稳定区域边界的最小距离 小于 /等于预定安全距离时，发出第二稳定性报警信号以进行第二稳定性报 警提示。
13、 如权利要求 11所述的泵车稳定性控制方法， 其特征在于， 所述步 骤 S103具体为：
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外，发出状态锁定控制信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置根据该状态锁定信 号， 以锁定所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架姿态参数。
14、 如权利要求 11所述的泵车稳定性控制方法， 其特征在于， 所述步 骤 S103具体为：
当所述整机重心位于所述第二稳定区域以外， 发出自适应调整信号， 所述泵车的泵送状态控制装置和 /或臂架姿态控制装置根据该自适应调整 信号， 以调整所述泵车当前的泵送状态参数或 /和所述臂架姿态参数， 使所 述泵车整机重心位于所述第二稳定区域以内。
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