一种具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案

摘要

本发明公开了一种具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，包括：A、当需要刹车时，液压控制系统打开低压油路端电控开关阀，同时以反馈方式控制电比例溢流阀电流大小，使系统达到设定的低压以实现刹车，自适应控制器是基于对前一次夯击刹车效果的判定结果来调整下次刹车的提前制动点以及制动压力大小，实现自适应控制；B、当需要释放刹车时，液压控制系统打开刹车液压系统电控总阀，通过设定为高压的溢流阀使整个油路达到高压，刹车完全释放。本发明中液压控制系统以闭环控制的方式对电比例溢流阀进行控制，对由于温度变化以及元器件差异所产生的液压系统误差也有很好的补偿作用，智能化程度高，具有通用性，操作简便舒适。

说明书

技术领域

本发明涉及一种刹车控制方案，尤其涉及一种应用于强夯机自由落钩卷扬的具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案。

背景技术

目前市场上常见的强夯机在夯锤下落过程中普遍采用的方式有脱钩式和自由落钩式两种，其中脱钩式是在下落过程中夯锤通过脱钩装置脱离挂钩后单独下落，该方式相对简单，夯击能利用率高，但是由于需要重复挂钩，需要配备较多的操作人员，过多依靠人力导致整个夯击作业的工作效率降低。较为先进的是一种所谓的自由落钩的方式，即下落过程中夯锤不与挂钩脱离而是带动整个钢丝绳及卷扬机构一起运动，该方式在夯锤落地后能在较短的时间内提起进行下一次夯击，大大提高了夯击作业的工作效率，同时降低了操作人员的配备数量。但是该方式在实际操作中对于控制系统，特别是卷扬刹车的控制系统要求较高：过早制动存在发生空中制动、机毁人亡的重大隐患，过晚制动则存在钢丝绳多放、卷扬乱绳的问题。目前常采用的控制方式有三种：（1）操作人员基于夯锤高度手动控制刹车；（2）生产厂家固定刹车点及制动压力；（3）基于开环方式的电子控制技术。第一种方式过于依赖操作人员个人判断，控制的稳定性不强，操作的重复性不高；第二种方案需要厂家针对每台设备进行单独标定，不仅工作量大而且控制方式不具通用性，用法单一；第三种方案基于电子控制技术，通过计算夯锤下落高度适时地发出刹车控制信号，该方案具有较高的通用性，能够针对不同夯击高度、不同夯锤重量做出调整，但是针对温度变化以及元器件差异所导致的液压误差不能提供有针对性的补偿措施。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，不需要太多人力，控制稳定性好，操作可重复性高，有效地补偿了由于温度变化及元器件差异所导致的液压系统误差，具有通用性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，包括：

A、当需要刹车时，液压控制系统打开低压油路端电控开关阀，同时以反馈方式控制电比例溢流阀电流大小，使系统达到设定的低压以实现刹车；自适应控制器基于对前一次夯击刹车效果的判定结果来调整下次刹车的提前制动点以及制动压力大小，实现自适应控制；

B、当需要释放刹车时，液压控制系统打开刹车液压系统电控总阀，通过设定为高压的溢流阀使整个油路达到高压，刹车完全释放。

上述具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，所述自适应反馈方式具体包括：

通过分析卷扬角度编码器数值寻找到预计的夯锤接触地面的那一刻，根据该时刻刹车系统压力来判定提前制动的距离是否适合：未达到刹车压力设定值则加大提前量，过早达到压力设定值则降低提前量；以及，

根据卷扬多出绳的长度来判定刹车压力设定值的大小：出绳量过多则减少刹车压力设定值以提高刹车力，出绳量过少则增加刹车压力设定值以减小刹车力。

上述具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，在所述自适应反馈方式中，所述实际压力由压力传感器经数字滤波反馈后得到，其与所述刹车压力设定值的差值经过PID算法后输出，用来控制电流调节电比例溢流阀开度。

上述具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，所述刹车压力设定值由自适应控制器给出。

上述具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案，其中，实现该方案的设备包括一个液压控制系统，所述液压控制系统采用高压油路和低压油路两级压力油路，所述高压油路压力由溢流阀控制，所述低压油路压力由电比例溢流阀控制，所述电比例溢流阀前设有电控开关阀用来控制油路切换，所述液压控制系统中还设有电控总阀，用来打开或者关闭液压刹车控制系统，所述液压刹车控制系统还包括设在液压刹车油路中的压力传感器，所述电控开关阀与所述电比例溢流阀串联后分别与所述电控总阀、所述溢流阀并联，之后再与所述压力传感器串联。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明中液压控制系统以闭环控制的方式对电比例溢流阀进行控制，不仅提高了液压系统的响应时间，而且对由于温度变化以及元器件差异所产生的液压系统误差也有很好的补偿作用；

（2）本发明中所提出的自适应控制方式能够在较短的时间内对极端环境下的强夯机做出自适应调整，智能化程度高，具有通用性，操作简便舒适。

附图说明

图1是本发明具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案的自适应反馈方式示意图；

图2是本发明具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案的液压控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

本发明具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案包括：A、当需要刹车时，液压控制系统打开低压油路端电控开关阀，同时以反馈方式控制电比例溢流阀电流大小，使系统达到设定的低压以实现刹车，其中，自适应控制器基于对前一次夯击刹车效果的判定结果来调整下次刹车的提前制动点以及制动压力大小，实现自适应控制；B、当需要释放刹车时，液压控制系统打开刹车液压系统电控总阀，通过设定为高压的溢流阀使整个油路达到高压，刹车完全释放。请参看图1所示，自适应反馈方式具体包括：通过分析卷扬角度编码器数值寻找到预计的夯锤接触地面的那一刻，根据该时刻刹车系统压力来判定提前制动的距离是否适合：未达到刹车压力设定值则加大提前量，过早达到压力设定值则降低提前量；根据卷扬多出绳的长度来判定刹车压力设定值的大小：出绳量过多则减少刹车压力设定值以提高刹车力，出绳量过少则增加刹车压力设定值以减小刹车力，整个过程由一控制器控制。实际压力由压力传感器经数字滤波（DF）反馈后得到，其与刹车压力设定值的差值经过PID算法后输出，用来控制电流调节电比例溢流阀开度。

进一步地，实现该方案的设备具体包括一个液压控制系统，结构示意图如图2所示，液压控制系统采用高压油路和低压油路两级压力油路，高压油路主要用于释放刹车过程，其压力由溢流阀2控制，低压油路主要用于刹车过程，其压力由电比例溢流阀4控制，电比例溢流阀4前设有电控开关阀3用来控制油路切换，液压控制系统中还设有电控总阀1，用来打开或者关闭液压刹车控制系统，液压刹车控制系统还包括设在液压刹车油路中的压力传感器5，电控开关阀3与电比例溢流阀4串联后分别与电控总阀1、溢流阀2并联，之后再与压力传感器5串联。

综上所述，本发明具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案以闭环控制的方式对系统压力进行调节，有效地补偿了由于温度变化及元器件差异所导致的液压系统误差，控制稳定性好，操作可重复性高，具有通用性。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该具有自适应功能的反馈补偿式刹车控制方案进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。