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原文传递一种挖掘机的电控系统及正流量系统挖掘机

专利名称：	一种挖掘机的电控系统及正流量系统挖掘机
摘要：	本发明提供一种挖掘机的电控系统，包括控制器总成，倾角传感器装置，控制阀装置：所述控制器总成还包括铲斗轨迹自动控制装置，铲斗轨迹自动控制装置与所述挖掘机手柄连接，所述铲斗轨迹自动控制装置来实现挖掘机铲斗轨迹的直线轨迹自动控制。本发明的挖掘机电控系统，根据动臂、斗杆的姿态角速率满足的定量关系，将直线挖掘铲斗轨迹控制转化为工作装置姿态角速率的匹配控制，在省去轨迹规划和轨迹到姿态角度的逆运算等复杂计算的同时也提高了控制的频带和响应速度，且便于加工、成本低，有利于实现批量化生产。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
发明人：	李佳;王东辉;武晓光;刘涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910674734.0
公开号：	CN110409546A
代理机构：	北京清大紫荆知识产权代理有限公司
代理人：	张卓
分类号：	E02F9/20(2006.01);E;E02;E02F;E02F9
申请人地址：	710076 陕西省西安市雁塔区锦业路129号
主权项：	1.一种挖掘机的电控系统，其特征在于，包括控制器总成，倾角传感器装置，控制阀装置；其中，所述控制器总成与所述倾角传感器装置连接，接收来自所述倾角传感器的信号；所述控制器总成与挖掘机手柄相连接，接收来自挖掘机手柄位移量信号，以确定挖掘机斗杆的控制阀阀芯的位移量，从而控制挖掘机斗杆移动；所述控制器总成与所述控制阀连接，用于向所述控制阀发送控制信号，以控制所述控制阀控制所述挖掘机的铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸移动；还包括位移传感器，所述位移传感器与所述控制阀装置和所述控制器总成连接，所述位移传感器监控所述控制阀系统的主阀芯的位移，并将位移信号反馈给所述控制器总成；所述控制器总成还包括铲斗轨迹自动控制装置，铲斗轨迹自动控制装置与所述挖掘机手柄连接，所述铲斗轨迹自动控制装置能够根据挖掘机的动臂和斗杆的姿态角速率的定量关系，以及所述挖掘机手柄的位移量信号来实现挖掘机铲斗轨迹的直线轨迹自动控制。 2.如权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述铲斗轨迹自动控制装置包括：定量关系确定单元，用于根据根据挖掘机铲斗位置和挖掘机铲斗轨迹来确定挖掘机的动臂和斗杆的姿态角速率之间的定量关系；斗杆控制单元，根据挖掘机操纵手柄的位移量，确定所述斗杆的控制阀阀芯的位移量，控制所述斗杆移动；动臂姿态角速率确定单元，用于确定所述斗杆的姿态角速率，根据定量关系确定单元确定的所述定量关系，确定所述动臂的姿态角速率；动臂前馈控制单元，根据动臂姿态角速率确定单元确定的所述动臂的姿态角速率，确定所述动臂的控制阀阀芯位移的前馈控制量；动臂反馈控制单元，用于接收动臂姿态传感器反馈的动臂姿态角速率，根据动臂姿态角速率确定单元中确定的动臂姿态角速率和动臂姿态传感器反馈的动臂姿态角速率之间的差值，确定所述动臂的控制阀阀芯位移的反馈控制量；动臂控制单元，根据所述动臂的控制阀阀芯位移的前馈控制量和反馈控制量，确定所述动臂控制阀的阀芯位移控制量，控制所述动臂移动。 3.如权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述倾角传感器装置进一步包括：铲斗姿态传感器，用于检测以铲斗绕斗杆的轴中心为坐标原点的坐标系中的铲斗姿态；斗杆姿态传感器，用于检测以斗杆绕动臂的转轴中心为坐标原点的坐标系中的斗杆姿态；动臂姿态传感器，用于检测以动臂绕车体的转轴中心为坐标原点的坐标系中的动臂姿态；所述铲斗姿态传感器、斗杆姿态传感器、动臂姿态传感器分别与所述铲斗轨迹自动控制装置连接，用于将各自检测的独立坐标信号反馈给所述铲斗轨迹自动控制装置。 4.如权利要求3所述的电控系统，其特征在于，所述铲斗轨迹自动控制装置包括坐标转换单元，所述坐标转换单元将所述铲斗姿态传感器、斗杆姿态传感器、动臂姿态传感器各自的坐标系实时信号转换为以挖掘机车体回转中心为坐标原点的坐标系O0x0y0z0中的坐标信号。 5.如权利要求4所述的电控系统，其特征在于，所述铲斗轨迹自动控制装置进一步包括姿态角速率换算单元，所述姿态角速率换算单元根据坐标转换单元转换的铲斗的齿间中心的初始位置和实时位置，来确定挖掘机的动臂和斗杆的姿态角速率之间的定量关系。 6.如权利要求5所述的电控系统，其特征在于，通过使铲斗的齿间中心在O0x0y0z0坐标系中的实时位置的代价函数h(xp0,zp0)＝\|zp0-tanμ·xp0+tanμ·ap0-cp0\|＝0来确定挖掘机的动臂和斗杆的姿态角速率之间的定量关系，其中，μ为挖掘机铲斗的直线挖掘轨迹与O0x0y0z0中x0轴的夹角，所述x0轴与所述挖掘机的上车体的水平指向相同；(ap0,bp0,cp0)为铲斗齿间中心在所述O0x0y0z0坐标系中初始位置。 7.如权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述控制阀装置包括1级DDV阀和2级多路主控阀。 8.如权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述铲斗轨迹自动控制装置包括前馈控制单元，所述前馈控制单元与所述动臂的控制阀连接，利用神经网络算法对挖掘机动臂的控制阀阀芯位移进行前馈控制。 9.如权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述铲斗轨迹自动控制装置包括反馈控制单元，所述反馈控制单元与所述动臂的控制阀连接，利用比例积分算法对挖掘机动臂的控制阀阀芯位移的进行反馈控制。 10.一种正流量系统挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的电控系统。
所属类别：	发明专利