本发明公开了一种油缸变幅吊臂及其线速度控制方法和装置。该油缸变幅吊臂的线速度控制方法包括：检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度；获取吊臂的最大线速度；根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流；以及采用第一输出电流控制吊臂的线速度。通过本发明，能够对油缸变幅吊臂的线速度进行自动控制。
1.一种油缸变幅吊臂的线速度控制方法，其特征在于包括：检测所述吊臂的仰角、所述仰角的变化趋势和所述吊臂的长度；
根据所述吊臂的仰角、所述仰角的变化趋势、所述吊臂的长度和所述吊臂的最大线速度计算所述油缸比例阀的第一输出电流；以及采用所述第一输出电流控制所述吊臂的线速度，
根据所述吊臂的仰角和所述仰角的变化趋势计算第一时间，根据所述吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，
根据所述第一时间和所述第二时间计算第一开度系数，根据所述第一开度系数计算所述油缸的比例阀的第一输出电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间为所述油缸在比例阀的额定最大开口下完成所述吊臂1°变幅所需要的油量变化时间，所述第二时间为所述吊臂完成1°变幅所需的时间，所述第一开度系数为所述油缸的比例阀的最大开度系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一时间通过以下公式来得到：△T1=Qj+1-Qj*60/Q0
其中，△T1为所述第一时间，单位为秒，Q0为所述油缸的比例阀的额定最大开口下的通油量，单位为升/分，Qj为所述油缸在所述吊臂仰角为j度时所述油缸的充油量，单位为升，Qj+1为所述油缸在所述吊臂仰角为j度前1度时所述油缸的充油量，单位为升，其中，Q0在所述油缸为有杆腔控制通油和无杆腔控制通油时取值不同，Qj和Qj+1在所述油缸为所述有杆腔控制通油和所述无杆腔控制通油时计算方法不同。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述油缸为所述无杆腔控制通油时，采用以下公式计算所述油缸的充油量：γ=arctg(H1L1)
其中，Qj为所述油缸无杆腔在所述吊臂的仰角为j度时的充油量，单位为升，j为所述吊臂的仰角，单位为度，H1为所述油缸的下铰点距所述吊臂的后铰点的垂直距离，L1为所述油缸的下铰点距所述吊臂的后铰点的水平距离，H2为所述油缸的上铰点距所述吊臂的垂直距离，L2为所述油缸的上铰点在所述吊臂上的垂足距所述吊臂的后铰点的距离，L0为所述油缸全缩时所述油缸的全长度，R为所述油缸的缸筒内径，所述各距离、所述长度和所述内径的单位均为毫米。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述油缸为有杆腔控制通油时，采用以下公式计算所述油缸的充油量：γ=arctg(H1L1)
Q′j=π*(R-R0)*(L4-L5-L3+L0)/10其中，Q′j为所述油缸有杆腔在所述吊臂的仰角为j度时的充油量，单位为升，j为所述吊臂的仰角，单位为度，H1为所述油缸的下铰点距所述吊臂的后铰点的垂直距离，L1为所述油缸的下铰点距所述吊臂的后铰点的水平距离，H2为所述油缸的上铰点距所述吊臂的垂直距离，L2为所述油缸的上铰点在所述吊臂上的垂足距所述吊臂的后铰点的距离，L0为所述油缸全缩时所述油缸的全长度，R为所述油缸的缸筒内径，R0为所述油缸活塞杆外径，L4为所述油缸缸筒的长度，L5为所述油缸活塞缸杆端的厚度，所述各距离、所述内径、所述外径、所述各长度和所述厚度的单位均为毫米。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二时间通过以下公式来得到：3
其中，△T2为所述第二时间，单位为秒，νmax为所述吊臂的最大线速度，单位为米/秒，L为所述吊臂的长度，单位为毫米，ω为所述最大线速度对应的最大角速度，单位为弧度/秒。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一开度系数通过以下公式来得到：Kmax=△T1/△T2
其中，Kmax为所述第一开度系数，且Kmax≤1，△T1为所述第一时间，单位为秒，△T2为所述第二时间，单位为秒。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一输出电流通过以下公式来得到：Iout1=Kmax*(Imax-Imin)+Imin其中，Iout1为所述油缸的比例阀的第一输出电流，Kmax为所述第一开度系数，Imax为所述油缸的比例阀的最大控制电流，Imin为所述油缸的比例阀的最小控制电流，各电流的单位均为毫安。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述油缸的第二开度系数，其中，所述第二开度系数为用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数；
根据所述第二开度系数计算所述油缸的比例阀的第二输出电流；
当所述第一输出电流大于或等于所述第二输出电流时，采用所述第二输出电流控制所述油缸变幅吊臂的线速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二输出电流通过以下方法来得到：Iout2=Kjoystick*(Imax-Imin)+Imin其中，所述Iout2为所述油缸的比例阀的第二输出电流，所述Kjoystick为第二开度系数，所述Imax为所述油缸的比例阀的最大控制电流，所述Imin为所述油缸的比例阀的最小控制电流，所述各电流的单位均为毫安。
11.一种油缸变幅吊臂的线速度控制装置，其特征在于包括：检测模块，用于检测所述吊臂的仰角和所述仰角的变化趋势和所述吊臂的长度；
第一计算模块，用于根据所述吊臂的仰角、所述仰角的变化趋势、所述吊臂的长度和所述吊臂的最大线速度计算所述油缸比例阀的第一输出电流；以及控制模块，用于采用所述第一输出电流控制所述吊臂的线速度，所述第一计算模块包括：
第一计算子模块，用于根据所述吊臂的仰角和所述仰角的变化趋势计算第一时间，第二计算子模块，用于根据所述吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，第三计算子模块，用于根据所述第一时间和所述第二时间计算第一开度系数，第四计算子模块，用于根据所述第一开度系数计算所述油缸的比例阀的第一输出电流。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一时间为所述油缸在比例阀的额定最大开口下完成所述吊臂1°变幅所需要的油量变化时间，所述第二时间为所述吊臂完成1°变幅所需的时间，所述第一开度系数为所述油缸的比例阀的最大开度系数。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二获取模块，用于获取所述油缸的第二开度系数，其中，所述第二开度系数为用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数；
第二计算模块，用于根据所述第二开度系数计算所述油缸的比例阀的第二输出电流；
比较模块，用于比较所述第一输出电流与所述第二输出电流，所述控制模块还用于在所述第一输出电流大于或等于所述第二输出电流时，采用所述第二输出电流控制所述油缸变幅吊臂的线速度。
14.一种油缸变幅吊臂，包括权利要求11至13任一项所述的油缸变幅吊臂的线速度控制装置。
15.根据权利要求14所述的油缸变幅吊臂，其特征在于，还包括：变幅限速使能开关，其中，所述油缸变幅吊臂的线速度控制装置还用于当所述变幅限速使能开关闭合时，控制所述吊臂的线速度。
油缸变幅吊臂及其线速度控制方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及油缸变幅吊臂领域，具体而言，涉及一种油缸变幅吊臂及其线速度控制方法和装置。
背景技术
[0002] 油缸变幅吊臂装置的基本工作原理是：油缸支撑在吊臂转动铰点附近，操纵者控制油缸伸缩，实现远端吊臂头部的上下变幅运动。因为吊臂长度根据每次实际工况的需求各不相同，所以在同样的变幅伸缩量的控制下，吊臂头部的重物表现出不同的线速度。
[0003] 目前，变幅的线速度控制与吊臂的长度无关，仅与油缸变幅手柄的开度成线性关系。为实施变幅最大线速度的控制，操纵者对当前工况的变幅速度需求进行判断，然后通过显示屏或操作面板输入期望的变幅速度档位，电子集成控制装置根据变幅档位对变幅比例阀的最大开口进行限制，从而实现对变幅的最大线速度的限制。但是，在现有技术情况下，变幅比例阀的最大开口无法同时兼顾长吊臂与短吊臂工况。如果比例阀的最大电流设置的偏大，这样在长臂进行变幅操作时，吊臂远端头部重物的运动速度过快，操纵性差，有安全隐患；设置偏小，短臂时重物运动过慢，工作效率低。为解决以上矛盾，目前的技术方案是操作人员人为地输入期望的变幅档位，来调整变幅最高线速度的限制。但因为档位分段有限，且没有和臂长关联，存在控制不精细，手动修改较为繁琐的缺点。
[0004] 针对相关技术中油缸变幅吊臂的线速度无法自动控制的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种油缸变幅吊臂及其线速度控制方法和装置，以解决油缸变幅吊臂的线速度无法自动控制的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种油缸变幅吊臂的线速度控制方法。
[0007] 根据本发明的油缸变幅吊臂的线速度控制方法包括：检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度；获取吊臂的最大线速度；根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流；以及采用第一输出电流控制吊臂的线速度。
[0008] 进一步地，计算油缸比例阀的第一输出电流包括：根据吊臂的仰角和仰角的变化趋势计算第一时间，其中，第一时间为油缸在比例阀的额定最大开口下完成吊臂1°变幅所需要的油量变化时间；根据吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，其中，第二时间为吊臂完成1°变幅所需的时间；根据第一时间和第二时间计算第一开度系数，其中，第一开度系数为油缸的比例阀的最大开度系数；以及根据第一开度系数计算油缸的比例阀的第一输出电流。
[0009] 进一步地，第一时间通过以下公式来得到：
[0010] ΔT1＝|Qj+1-Qj|*60/Q0
[0011] 其中，ΔT1为第一时间，单位为秒，Q0为油缸的比例阀的额定最大开口下的通油量，单位为升/分，Qj为油缸在吊臂仰角为j度时油缸的充油量，单位为升，Qj+1为油缸在吊臂仰角为j度前1度时油缸的充油量，单位为升，其中，Q0在油缸为有杆腔控制通油和无杆腔控制通油时取值不同，Qj和Qj+1在油缸为有杆腔控制通油和无杆腔控制通油时计算方法不同。
[0012] 进一步地，在油缸为无杆腔控制通油时，采用以下公式计算油缸的充油量：
[0013] γ＝arctg(H1/L1)
[0014] β＝arctg(H2/L2)
[0015] α＝j*π/180+γ-β
[0016]
[0017] Qj＝(L3-L0)*π*R2/106
[0018] 其中，Qj为油缸无杆腔在吊臂的仰角为j度时的充油量，单位为升，j为吊臂的仰角，单位为度，H1为油缸的下铰点距吊臂后铰点的垂直距离，L1为油缸的下铰点距吊臂的后铰点的水平距离，H2为油缸的上铰点距吊臂的垂直距离，L2为油缸的上铰点在吊臂上的垂足距吊臂的后铰点的距离，L0为油缸全缩时的全长度，R为油缸的缸筒内径，以上距离、长度和内径的单位均为毫米。
[0019] 进一步地，在油缸为有杆腔控制通油时，采用以下公式计算油缸的充油量：
[0020] γ＝arctg(H1/L1)
[0021] β＝arctg(H2/L2)
[0022] α＝j*π/180+γ-β
[0023]
[0024] Q′j＝π*(R2-R02)*(L4-L5-L3+L0)/106
[0025] 其中，Q′j为油缸有杆腔在吊臂的仰角为j度时的充油量，单位均为升，j为吊臂的仰角，单位为度，H1为油缸的下铰点距吊臂的后铰点的垂直距离，L1为油缸的下铰点距吊臂的后铰点的水平距离，H2为油缸的上铰点距吊臂的垂直距离，L2为油缸的上铰点在吊臂上的垂足距吊臂的后铰点的距离，L0为油缸全缩时油缸的全长度，R为油缸的缸筒内径，R0为油缸活塞杆外径，L4为油缸缸筒的长度，L5为油缸活塞缸杆端的厚度，以上距离、内径、外径、长度和厚度的单位均为毫米。
[0026] 进一步地，第二时间通过以下公式来得到：
[0027] ω＝vmax*103/L
[0028] ΔT2＝1*π/(ω*180)
[0029] 其中，ΔT2为第二时间，单位为秒，vmax为吊臂的最大线速度，单位为米/秒，L为吊臂的长度，单位为毫米，ω为最大线速度对应的最大角速度，单位为弧度/秒。
[0030] 进一步地，第一开度系数通过以下公式来得到：
[0031] Kmax＝ΔT1/ΔT2
[0032] 其中，Kmax为第一开度系数，且Kmax≤1，ΔT1为第一时间，单位为秒，ΔT2为第二时间，单位为秒。
[0033] 进一步地，第一输出电流通过以下公式来得到：
[0034] Iout1＝Kmax*(Imax-Imin)+Imin
[0035] 其中，Iout1为油缸的比例阀的第一输出电流，Kmax为第一开度系数，Imax为油缸的比例阀的最大控制电流，Imin为述油缸的比例阀的最小控制电流，各电流的单位均为毫安。
[0036] 进一步地，根据本发明的油缸变幅吊臂的线速度控制方法还包括：获取油缸的第二开度系数，其中，第二开度系数为用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数；根据第二开度系数计算油缸的比例阀的第二输出电流；比较第一输出电流与第二输出电流；以及当第一输出电流大于或等于第二输出电流时，采用第二输出电流控制油缸变幅吊臂的线速度。
[0037] 进一步地，第二输出电流通过以下方法来得到：
[0038] Iout2＝Kjoystick*(Imax-Imin)+Imin
[0039] 其中，Iout2为油缸的比例阀的第二输出电流，Kjoystick为第二开度系数，Imax为油缸的比例阀的最大控制电流，Imin为油缸的比例阀的最小控制电流，以上电流的单位均为毫安。
[0040] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种油缸变幅吊臂的线速度控制装置。
[0041] 根据本发明的油缸变幅吊臂的线速度控制装置包括：检测模块，用于检测吊臂的仰角和仰角的变化趋势和吊臂的长度；第一获取模块，用于获取吊臂的最大线速度；第一计算模块，用于根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流；以及控制模块，用于采用第一输出电流控制吊臂的线速度。
[0042] 进一步地，第一计算模块包括：第一计算子模块，用于根据吊臂的仰角和仰角的变化趋势计算第一时间，其中，第一时间为油缸在比例阀的额定最大开口下完成吊臂1°变幅所需要的油量变化时间；第二计算子模块，用于根据吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，其中，第二时间为吊臂完成1°变幅所需的时间；第三计算子模块，用于根据第一时间和第二时间计算第一开度系数，其中，第一开度系数为油缸的比例阀的最大开度系数；以及第四计算子模块，用于根据第一开度系数计算油缸的比例阀的第一输出电流。
[0043] 进一步地，根据本发明的油缸变幅吊臂的线速度控制装置还包括：第二获取模块，用于获取油缸的第二开度系数，第二开度系数为用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数；第二计算模块，用于根据第二开度系数计算油缸的比例阀的第二输出电流；以及比较模块，用于比较第一输出电流与第二输出电流，控制模块还用于：在第一输出电流大于或等于第二输出电流时，采用第二输出电流控制油缸变幅吊臂的线速度。
[0044] 根据本发明的另一方面，还提供了一种油缸变幅吊臂，包括上文的油缸变幅吊臂的线速度控制装置。
[0045] 进一步地，还包括变幅限速使能开关，其中，油缸变幅吊臂的线速度控制装置还用于当变幅限速使能开关闭合时，控制吊臂的线速度。
[0046] 通过本发明，采用包括以下步骤的油缸变幅吊臂的线速度控制方法：检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度；获取吊臂的最大线速度；根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流；以及采用第一输出电流控制吊臂的线速度，在控制吊臂线速度时实时检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度，根据检测结果计算油缸比例阀的输出电流，进而采用该输出电流控制吊臂的线速度，解决了油缸变幅吊臂的线速度无法自动控制的问题，进而在控制油缸变幅吊臂的线速度时，达到了能够自动控制的效果。
附图说明
[0047] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0048] 图1是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的控制流程图；
[0049] 图2是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制装置的框图；
[0050] 图3是根据本发明第二实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制装置的框图；
[0051] 图4是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制方法的流程图；
[0052] 图5是根据本发明的油缸变幅吊臂的结构示意图；以及
[0053] 图6是根据本发明第二实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制方法的流程图。
具体实施方式
[0054] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0055] 本发明提供一种油缸变幅吊臂，对该油缸变幅吊臂的具体描述如下：
[0056] 该油缸变幅吊臂包括一种油缸变幅吊臂的线速度控制装置。
[0057] 优选地，该油缸变幅吊臂还包括变幅限速使能开关，其中，油缸变幅吊臂的线速度控制装置还用于当变幅限速使能开关闭合时，控制吊臂的线速度。
[0058] 在该实施例中，油缸变幅吊臂增设了一种线速度控制装置，优选地，还增设了变幅限速使能开关，当变幅限速使能开关闭合时，线速度控制装置对吊臂的线速度进行控制；当变幅限速使能开关断开时，采用传统的控制方式控制吊臂的线速度。
[0059] 图1是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的控制流程图。如图1所示，该控制流程包括以下步骤：
[0060] 步骤S102，判断变幅限速使能开关是否有效，当变幅限速使能开关有效时，执行步骤S104，当设置变幅限速使能开关无效时，执行步骤S106。
[0061] 步骤S104，油缸变幅吊臂的线速度控制装置控制吊臂的线速度。
[0062] 步骤S106，用户使用变幅速度档位控制吊臂的线速度。
[0063] 在该实施例中，通过设置油缸变幅吊臂的线速度控制装置，针对原有的吊臂线速度控制方法的不足，增设了另外的线速度控制装置。为适用于不同用户的操作习惯，吊臂的线速度仍可以采用变幅速度档位控制，通过增设变幅限速使能开关切换两种控制方式。可选地，该开关设置为常闭，即油缸变幅吊臂默认采用线速度控制装置控制线速度，在变幅限速使能开关无效时，即变幅限速使能开关断开时，吊臂的线速度仍然受人工选择控制，即操纵者对当前工况的变幅速度需求进行判断，然后通过显示屏或操作面板输入期望的变幅速度档位，根据变幅档位对变幅比例阀的最大电流进行限制，进而控制油缸变幅吊臂的最大线速度。
[0064] 有关上文的油缸变幅吊臂的线速度控制装置，具体阐述如下：
[0065] 图2是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制装置的框图，如图2所示，该油缸变幅吊臂的线速度控制装置包括：检测模块10，用于检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度，可选地，在油缸变幅吊臂上安装角度传感器和长度传感器，检测模块10通过检测各传感器的输出检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度；第一获取模块20，用于获取吊臂的最大线速度，出于安全考虑设定最大线速度，该最大线速度可以由操作人员根据实际工况设定，也可以根据油缸变幅吊臂本身特点设定；第一计算模块30，用于根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流；以及控制模块40，用于采用第一输出电流控制吊臂的线速度。
[0066] 在该实施例中，将吊臂的线速度与其长度和角度相关联，能有效限制不同臂长情况下吊臂在变幅作业过程中重物的线速度，提高变幅的操控性和安全性。首先通过设置检测模块10实时检测吊臂的长度和吊臂的仰角以及仰角变化趋势，然后通过设置第一获取模块20获取油缸变幅吊臂的最大线速度，进一步，将检测模块10的检测结果和第一获取模块20获取的结果输送至第一计算模块30，计算出油缸比例阀的第一输出电流，最后控制模块40采用此输出电流控制吊臂的线速度。
[0067] 采用该实施例，比例阀的最大开口与吊臂长度和角度相关联，实现无极动态可调，兼顾了吊臂的长臂工况与短臂工况，同时自动保证了长臂和短臂变幅时吊臂远端头部重物的运动高速平稳，具体的计算控制过程通过第一计算模块30自动完成，控制精细，能够对油缸变幅吊臂的线速度进行准确的自动控制。
[0068] 其中，第一计算模块30包括：第一计算子模块，用于根据吊臂的仰角和仰角的变化趋势计算第一时间，该第一时间为油缸在比例阀的额定最大开口下完成吊臂1°变幅所需要的油量变化时间；第二计算子模块，用于根据吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，该第二时间为吊臂完成1°变幅所需的时间；第三计算子模块，用于根据上述第一时间和上述第二时间计算第一开度系数，其中，第一开度系数为油缸的比例阀的最大开度系数；以及第四计算子模块，用于根据第一开度系数计算油缸的比例阀的第一输出电流。各计算子模块采用的计算公式在下文对应的计算方法中进行详细的描述。
[0069] 图3是根据本发明第二实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制装置的框图，如图3所示，本发明的油缸变幅吊臂的线速度控制装置包括图2所示实施例的模块，还包括：第二获取模块50，用于获取油缸的第二开度系数，该第二开度系数为用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数；第二计算模块60，用于根据第二开度系数计算油缸的比例阀的第二输出电流；以及比较模块70，用于比较第一输出电流与第二输出电流，其中，控制模块40还用于：在第一输出电流大于或等于第二输出电流时，采用第二输出电流控制油缸变幅吊臂的线速度。第二计算模块采用的计算公式在下文对应的计算方法中进行详细的描述。
[0070] 在该实施例中，油缸变幅吊臂的线速度控制装置还用于获取用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀的开度系数，并且将用户输入的比例阀的开度系数对应的比例阀输出电流与计算出的比例阀输出电流相比较，当前者小于后者时，采用前者控制吊臂的线速度。采用该控制装置的油缸变幅吊臂，不单纯根据臂长、吊臂角度以及最大线速度控制吊臂，而且考虑了用户输入的比例阀的开度系数控制吊臂，使得对吊臂的控制更加灵活和安全。
[0071] 油缸变幅吊臂的线速度控制方法具体阐述如下：
[0072] 图4是根据本发明第一实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：
[0073] 步骤S201，检测吊臂的仰角、仰角的变化趋势和吊臂的长度。
[0074] 为了将吊臂的线速度与吊臂的仰角、仰角的变化趋势以及吊臂的长度变化相关联，本方法首先需要实时获取吊臂的当前仰角和当前长度以及仰角的变化趋势，该步骤通过油缸变幅吊臂的线速度控制装置中的检测模块得到。
[0075] 步骤S202，获取吊臂的最大线速度。
[0076] 为了得到油缸比例阀的最大开口系数，本方法还需要获取吊臂的最大线速度，该最大线速度可以由操作人员根据实际工况设定，也可以根据油缸变幅吊臂本身特点设定，该步骤通过油缸变幅吊臂的线速度控制装置中的第一获取模块得到。
[0077] 步骤S203，根据吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流。
[0078] 吊臂的线速度受比例阀输出电流的控制，因此，将比例阀输出电流与吊臂的仰角、仰角的变化趋势、吊臂的长度和吊臂的最大线速度相关联，使得吊臂的线速度的控制与吊臂的实时工况得到关联，该步骤通过油缸变幅吊臂的线速度控制装置中的第一计算模块得到。
[0079] 步骤S204，采用第一输出电流控制吊臂的线速度。
[0080] 该步骤通过油缸变幅吊臂的线速度控制装置中的控制模块得到。
[0081] 采用该实施例，比例阀的最大开口与吊臂长度和角度相关联，实现无极动态可调，兼顾了吊臂的长臂工况与短臂工况，同时自动保证了长臂和短臂变幅时吊臂远端头部重物的运动高速平稳，具体的计算控制过程通过第一计算模块30自动完成，控制精细，能够对油缸变幅吊臂的线速度进行准确的自动控制。
[0082] 在计算油缸比例阀的第一输出电流时，可以采用如下的计算步骤：根据吊臂的仰角和仰角的变化趋势计算第一时间，其中，第一时间为油缸在比例阀的额定最大开口下完成吊臂1°变幅所需要的油量变化时间；根据吊臂的长度和最大线速度计算第二时间，其中，第二时间为吊臂完成1°变幅所需的时间；根据第一时间和第二时间计算第一开度系数，其中，第一开度系数为油缸的比例阀的最大开度系数；以及根据第一开度系数计算油缸的比例阀的第一输出电流。
[0083] 油缸在比例阀的额定最大开口下完成吊臂1°变幅所需要的油量变化时间，即第一时间能够通过以下公式来得到：
[0084] ΔT1＝|Qj+1-Qj|*60/Q0
[0085] 其中，ΔT1为第一时间，单位为秒，Q0为油缸的比例阀的额定最大开口下的通油量，单位为升/分，Qj为油缸在吊臂仰角为j度时油缸的充油量，单位为升，Qj+1为油缸在吊臂仰角为j度前1度时油缸的充油量，单位为升，具体地，当吊臂仰角逐渐增大时，Qj+1为j+1度时油缸的充油量，当吊臂仰角逐渐减小时，Qj+1为j-1度时油缸的充油量，其中，引起仰角的变化的因素包括两种，一种是变幅装置的无杆腔油量变化，另一种是变幅装置的有杆腔油量变化，不同因素时所述Qj、所述Qj+1、所述Q0的对应取值要成组变化，具体地，Q0在油缸为有杆腔控制通油和无杆腔控制通油时取值不同，Qj和Qj+1在油缸为有杆腔控制通油和无杆腔控制通油时计算方法不同。
[0086] 在计算油缸的充油量时，油缸在吊臂仰角不同角度时对应不同的充油量，该充油量能够通过油缸变幅装置的结构参数以及吊臂的仰角确定，因此，在计算油缸的充油量时，可以在控制过程中根据当前角度直接计算，也可以将吊臂在0°-90°内变幅时对应每个整数角度的变幅油缸所需的充油量计算出来制成相应的表格，然后根据当前角度通过查表的方式获得该角度下油缸的充油量。
[0087] 从实际工况出发，引起仰角的变化的因素包括两种，一种是变幅装置的无杆腔油量变化，另一种是变幅装置的有杆腔油量变化。图5是根据本发明的油缸变幅吊臂的结构示意图，如图5所示，j为吊臂的仰角，单位为度，H1为油缸的下铰点距吊臂后铰点的垂直距离，L1为油缸的下铰点距吊臂的后铰点的水平距离，H2为油缸的上铰点距吊臂的垂直距离，L2为油缸的上铰点在吊臂上的垂足距吊臂的后铰点的距离，L0为油缸全缩时的全长度，R为油缸的缸筒内径，R0为油缸活塞杆外径，L4为油缸缸筒的长度，L5为油缸活塞缸杆端的厚度，以上距离、内径、外径、长度和厚度的单位均为毫米。
[0088] 如果引起仰角的变化的因素是变幅装置的无杆腔油量变化，采用以下公式计算油缸的充油量：
[0089] γ＝arctg(H1/L1)
[0090] β＝arctg(H2/L2)
[0091] α＝j*π/180+γ-β
[0092]
[0093] Qj＝(L3-L0)*π*R2/106
[0094] 其中，Qj为油缸无杆腔在吊臂的仰角为j度时的充油量，单位为升。同理，在计算吊臂仰角为j度、j-1度和j+1度时油缸的充油量均采用以上公式，相应将j替换为j-1和j+1。
[0095] 如果引起仰角的变化的因素是变幅装置的有杆腔油量变化，采用以下公式计算油缸的充油量：
[0096] Q′j＝π*(R2-R02)*(L4-L5-L3+L0)/106
[0097] 其中，Q′j为油缸有杆腔在吊臂的仰角为j度时的充油量，单位均为升。
[0098] 在本实施例中，油缸充油量的计算利用了吊臂和油缸的几何关系，采用不同的几何关系计算公式相应不同，此处不做过多列举。
[0099] 根据吊臂的当前长度和获取的最大线速度，能够计算得到吊臂处于当前长度时的最大角速度，进而计算吊臂完成1°变幅所需的时间，即第二时间如下：
[0100] ω＝vmax*103/L
[0101] ΔT2＝1*π/(ω*180)
[0102] 其中，ΔT2为第二时间，单位为秒，vmax为吊臂的最大线速度，单位为米/秒，L为吊臂的长度，单位为毫米，ω为最大线速度对应的最大角速度，单位为弧度/秒。
[0103] 根据第一时间和第二时间，进一步计算油缸比例阀的第一开度系数如下：
[0104] Kmax＝ΔT1/ΔT2
[0105] 其中，Kmax为第一开度系数，且Kmax≤1，ΔT1为第一时间，单位为秒，ΔT2为第二时间，单位为秒。
[0106] 得到油缸比例阀的第一开度系数，第一输出电流通过以下公式来得到：
[0107] Iout1＝Kmax*(Imax-Imin)+Imin
[0108] 其中，Iout1为油缸的比例阀的第一输出电流，Kmax为第一开度系数，Imax为油缸的比例阀的最大控制电流，Imin为述油缸的比例阀的最小控制电流，各电流的单位均为毫安。
[0109] 在该实施例中，基于吊臂的最大线速度计算油缸比例阀的最大开度系数，并且在方法中将吊臂的实时长度和角度作为重要计算参数，使得吊臂的线速度与吊臂的长度、角度相关联。在控制吊臂的线速度时，考虑实际工况中吊臂的长度和角度，提高了变幅的操控性和安全性，能够对油缸变幅吊臂的线速度进行准确的自动控制。
[0110] 图6是根据本发明第二实施例的油缸变幅吊臂的线速度控制方法的流程图。如图6所示，该方法包括以下步骤：
[0111] 步骤S302，检测吊臂的长度、仰角、仰角的变化趋势，获取吊臂的最大线速度以及油缸变幅手柄开度输入。
[0112] 步骤S304，判断变幅限速使能开关的有效性，当变幅限速使能开关有效时，执行步骤S308，否则执行步骤S306。
[0113] 步骤S306，通过现有技术方案控制吊臂的线速度。
[0114] 该现有技术方案为：用户对当前工况的变幅速度需求进行判断，然后通过显示屏或操作面板输入期望的变幅速度档位，根据变幅档位对变幅比例阀的最大开口进行限制，从而实现对变幅的最大线速度的限制。
[0115] 步骤S308，通过吊臂的长度、角度、仰角的变化趋势和最大线速度计算油缸比例阀的第一输出电流。
[0116] 该计算的具体步骤与上文中计算第一输出电流的计算方法相同，此处不再重复说明。
[0117] 步骤S310，通过油缸变幅手柄开度输入计算比例阀的第二输出电流。
[0118] 第二输出电流通过以下方法来得到：
[0119] Iout2＝Kjoystick*(Imax-Imin)+Imin
[0120] 其中，Iout2为利用油缸变幅手柄开度输入计算所得的比例阀的输出电流，Kjoystick为油缸变幅手柄开度输入，Imax为油缸的比例阀的最大控制电流，Imin为油缸的比例阀的最小控制电流，以上电流的单位均为毫安。
[0121] 步骤S312，比较第一输出电流是否大于或等于第二输出电流，在第一输出电流大于或等于第二输出电流时，执行步骤S314，否则执行步骤S316。
[0122] 步骤S314，采用第二输出电流控制油缸变幅吊臂的线速度。
[0123] 步骤S316，采用第一输出电流控制油缸变幅吊臂的线速度。
[0124] 在该实施例中，首先判断变幅限速使能开关的有效性，当变幅限速使能开关无效时，采用现有的控制方法控制吊臂的线速度，这样设置的目的是针对某些实际工况中，吊臂的长度固定或者已经确定安全准确的吊臂线速度，在此情况下，采用传统的控制方法更直接。
[0125] 同时，在该实施例中，不直接采用比例阀的最大开度系数控制吊臂的线速度，而是将用户通过油缸变幅手柄输入的比例阀开度系数对应的第二输出电流与计算所得的第一输出电流相比较，当前者较小时，采用前者控制吊臂的线速度更安全，更简洁，因此，通过增加比较环节，使得吊臂的线速度控制既能通过操作员来控制，又能自动控制，控制方法更加灵活。
[0126] 从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：能有效限制不同臂长情况下吊臂在变幅作业过程中重物的最高线速度，提高变幅的操控性和安全性，在控制油缸变幅吊臂的线速度时，能够进行自动控制。
[0127] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
