高空作业车工作平台速度处理对策研究

高空作业车工作平台速度处理对策研究

任远帆

徐州徐工随车起重机有限公司

摘要：目前，高空作业车辆的使用范围很广，是当今社会和工业生产中较为普遍的一种机械。目前我国的高空作业车辆的控制系统，其主要的驱动元件是机械液压，其运动的速度和精度完全依赖于操作者的经验和技术，这主要是因为国外的几家公司对核心技术的垄断。高空作业车辆的智能化控制系统，可以最大限度地降低工作人员的参与，使其在安全和工作中的舒适度得到提高。这就是对高空作业车辆的控制系统进行研究的原因。

关键词：高空作业车；工作平台速度；处理对策

引言

作为一种工程机械设备，在船舶、建筑、市政建设、消防以及港口等各个行业中，高空作业车都有着广泛的应用。近年来，随着市场需求的逐渐增加，国内外相关企业对于该领域的研究进一步加强，特别是针对高空作业车的核心部件——控制器研发方面。现阶段，在国内的相关产品中，控制系统主要是以机械液压为主，操作员的经验决定了工作臂的动作，但在智能控制系统方面，国外几乎垄断了所有的核心技术。高空作业车智能控制系统可以最大程度上减少人的参与并确保工作平台相对平缓地运行在可靠的作业范围从而使得高空作业人员在安全性和舒适性方面得到了保障。

1速度处理方法

1.1行程末端的速度处理

针对起重机工作臂在运转时的工作需要，在工作臂进行起伏、伸缩和回转时，应当设置一定的约束工作范围，从而使其形成端。为了保证工作平台的顺利运转，在工作结束之前，智能控制系统必须要做好减速工作，这样会影响到工作人员的安全和工作舒适性。

要实现终端速度控制，必须先确定机器人手臂的最大运动范围，也就是限制区域，然后在工作区域内设定一个正常的工作区域，如果超过这个极限，就会减速，以确保机器人和工作平台在靠近限制区域边缘时，保持低速，以减少惯性。

它包括工作区和限制区的划分，这两个区域都是在三维空间内进行的，它的末端速度控制可以分解为工作臂，进行起伏运动、伸缩运动和旋转运动，在起伏运动中，起伏运动的最大角和最小角都要被画出来，并且标出了正常工作段的角范围，用θ min、θ max、θ a、θ b表示。同时，在工作臂的伸缩动作中，也要确定伸缩动作的范围，设置最大、最小限度。其中，当工作臂进行旋转时，所采用的计算方法与进行伸缩、上下移动时的计算方法是一致的。

1.2圆周率处理

在机械臂和工作平台的运行中，其线速度不但取决于操纵杆所输出的数值，而且还与工作臂的工作状态（也就是伸长率和工作半径）有关，因此，要使工作台的工作速度尽量平稳，必须对操纵杆所发出的信号进行平滑处理。

1.3匀速过程速度处理

在得到有效转速输入后，可以根据输入的数据来确定当前的系统工作状况，然后使用 PD算法对整个系统进行速度的控制。PD控制是一种较为传统的控制算法，它具有结构简单、稳定性好、工作可靠、易于调节等优点，在实际应用中得到了广泛的应用。PD控制系统由比例、积分、差分三部分组成.在不能准确测量被控物体的姿态或测量数据时，采用该方法可以在作业现场进行调试，而且可以在某种程度上将所获得的经验参数用作算法的相关数据。

1.4加减速过程速度处理

高空作业车在工作的时候，不可避免的会出现加速和减速的情况，之前已经说过，能否正确的控制好车速和减速的速度，对于工作车辆的安全和舒适性有很大的影响。

在工作臂和起始转速 HO要向目标转速 G转变时，应当采用台阶式改变，每次输出的增加值可以被设置成 step变量，直到到达目标转速 G。另外， step的值要按照循环台阶的大小来设置，如果台阶的周期较长，则要选择最大值，以节省变化时间。

2计算结果的分析

本文对一种高空作业车辆侧面区域的设计车速进行了测试，对测试数据进行了分析，得出结论：在3-6米范围内，该平台在进行了圆周率处理后的匀速移动，采用 PD控制，表明 PD控制效果良好，不存在超调和静态误差，从某种意义上说明了计算的正确性。在6~8米范围内，平台会进行加速，采用线性缓冲法，这样可以最大限度地降低平台的震动，使得操作人员发生危险的的概率可以有效的降低，并在此期间，平台会逐渐地达到预定的速度范围。在9.5~11.5米的工作半径内，平台会开始减速，并采用直线减速器，将平台的速度降至理想的转速，这样可以最大限度地减少因平台的减速而造成的危险。

从计算仿真的结果来看，工作平台是相当稳定的，可以让工作人员保持在一个相对平稳的位置，不会出现明显的晃动，而且还可以提高工作人员的舒适度。

3高空作业车工作平台速度处理对策

3.1加强智能化系统在速度控制中的应用

上文已经介绍了一种可以提高工作人员在操作中的舒适度和安全性的方法，这对于增强国内的设备的性能，将其推广到更广的范围是十分重要的。在具体的工艺执行中，要加强与大学、科研机构的协作，使各种控制系统在设备上的应用。

3.2搜集相关设备运行数据

不同的设备，因为工作环境和生产环境的不同，会产生不同的振动和转速，这些都会影响到设备的运行，所以，为了提高智能控制系统的工作效率，需要大量的收集各种设备的工作参数。分析造成这种差异的原因，并将其纳入到控制系统的算法中，经过不断的练习和调整，理论上可以发展出自适应的智能调节系统；该系统在高空作业车辆的控制中得到了广泛的应用，可以大大降低设备的调试、维修周期和费用，具有较大的推广价值。在高空作业车辆上，这种自适应控制系统的使用还需要进一步完善。虽然本论文未涉及到此系统的设计，但它为解决高空作业车辆工作平台的运行提供了一种行之有效的途径。

3.3加强高空作业车的工作规范

为了保证高空作业车的操作规程和精确的速度，制定出一套可行的、标准化的工作规程，这是操作的先决条件。工作规程的设置不仅仅是一种常规的参照，而是一种操作规程，它是整个高空作业车平台运行的操作和速度控制的工作准则。为此，应建立和制订有关高空作业车辆的处置标准，并通过实施有效的监督管理措施，有效地保证了高空作业车辆的安全，提高了平台的运行和维护。

结语

综上所述，高空作业平台是高空作业的关键设备，其运行效果直接影响到其运行的安全性和工作效率。所以，对其进行合理的控制和有效的管理是保证其安全运行的重要步骤。在速度控制的全过程中，一方面要严格的监控程序，一方面要提高相关的管理人员的质量，另一方面，还要通过智能的模拟系统，保证其速度控制的准确性和效率，从而达到自动化和智能化的工作。

参考文献

[1]秦基磊,史蔚.高空作业车工作平台速度处理对策研究[J].内燃机与配件,2021(22):77-78.DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.22.034.

[2]杜剑威. 折臂式高空作业车臂架变幅系统振动抑制研究[D].大连理工大学,2020.DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2020.001158.

[3]孟晶晶. 高空作业车连杆机构定向轨迹即时生成与控制[D].山东理工大学,2016.

[4]王子坡. 高空作业车臂架变幅下降时的平稳性研究[D].中南大学,2013.

[5]滕儒民. 高空作业车臂架系统快速设计及其运动规划研究[D].大连理工大学,2012.

[6]薛金龙. 自行式曲臂高空作业车工作装置电液控制系统研究[D].长安大学,2012.

[7]吴光荣,江传尚,全剑敏,齐国强,汪晓波.高空作业车工作平台速度处理方法研究[J].机电工程,2010,27(01):79-81.