【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電回轉控制系統及方法，屬于新能源工程機械領域。
技術介紹
1、挖掘機是工程建設中最主要的工程機械之一，且保持增長態勢，挖掘機的電動化發展持續加速。目前電動化挖機普遍采用的構型為油改電方式，即電動機替代發動機，傳統的液壓系統不變，整機效率在燃油機型的基礎上得到了提高。挖機的電動化推動了電回轉技術在挖機上的應用，相比于傳統液壓馬達驅動的回轉系統，電回轉傳動效率高，而且可以實現制動能量回收，將會進一步提高挖機的作業能效。
2、坡上作業作為挖機常用的作業工況，由于回轉過程中隨著回轉位置的變化會造成傾斜阻力矩會在回轉助力和回轉阻力之間切換，且力矩大小也會隨位置發生變化，進而直接影響坡上作業時回轉動作的響應性能。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種電回轉控制系統及方法，通過傾角傳感器檢測得到的實時傾角和回轉角度傳感器檢測得到的回轉角度以及回轉方向實時判斷轉臺的回轉區域，并實時對pid算法的參數進行修正調整，從而達到轉臺在不同的回轉位置均能夠保持較佳的回轉響應性能的目的。
2、為達到上述目的，本專利技術是采用下述技術方案實現的。
3、第一方面，本專利技術提供一種挖掘機電回轉控制系統，其包括：
4、傾角傳感器，設于挖掘機的轉臺上并用于檢測所述轉臺的實時傾角；
5、回轉角度傳感器，設于所述轉臺上并用于檢測所述轉臺的回轉角度以及回轉方向；
6、回轉驅動，包括回轉電機總成，所述回轉電機總成用于驅動所述轉臺
7、速度手柄，與所述回轉電機總成通信連接，所述速度手柄用于確定所述回轉電機總成的目標回轉速度；
8、控制器，用于接收所述回轉電機總成反饋的實際回轉速度和所述速度手柄確定的所述目標回轉速度；并根據所述實際回轉速度和所述目標回轉速度，采用pid算法計算所述回轉電機總成的回轉扭矩；其中，所述pid算法的參數根據所述實時傾角、所述回轉方向以及所述回轉角度確定。
9、可選地，所述傾角傳感器設于所述挖掘機的動臂在所述轉臺上的投影區域內。
10、可選地，所述采用pid算法計算所述回轉電機總成的回轉扭矩的計算公式為：
11、
12、式中，?td(k)為第k個控制周期的回轉扭矩；?spd(i)為第i個控制周期內目標回轉速度與實際回轉速度的轉速差值，?spd(k)、?spd(k-1)分別為第k個和第k-1個控制周期內目標回轉速度與實際回轉速度的轉速差值，p、i、d分別為pid算法的比例參數、積分參數和微分參數。
13、可選地，所述pid算法的參數根據所述實時傾角、所述回轉方向以及所述回轉角度確定包括：
14、在轉臺回轉過程中，每當所述實時傾角發生符號變換時，所述回轉角度歸零并重新測量；
15、若所述實時傾角的絕對值小于等于預設閾值，所述pid算法的參數為預設的默認值；
16、若所述實時傾角的絕對值大于預設閾值，根據所述實時傾角的符號變換的變換類型、所述回轉方向以及所述回轉角度確定回轉區域，根據所述回轉區域和所述實時傾角的絕對值，查表確定所述pid算法的參數。
17、可選地，所述傾角傳感器為兩軸傾角傳感器，所述傾角傳感器的檢測軸包括相互正交的x軸和y軸，所述實時傾角包括x軸傾角和y軸傾角。
18、可選地，所述轉臺回轉時，所述x軸正方向越過預先設定的基準方向時，所述x軸傾角發生符號變換；所述y軸的正方向越過預先設定的基準方向時，所述y軸傾角發生符號變換；所述實時傾角的絕對值為所述x軸傾角絕對值和y軸傾角絕對值之中較大的一個。
19、可選地，其特征在于，若所述實時傾角的絕對值大于預設閾值，轉臺在預設的零速范圍內作業超過預設時長或所述回轉電機總成發生故障時，所述轉臺執行駐車鎖止指令并停止回轉。
20、可選地，在坡道平面內，以所述轉臺的回轉中心為起點沿坡道朝上的方向為方向一；以所述回轉中心為旋轉中心，所述方向一逆時針方向旋轉90°、180°和270°分別得到方向二、方向三和方向四；所述預先設定的基準方向包括方向二和方向四。
21、可選地，所述回轉區域包括繞所述回轉中心周向依次分布的區域一、區域二、區域三和區域四；所述區域一包括所述方向一兩側的第一預設角度內的扇形區域，所述區域二包括所述方向二兩側的第二預設角度內的扇形區域，所述區域三包括所述方向三兩側的第一預設角度內的扇形區域，所述區域四包括所述方向四兩側的第二預設角度內的扇形區域；所述第一預設角度和第二預設角度之和等于90°。
22、可選地，根據所述實時傾角的符號變換的變換類型、所述回轉方向以及所述回轉角度確定回轉區域包括：
23、所述回轉方向為逆時針時：
24、若所述y軸傾角由正變負，所述回轉角度小于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域一，所述回轉角度大于第一預設角度時確定所述回轉區域為區域二；
25、若所述x軸傾角由正變負，所述回轉角度小于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域二，所述回轉角度大于第二預設角度時確定所述回轉區域為區域三；
26、若所述y軸傾角由負變正，所述回轉角度小于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域三，所述回轉角度大于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域四，
27、若所述x軸傾角由負變正，所述回轉角度小于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域四，所述回轉角度大于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域一；
28、所述回轉方向為順時針時：
29、若所述y軸傾角由負變正，所述回轉角度小于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域一，所述回轉角度大于第一預設角度時確定所述回轉區域為區域四；
30、若所述x軸傾角由正變負，所述回轉角度小于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域四，所述回轉角度大于第二預設角度時確定所述回轉區域為區域三；
31、若所述y軸傾角由正變負，所述回轉角度小于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域三，所述回轉角度大于所述第一預設角度時確定所述回轉區域為區域二，
32、若所述x軸傾角由負變正，所述回轉角度小于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域二，所述回轉角度大于所述第二預設角度時確定所述回轉區域為區域一。
33、與現有技術相比，本專利技術所達到的有益效果：
34、1、本專利技術針對電動挖掘機坡上作業工況提出一種基于位置估算的電回轉控制系統及方法，本專利技術基于分段pid算法計算回轉扭矩。在回轉作業時利用實時傾角、回轉方向和回轉角度能夠實時估算轉臺相對于坡道的回轉區域，進而確定相應的pid算法的參數，使得轉臺在不同的回轉區域均保持較好的響應性能。
35、2．本專利技術在估算到挖機的動臂方向與坡道方向一致時（傾角傳感器的y軸正方向越過方向二或方向四）清空扭矩積分項，從而快速響應傾斜阻力矩方向的切換導致需求的回轉力矩的變化，使回轉系統在不同本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，所述傾角傳感器設于所述挖掘機的動臂在所述轉臺上的投影區域內。
3.根據權利要求1所述的挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，所述采用PID算法計算所述回轉電機總成的回轉扭矩的計算公式為：
4.基于權利要求1-3所述的挖掘機電回轉控制系統的控制方法，其特征在于，所述PID算法的參數根據所述實時傾角、所述回轉方向以及所述回轉角度確定包括：
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述傾角傳感器為兩軸傾角傳感器，所述傾角傳感器的檢測軸包括相互正交的X軸和Y軸，所述實時傾角包括X軸傾角和Y軸傾角。
6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述轉臺回轉時，所述X軸正方向越過預先設定的基準方向時，所述X軸傾角發生符號變換；所述Y軸的正方向越過預先設定的基準方向時，所述Y軸傾角發生符號變換；所述實時傾角的絕對值為所述X軸傾角絕對值和Y軸傾角絕對值之中較大的一個。
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，
8.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，在坡道平面內，以所述轉臺的回轉中心為起點沿坡道朝上的方向為方向一；以所述回轉中心為旋轉中心，所述方向一逆時針方向旋轉90°、180°和270°分別得到方向二、方向三和方向四；所述預先設定的基準方向包括方向二和方向四。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述回轉區域包括繞所述回轉中心周向依次分布的區域一、區域二、區域三和區域四；所述區域一包括所述方向一兩側的第一預設角度內的扇形區域，所述區域二包括所述方向二兩側的第二預設角度內的扇形區域，所述區域三包括所述方向三兩側的第一預設角度內的扇形區域，所述區域四包括所述方向四兩側的第二預設角度內的扇形區域；所述第一預設角度和第二預設角度之和等于90°。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，根據所述實時傾角的符號變換的變換類型、所述回轉方向以及所述回轉角度確定回轉區域包括：
...【技術特征摘要】
1.一種挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，所述傾角傳感器設于所述挖掘機的動臂在所述轉臺上的投影區域內。
3.根據權利要求1所述的挖掘機電回轉控制系統，其特征在于，所述采用pid算法計算所述回轉電機總成的回轉扭矩的計算公式為：
4.基于權利要求1-3所述的挖掘機電回轉控制系統的控制方法，其特征在于，所述pid算法的參數根據所述實時傾角、所述回轉方向以及所述回轉角度確定包括：
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述傾角傳感器為兩軸傾角傳感器，所述傾角傳感器的檢測軸包括相互正交的x軸和y軸，所述實時傾角包括x軸傾角和y軸傾角。
6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述轉臺回轉時，所述x軸正方向越過預先設定的基準方向時，所述x軸傾角發生符號變換；所述y軸的正方向越過預先設定的基準方向時，所述y軸傾角發生符號變換；所述實時傾角的絕對值為所述x軸傾角絕對值和y軸傾角絕對值之中較大的一個。
7.根據權利要求6所述的控制方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉吉超，李懷義，楊海，劉浩浩，
申請(專利權)人：江蘇徐工工程機械研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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