臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械:專利背景,發明內容,專利目的,技

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》是中聯重科股份有限公司於2013年12月3日申請的專利，該專利申請號為2013106425782，公布號為CN103676993A，公布日為2014年3月26日，發明人是曾光、付玲。

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》提供了一種臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。根據該發明的臂架振動控制方法包括：步驟S10：獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；步驟S20：將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；步驟S30：根據比較結果，控制激勵載荷。根據該發明的臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。通過動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值的對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。該發明測量結果準確，性價比高，能有效地提高控制效果。

2021年6月24日，《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》獲得第二十二屆中國專利金獎。

（概述圖為《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》摘要附圖）

基本介紹

中文名：臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械
公布號：CN103676993A
申請人：中聯重科股份有限公司
發明人：曾光、付玲
申請號：2013106425782
申請日：2013年12月3日
公布日：2014年3月26日
地址：湖南省長沙市嶽麓區銀盆南路361號
代理機構：北京康信智慧財產權代理有限責任公司
代理人：吳貴明、張永明
Int. Cl.：G05D19/00(2006.01)I; F16F15/02(2006.01)I
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

受周期性衝擊載荷的長柔性臂架，引起其劇烈振動的原因往往是由於激勵頻率與臂架結構的固有頻率接近或者一致。比如說混凝土泵車臂架，隨著姿態的變化其豎直方向的固有頻率一直在變化，然而臂架的激勵頻率，即混凝土泵送頻率，也隨檔位的變化而變化，而且，激勵頻率與臂架的固定頻率相近，這樣，在泵送過程中，有可能出現臂架在特定姿態、泵送系統在特定檔位時，臂架的豎直方向一階固有頻率與混凝土泵送頻率恰好一樣或者接近，發生共振，導致臂架劇烈振動，不但影響臂架末端的就位精度，更會導致臂架的使用壽命大幅降低。

相關專利中也公開了一些提高工程機械穩定性的控制方法，例如通過獲取臂架的固有頻率、控制激勵頻率和臂架頻率的差值，來避免共振，以提高工程機械的穩定性。雖然上述方法從理論上能夠有效地避免共振，但是由於臂架隨著姿態的變化其豎直方向的固有頻率一直在變化，臂架的固有頻率難以實時準確獲取，固有頻率檢測不夠準確導致減振效果也相對較差，難以達到其預期的效果。

發明內容

專利目的

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》旨在提供一種提高減振效果的臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。

技術方案

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》提供了一種臂架振動控制方法，該控制方法包括：步驟S10：獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；步驟S20：將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；步驟S30：根據比較結果，控制激勵載荷。

進一步地，動應力特徵包括應力幅，步驟S10包括：獲取臂架的預設油缸的油缸壓力幅，通過油缸壓力幅計算應力幅。

進一步地，動應力特徵包括平均應力和應力幅，步驟S10包括：獲取預設區域在第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；根據動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，平均應力為動應力曲線在第一時間段內的平均值，應力幅為動應力曲線在第一時間段內的最大值與最小值的差值。

進一步地，步驟S20包括：預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅，在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；步驟S30包括：根據第一比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者根據第一比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，步驟S20包括：預設數值為第二許可應力幅，將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；步驟S30包括：根據第二比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者根據第二比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，步驟S30包括：根據比較結果，將第二時間段內的平均應力和應力幅與預設數值對比，並統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，得到統計結果；其中，第二時間段為第一時間段之後的時間段；根據統計結果，控制激勵載荷。

進一步地，步驟S20包括：預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅，在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；步驟S30包括：根據第一比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的次數，以及應力幅超過第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果；根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率。

進一步地，根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率包括：根據第一統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者根據第一統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，步驟S20包括：預設數值為第二許可應力幅，將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；步驟S30包括：根據第二比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內的等效應力幅超過許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果，並根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率。

進一步地，根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率包括：根據第二統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率，或者根據第二統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，第二許可應力幅按照以下方法計算：設定疲勞實驗試件，其中，疲勞實驗試件的材料對應臂架預設區域的材料；對疲勞實驗試件進行平均應力為0的對稱拉壓疲勞實驗；獲取90%存活率下的疲勞極限的應力幅；計算第二許可應力幅，第二許可應力幅為90%存活率下的疲勞極限的應力幅除以安全係數。

該發明還提供了一種臂架振動控制裝置，控制裝置包括：採集單元，用於獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；比較單元，用於將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；控制單元，用於根據比較結果，控制激勵載荷。

進一步地，動應力特徵包括應力幅，採集單元包括：第一採集模組，用於獲取臂架的預設油缸的油缸壓力幅；第一計算模組，用於通過油缸壓力幅計算應力幅。

進一步地，動應力特徵包括平均應力和應力幅，採集單元包括：第二採集模組，用於獲取預設區域在第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；第二計算模組，根據動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，平均應力為動應力曲線在第一時間段內的平均值，應力幅為動應力曲線在第一時間段內的最大值與最小值的差值。

進一步地，比較單元包括：第一存儲模組，用於存儲預設數值，其中，預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組，用於在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；控制單元包括第一控制模組：用於根據第一比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者根據第一比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，比較單元包括：第二存儲模組，用於存儲預設數值，其中，預設數值為第二許可應力幅；等效應力幅計算模組，用於將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；第二比較模組，用於在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；控制單元包括第二控制模組：用於根據第二比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者根據第二比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，控制單元包括：統計模組：用於根據比較結果，將第二時間段內的平均應力和應力幅與預設數值對比，並統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，得到統計結果；其中，第二時間段為第一時間段之後的時間段；第三控制模組，用於根據統計結果，控制激勵載荷。

進一步地，比較單元包括：第一存儲模組，用於存儲預設數值，其中，預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組，用於在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；控制單元的統計模組包括第一統計模組，用於根據第一比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的次數，以及應力幅超過第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果；控制單元的第三控制模組包括第一頻率控制模組，用於根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率。

進一步地，第一頻率控制模組包括第一頻率控制子模組，用於根據第一統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者用於根據第一統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

進一步地，比較單元包括：第二存儲模組，用於存儲預設數值，其中，預設數值為第二許可應力幅；等效應力幅計算模組，用於將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；第二比較模組，用於在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；控制單元的統計模組包括第二統計模組，用於根據第二比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內的等效應力幅超過許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果；控制單元的第三控制模組包括第二頻率控制模組，用於根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率。

進一步地，第二頻率控制模組包括第二頻率控制子模組，用於根據第二統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；或者用於根據第二統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

該發明的還提供了一種臂架振動控制系統，包括：動應力感測器，設定在臂架的預設區域，用於檢測臂架的預設區域的動應力特徵；臂架振動控制裝置，用於獲取動應力感測器檢測的臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；並將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；而且根據比較結果，控制激勵載荷。

該發明的還提供了一種臂架振動控制系統，包括：油缸壓力感測器，設定在臂架的預設油缸內，用於檢測預設油缸的油缸壓力波動情況，根據油缸壓力波動情況計算臂架的載荷波動情況，根據載荷波動情況計算臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；臂架振動控制裝置，用於獲取油缸壓力感測器檢測的臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；並將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；而且根據比較結果，控制激勵載荷。

該發明還提供了一種工程機械，包括臂架和前述的臂架振動控制系統。

改善效果

根據該發明的臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。通過動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值的對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動的方法，獲取臂架的動應力特徵相比獲取臂架的固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

附圖說明

構成該專利的一部分的附圖用來提供對《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的進一步理解，該發明的示意性實施例及其說明用於解釋該發明，並不構成對該發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的臂架振動控制方法的示意圖；

圖2是根據《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的臂架振動控制裝置的示意圖。

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》附圖

技術領域

《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》涉及工程機械領域，具體而言，涉及一種臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。

權利要求

1、一種臂架振動控制方法，其特徵在於，所述控制方法包括：步驟S10：獲取所述臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；步驟S20：將所述動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；步驟S30：根據所述比較結果，控制激勵載荷；所述動應力特徵包括平均應力和應力幅，所述步驟S10包括：獲取所述預設區域在所述第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；根據所述動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，所述平均應力為所述動應力曲線在所述第一時間段內的平均值，所述應力幅為所述動應力曲線在所述第一時間段內的最大值與最小值的差值。

2、根據權利要求1所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述步驟S20包括：所述預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅，在所述平均應力超過所述第一許可應力且所述應力幅超過所述第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；所述步驟S30包括：根據所述第一比較結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者根據所述第一比較結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

3、根據權利要求1所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述步驟S20包括：所述預設數值為第二許可應力幅，將所述平均應力和所述應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，在所述等效應力幅超過所述第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；所述步驟S30包括：根據所述第二比較結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者根據所述第二比較結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

4、根據權利要求1所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述步驟S30包括：根據所述比較結果，將第二時間段內的所述平均應力和應力幅與所述預設數值對比，並統計所述第一時間段和/或第二時間段內所述平均應力和應力幅超過所述預設數值的次數和大小，得到統計結果；其中，所述第二時間段為所述第一時間段之後的時間段；根據所述統計結果，控制所述激勵載荷。

5、根據權利要求4所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述步驟S20包括：所述預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅，在所述平均應力超過所述第一許可應力且所述應力幅超過所述第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；所述步驟S30包括：根據所述第一比較結果，統計所述第一時間段和/或所述第二時間段內所述平均應力超過所述第一許可應力且所述應力幅超過所述第一許可應力幅的次數，以及所述應力幅超過所述第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果；根據所述第一統計結果，控制所述激勵載荷的頻率。

6、根據權利要求5所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述根據所述第一統計結果，控制所述激勵載荷的頻率包括：根據所述第一統計結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者根據所述第一統計結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

7、根據權利要求4所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述步驟S20包括：所述預設數值為第二許可應力幅，將所述平均應力和所述應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，在所述等效應力幅超過所述第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；所述步驟S30包括：根據所述第二比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內的所述等效應力幅超過所述許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果，並根據所述第二統計結果，控制所述激勵載荷的頻率。

8、根據權利要求7所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，根據所述第二統計結果，控制所述激勵載荷的頻率包括：根據所述第二統計結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率，或者根據所述第二統計結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

9、根據權利要求3或7所述的臂架振動控制方法，其特徵在於，所述第二許可應力幅按照以下方法計算：設定疲勞實驗試件，其中，所述疲勞實驗試件的材料對應所述臂架預設區域的材料；對所述疲勞實驗試件進行平均應力為0的對稱拉壓疲勞實驗；獲取90％存活率下的疲勞極限的應力幅；計算所述第二許可應力幅，所述第二許可應力幅為所述90％存活率下的疲勞極限的應力幅除以安全係數。

10、一種臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括：採集單元，用於獲取所述臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；比較單元，用於將所述動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；控制單元，用於根據所述比較結果，控制激勵載荷；所述動應力特徵包括平均應力和應力幅，所述採集單元包括：第二採集模組，用於獲取所述預設區域在所述第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；第二計算模組，根據所述動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，所述平均應力為所述動應力曲線在所述第一時間段內的平均值，所述應力幅為所述動應力曲線在所述第一時間段內的最大值與最小值的差值。

11、根據權利要求10所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述比較單元包括：第一存儲模組，用於存儲所述預設數值，其中，所述預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組，用於在所述平均應力超過第一許可應力且所述應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；所述控制單元包括第一控制模組：用於根據所述第一比較結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者根據所述第一比較結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

12、根據權利要求10所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述比較單元包括：第二存儲模組，用於存儲所述預設數值，其中，所述預設數值為第二許可應力幅；等效應力幅計算模組，用於將所述平均應力和所述應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；第二比較模組，用於在所述等效應力幅超過所述第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；所述控制單元包括第二控制模組：用於根據所述第二比較結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者根據所述第二比較結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

13、根據權利要求10所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述控制單元包括：統計模組：用於根據所述比較結果，將第二時間段內的所述平均應力和應力幅與所述預設數值對比，並統計所述第一時間段和/或第二時間段內所述平均應力和應力幅超過所述預設數值的次數和大小，得到統計結果；其中，所述第二時間段為所述第一時間段之後的時間段；第三控制模組，用於根據所述統計結果，控制所述激勵載荷。

14、根據權利要求13所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述比較單元包括：第一存儲模組，用於存儲所述預設數值，其中，所述預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組，用於在所述平均應力超過第一許可應力且所述應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果；所述控制單元的統計模組包括第一統計模組，用於根據所述第一比較結果，統計所述第一時間段和/或所述第二時間段內所述平均應力超過所述第一許可應力且所述應力幅超過所述第一許可應力幅的次數，以及所述應力幅超過所述第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果；所述控制單元的第三控制模組包括第一頻率控制模組，用於根據所述第一統計結果，控制所述激勵載荷的頻率。

15、根據權利要求14所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述第一頻率控制模組包括第一頻率控制子模組，用於根據所述第一統計結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者用於根據所述第一統計結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

16、根據權利要求13所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述比較單元包括：第二存儲模組，用於存儲所述預設數值，其中，所述預設數值為第二許可應力幅；等效應力幅計算模組，用於將所述平均應力和所述應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；第二比較模組，用於在所述等效應力幅超過所述第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；所述控制單元的統計模組包括第二統計模組，用於根據所述第二比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內的所述等效應力幅超過所述許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果；所述控制單元的第三控制模組包括第二頻率控制模組，用於根據所述第二統計結果，控制所述激勵載荷的頻率。

17、根據權利要求16所述的臂架振動控制裝置，其特徵在於，所述第二頻率控制模組包括第二頻率控制子模組，用於根據所述第二統計結果，降低或者升高所述激勵載荷的頻率；或者用於根據所述第二統計結果，獲取所述激勵載荷的當前頻率f，並控制所述激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，所述升頻控制的頻率為f+△f，所述降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行所述降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。

18、一種臂架振動控制系統，其特徵在於，包括：動應力感測器，設定在所述臂架的預設區域，用於檢測所述臂架的預設區域的動應力特徵；臂架振動控制裝置，用於獲取所述動應力感測器檢測的所述臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；並將所述動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；而且根據所述比較結果，控制激勵載荷；其中，所述臂架振動控制裝置包括：採集單元，用於獲取所述臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；比較單元，用於將所述動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；控制單元，用於根據所述比較結果，控制激勵載荷；所述動應力特徵包括平均應力和應力幅，所述採集單元包括：第二採集模組，用於獲取所述預設區域在所述第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；第二計算模組，根據所述動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，所述平均應力為所述動應力曲線在所述第一時間段內的平均值，所述應力幅為所述動應力曲線在所述第一時間段內的最大值與最小值的差值。

19、一種工程機械，包括臂架，其特徵在於，還包括權利要求18所述的臂架振動控制系統。

實施方式

第一實施例

如圖1所示，根據《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的臂架振動控制方法的第一實施例，在該實施例中，控制方法包括：步驟S10：獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；步驟S20：將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；步驟S30：根據比較結果，控制激勵載荷。該發明通過動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動的方法，動應力特徵相比獲取臂架固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

優選地，在該發明的第一實施例中，動應力特徵包括平均應力和應力幅，為了獲得平均應力和應力幅，在步驟S10中，首先獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線，再根據動應力曲線計算平均應力和應力幅。即平均應力為動應力曲線在第一時間段內的平均值，應力幅為動應力曲線在第一時間段內的最大值與最小值的差值，採用上述方法，能夠準確實時地計算臂架在預設區域內的平均應力和應力幅，具有較高的可靠性和準確度。

優選地，測量動應力採用動應力感測器，即在臂架的預設區域設定動應力感測器，能夠實時地測量的臂架在該預設區域中的動應力的時域上的信號，從而繪製動應力在時域上的動應力曲線，進而計算平均應力和應力幅。動應力感測器一般採用應變片或者應變花，並且配合設定相應的測量橋路，具有較高的測量精度。

優選地，臂架的預設區域為臂架的危險區域，即臂架容易產生應力集中區域，或者結構強度相對比較薄弱的區域。根據實踐經驗，一般選擇為靠近端部的幾節臂架的焊縫附近位置。也可以根據具體的不同臂架選擇不同危險區域。

優選地，在該發明的另一實施例中，動應力特徵也可以只包括應力幅，為了獲取應力幅，在步驟S10中，也可以用其他感測器如油缸壓力、力感測器等得到臂架的預設油缸的油缸壓力幅（油缸壓力的波動幅值），換算成應力幅。例如，採用油缸壓力感測器，將油缸壓力感測器設定在臂架的預設油缸內，用於檢測預設油缸的油缸壓力波動情況，並根據油缸壓力感測器的獲取的油缸壓力波動情況，計算臂架載荷波動情況，再進一步計算臂架預設區域內的動應力特徵。

優選地，在該發明的第一實施例中，步驟S20中的預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅。第一許可應力和第一許可應力幅經驗確定或者試驗得到的數表指定。即步驟S20為平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果。也即將步驟S10中獲取的平均應力和應力幅直接與預設的第一許可應力和第一許可應力幅比較，在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，開始對激勵載荷控制。

優選地，在步驟S30包括：根據第一比較結果，控制激勵載荷的頻率，可以採用降低或者升高激勵載荷的頻率的方法。具體地，為了提高臂架魯棒性，一般地採用降低檔位操作，即降低激勵載荷的頻率。在控制過程中，根據平均應力超過第一許可應力和應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應的降低激勵頻率（泵送系統檔位），即在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅較多的情況下，則相應地降低檔位較多；在超過較少的情況下，相應地降低檔位較少。從而使激勵載荷的頻率低於臂架的固有頻率，防止產生共振，對臂架的振動有效控制。在控制過程中，通過測量的平均應力和應力幅，並反饋控制，直到平均應力降低到第一許可應力範圍內，或者應力幅降低到第一許可應力幅的範圍內，停止對臂架的激勵載荷控制。

在第一實施例中，根據第一比較結果，控制激勵載荷，也可以採用錯頻控制方法。即當平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，通過獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環。即並將激勵載荷在一個周期內的一段時間的激勵載荷的頻率調整為f+△f，另一段時間內的激勵載荷的頻率調整為f-△f。即將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率重合，從而防止產生共振，對臂架的振動有效控制。△f為控制變數，根據平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，能夠快速有效地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，即超過較多，相應的△f相對較大；超過較少，相應地△f相對較小。

第二實施例

在《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的第二實施例中，與第一實施例不同的，在第二實施例中，步驟S20中的預設數值為第二許可應力幅，第二許可應力幅為臂架的預設區域在平均應力為0的對稱拉壓下的許可應力幅。具體地，可以根據經驗選取，也可以通過實驗獲得。例如，通過以下實驗方法獲得。即首先將與臂架的預設區域內的臂架材料、焊接接頭等形式所對應的結構件作為疲勞實驗試件，並安裝固定，然後對疲勞實驗試件進行平均應力為0的對稱拉壓疲勞實驗；在試驗過程中，獲取90%存活率下的疲勞極限的應力幅；將90%存活率下的疲勞極限的應力幅除以相應的安全係數即可得到第二許可應力幅，安全係數一般為1.34。

在第二實施例中，在步驟S20中，首先將步驟S10中獲取的平均應力和應力幅通過相應的法則（例如GOODMAN法則或者其他相應力學法則）轉發為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，然後再將等效應力幅與第二許可應力幅比較，在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果。在步驟S30中，根據第二比較結果，控制激勵載荷。

在該實施例中，通過將平均應力和應力幅兩個數值通過GOODMAN法則轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，在比較和控制過程中，均只需要將等效應力幅與第二許可應力幅比較，使得臂架過程更為簡單，降低控制的複雜程度，能夠提高可靠性和控制系統的相應速度。

優選地，第二實施例中，根據第二比較結果，控制激勵載荷與第一實施例類似，可以採用降低或者升高激勵載荷的頻率的方法。具體地，為了提高臂架魯棒性，一般地採用降低檔位操作，即降低激勵載荷的頻率，從而避免共振。在控制過程中，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應的降低激勵頻率（泵送系統檔位），即在等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，則相應地降低檔位較多；在超過較少的情況下，相應地降低檔位較少。從而使激勵載荷的頻率低於臂架的固有頻率，防止產生共振，對臂架的振動有效控制。在控制過程中，通過測量的平均應力和應力幅，轉化為等效應力幅反饋控制，直到等效應力幅降低到第二許可應力幅的範圍內，停止對臂架的激勵載荷控制。

類似於第一實施例，也可以採用錯頻控制方法，即通過獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，當等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，△f相對較大；超過較少的情況下，△f相對較小。

第三和第四實施例

在《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的第三和第四實施例中，與第一實施例和第二實施例不同的是，在得到比較結果後，比較結果不直接用於激勵載荷的控制，而是將第二時間段內的所述平均應力和應力幅與所述預設數值對比，並統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，並得到統計結果，然後根據所述統計結果，控制所述激勵載荷。

需要說明的是，第二時間段一般為第一時間段之後的時間端之後的時間段，在上述步驟中，既可以統計第一時間段，也可以統計第二時間段內或者第一時間段和第二時間段內的平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小。也就是說，統計的基礎數據可以為第一時間段內做出比較結果的基礎數據，也可以得到比較結果之後重新檢測的數據。

相比第一實施例和第二實施例，在第三實施例和第四實施例中，加入統計步驟，能夠防止對激勵載荷頻繁控制，即在第三實施例和第四實施例中，不是平均應力和應力幅只要一超過預設數值，就開始控制，而且通過統計第一時間段和/或第二時間內的平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，當超過達到一定程度（超過一定的次數或者超過的量達到一定的大小）後，再開始控制。一方面避免頻繁啟動激勵載荷控制，對系統正常工作產生一定的干擾；另外，也可以防止獲取平均應力和應力幅過程中，出現的偶然干擾因素，而導致測量出現誤差，出現誤控制的情況發生。

具體地，在該發明的第三實施例中，與第一實施例類似，在步驟S20中也是將第一許可應力和第一許可應力幅作用預設數值，將步驟S10中獲取的平均應力和應力幅直接與第一許可應力和第一許可應力幅比較，並在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果。

在該實施例中，得到第一比較結果（即平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅）後，則開始統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的次數，以及應力幅超過第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果，並根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率。

優選地，在第三實施例中，根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率，可以採用類似於第一實施例中降低檔位，從而降低激勵頻率的操作，將激勵頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振，有效地降低臂架的振動。

具體地，如果在統計過程中，當平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅較多時，則超過的次數很少就開始降低檔位，而且降低檔位也相應地較多，從而儘快地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，防止臂架過度振動而引起臂架壽命降低。相應地，如果在統計過程中，當平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅較少時，則超過次數相對較多才開始控制，且降低檔位相對較少，降低檔位（激勵頻率）的多少超過的大小相適應，而且在控制過程中，對平均應力和應力幅測量，直到平均應力和應力幅調整到的第一許可應力和第一許可應力幅的範圍內時，停止對激勵載荷的控制。

類似地，也可以採用第一實施例中的錯頻控制方法，即通過獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，能夠快速有效地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，即超過較多，相應的△f相對較大；超過較少，相應地△f相對較小。

在該發明的第四實施例中，與第二實施例類似地，在步驟S20中，將平均應力和應力幅通過GOODMEN法則轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅，然後將等效應力幅與第二許可應力幅比較，在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；具體的第二許可應力幅的獲取，以及相應的比較方法均與第二實施例類似，不再贅述。

與第二實施例不同的是，在步驟S30中，當得到第二比較結果（即等效應力幅超過第二許可應力幅）後，則開始統計第一時間段和/或第二時間段內的等效應力幅超過許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果，並根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率。

優選地，在第四實施例中，根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率，可以採用類似於第三實施例中降低檔位，從而降低激勵頻率的操作，將激勵頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振，有效地降低臂架的振動。

具體地，如果在統計過程中，當等效應力幅超過第二許可應力幅很多時，則超過的次數很少就開始降低檔位，而且降低檔位也相應地較多，從而儘快地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，防止臂架過度振動而引起臂架壽命降低。相應地，如果在統計過程中，當等效應力幅超過第二許可應力幅不多，則次數相對較多才開始控制，且降低檔位較少。降低檔位（激勵頻率）的多少超過的大小相適應，而且在控制過程中，對平均應力和應力幅測量並相應地轉化為等效應力幅，直到等效應力幅調整到的第二許可應力幅的範圍內時，停止對激勵載荷的控制。

類似地，也可以採用第二實施例中的錯頻控制方法，即通過獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，當等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，△f相對較大；超過較少的情況下，△f相對較小。在控制過程中，還可以相應地增加或者減小△f的數值，控制激勵載荷的直到等效應力幅小於第二許可應力幅為止。

該發明還提供了一種臂架振動控制裝置。如圖2所示，在臂架振動控制裝置的第一實施例，控制裝置包括：採集單元，用於獲取臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；比較單元，用於將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；控制單元，用於根據比較結果，控制激勵載荷。該發明通過獲取動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動，動應力特徵相比獲取臂架固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

優選地，動應力特徵可以包括平均應力和應力幅，即採集單元包括第二採集模組和第二計算模組；第二採集模組用於獲取預設區域在第一時間段內的動應力在時域上的動應力曲線；第二計算模組用於根據第二採集模組獲取的動應力曲線計算平均應力和應力幅，其中，平均應力為動應力曲線在第一時間段內的平均值，應力幅為動應力曲線在第一時間段內的最大值與最小值的差值。從而實時準確地計算臂架在預設區域內的平均應力和應力幅，具有較高的可靠性和準確度。

更優選地，該發明的振動控制裝置的其他實施例中，動應力特徵可以只包括應力幅，採集單元還可以包括第一採集模組和第二計算模組；第一採集模組用於獲取油缸壓力得到油缸壓力幅；第二計算模組用於通過油缸壓力幅計算應力幅。例如採用油缸壓力感測器，油缸壓力感測器設定在臂架的預設油缸內，用於檢測臂架的油缸壓力波動情況，並根據油缸壓力感測器的獲取的油缸壓力波動情況，計算臂架載荷波動情況，再進一步計算臂架預設區域內的的動應力特徵。

為了更準確地獲得應力幅，提高可靠性，採集單元可以同時具有第二採集模組和第二計算模組，以及第一採集模組和第二計算模組。即同時測量動應力和測量油缸壓力幅，來計算應力幅，兩者配合使用，既能提高精度，又能提高可靠性。

優選地，在該發明的第一實施例中，比較單元包括第一存儲模組和第一比較模組，第一存儲模組用於存儲預設數值，其中，預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組用於在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果。也即將採集單元中獲取的平均應力和應力幅直接與預設的第一許可應力和第一許可應力幅比較，在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，開始對激勵載荷控制。

優選地，控制單元包括第一控制模組：第一控制模組用於根據第一比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；即第一控制單元可以採用降低檔位或者增加檔位的操作，一般地，為了提高臂架魯棒性，採用降低檔位操作，來降低激勵載荷的頻率。在控制過程中，根據平均應力超過第一許可應力和應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應的降低激勵頻率（泵送系統檔位），即在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅較多的情況下，則相應地降低檔位較多；在超過較少的情況下，相應地降低檔位較少。從而使激勵載荷的頻率低於臂架的固有頻率，防止產生共振，對臂架的振動有效控制。在控制過程中，通過測量的平均應力和應力幅，並反饋控制，直到平均應力降低到第一許可應力範圍內，或者應力幅降低到第一許可應力幅的範圍內，停止對臂架的激勵載荷控制。

第一控制模組還可以用於根據第一比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。即當平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，通過獲取激勵載荷的當前頻率f，並將激勵載荷在一個周期內的一段時間的激勵載荷的頻率調整為f+△f，另一段時間內的激勵載荷的頻率調整為f-△f。將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率重合，從而防止產生共振，對臂架的振動有效控制。△f為控制變數，根據平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，能夠快速有效地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，即超過較多，相應的△f相對較大；超過較少，相應地△f相對較小。

在該發明的臂架振動控制裝置的第二實施例中，與第一實施例不同的，在第二實施例中，比較單元包括第二存儲模組、等效應力幅計算模組和第二比較模組，第二存儲模組用於存儲預設數值，其中，預設數值為第二許可應力幅；第二許可應力幅為臂架的預設區域在平均應力為0的對稱拉壓下的許可應力幅。具體地，第二許可應力幅可以根據經驗選取，也可以通過實驗獲得。例如，通過以下實驗獲得，首先將與臂架的預設區域內的臂架材料、焊接接頭等形式所對應的結構件作為疲勞實驗試件，並安裝固定，然後對疲勞實驗試件進行平均應力為0的對稱拉壓疲勞實驗；在試驗過程中，獲取90%存活率下的疲勞極限的應力幅；將90%存活率下的疲勞極限的應力幅除以相應的安全係數即可得到第二許可應力幅，安全係數一般為1.34。

在第二實施例中，等效應力幅計算模組用於將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；即將採集單元中獲取的平均應力和應力幅通過相應的法則（例如GOODMAN法則）轉發為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅。第二比較模組用於在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果；控制單元，用於根據第二比較結果，控制激勵載荷。

在第二實施例中，控制單元包括第二控制模組，第二控制模組用於根據第二比較結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；即與第一實施例類似，可以採用降低檔位或者增加檔位的操作，一般地，為了提高臂架魯棒性，採用降低檔位操作，來降低激勵載荷的頻率。在控制過程中，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應的降低激勵頻率（泵送系統檔位），即在等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，則相應地降低檔位較多；在超過較少的情況下，相應地降低檔位較少。從而使激勵載荷的頻率低於臂架的固有頻率，防止產生共振，對臂架的振動有效控制。在控制過程中，通過測量的平均應力和應力幅，轉化為等效應力幅反饋控制，直到等效應力幅降低到第二許可應力幅的範圍內，停止對臂架的激勵載荷控制。

第二控制模組還用於根據第二比較結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。即類似於第一實施例，採用錯頻控制，通過獲取激勵載荷的當前頻率f，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，當等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，△f相對較大；超過較少的情況下，△f相對較小。

在該發明臂架振動控制裝置的第三和第四實施例中，與第一實施例和第二實施例不同的是，控制單元還包括：統計模組和第三控制模組，統計模組用於根據比較結果，將第二時間段內的平均應力和應力幅與預設數值對比，並統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，得到統計結果；其中，第二時間段為第一時間段之後的時間段；第三控制模組，用於根據統計結果，控制激勵載荷。即相比第一和第二實施例，在第三實施例中，在得到比較結果後，比較結果不直接用於激勵載荷的控制，而是開始統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力和應力幅超過預設數值的次數和大小，並得到統計結果，並根據所述統計結果，控制所述激勵載荷。

相比第一實施例和第二實施例，加入統計步驟，能夠防止對激勵載荷頻繁控制，即在第三實施例和第三實施例中，不是平均應力和應力幅只要一超過預設數值，就開始控制，而且通過統計，當超過達到一定程度（超過一定的次數或者超過的量達到一定的大小）後，再開始控制。一方面避免頻繁啟動激勵載荷控制，對系統正常工作產生一定的干擾；另外，也可以防止獲取平均應力和應力幅過程中，出現的偶然干擾因素，而導致測量出現誤差，出現誤控制的情況發生。

具體地，在該發明的第三實施例中，與第一實施例類似地，比較單元也包括第一存儲模組和第一比較模組，第一存儲模組用於存儲預設數值，其中，預設數值為第一許可應力和第一許可應力幅；第一比較模組用於在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果。即也是將第一許可應力和第一許可應力幅作用預設數值，將採集單元中獲取的平均應力和應力幅直接與第一許可應力和第一許可應力幅比較，並在平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的情況下，得到第一比較結果。

在該實施例中，控制單元的統計模組包括第一統計模組，第一統計模組在得到第一比較結果（即平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅）後，則開始統計第一時間段和/或第二時間段內平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的次數，以及應力幅超過第一許可應力幅的大小，得到第一統計結果。控制單元的第三控制模組包括第一頻率控制模組，用於根據第一統計結果，控制激勵載荷的頻率。

第一頻率控制模組包括第一頻率控制子模組，第一頻率控制子模組用於根據第一統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率。即第一頻率控制子模組與第一實施例中的第一控制模組工作類似，控制檔位降低，從而降低激勵頻率的操作，將激勵頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振，有效地降低臂架的振動。

第一頻率控制子模組還可以用於根據第一統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。即類似於第一實施例中第一控制模組的錯頻控制，通過獲取激勵載荷的當前頻率f，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據平均應力超過第一許可應力且應力幅超過第一許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，能夠快速有效地將平均應力和應力幅調整到預設的範圍內，即超過較多，相應的△f相對較大；超過較少，相應地△f相對較小。

在該發明臂架振動控制裝置的第四實施例中，與第二實施例類似地，比較單元包括：第二存儲模組、等效應力幅計算模組和第二比較模組。第二存儲模組，用於存儲預設數值，其中，預設數值為第二許可應力幅；等效應力幅計算模組用於將平均應力和應力幅轉化為平均應力為0的對稱拉壓下的等效應力幅；第二比較模組用於在等效應力幅超過第二許可應力幅的情況下，得到第二比較結果。

在第四實施例中，控制單元的統計模組包括第二統計模組，用於根據第二比較結果，統計第一時間段和/或第二時間段內的等效應力幅超過許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果；控制單元的第三控制模組包括第二頻率控制模組，用於根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率。即與第二實施例不同的是，控制單元得到第二比較結果（即等效應力幅超過第二許可應力幅）後，則開始統計第一時間段和/或第二時間段內的等效應力幅超過許可應力幅的次數和超過許可應力幅的大小，得到第二統計結果，並根據第二統計結果，控制激勵載荷的頻率。

優選地，第二頻率控制模組包括第二頻率控制子模組，第二頻率控制子模組用於根據第二統計結果，降低或者升高激勵載荷的頻率；即類似於第三實施例中，通過降低檔位，從而降低激勵頻率的操作，將激勵頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振，有效地降低臂架的振動。

類似地，第二頻率控制子模組，還可以用於根據第二統計結果，獲取激勵載荷的當前頻率f，並控制激勵載荷執行升頻控制和降頻控制，其中，升頻控制的頻率為f+△f，降頻控制的頻率為f-△f，並以執行升頻控制的升頻時間段和執行降頻控制的降頻時間段的總時長為周期循環，△f為控制變數。即採用類似於第二實施例中的錯頻控制方法，通過獲取激勵載荷的當前頻率f，將原有的單一激勵頻率f的周期性載荷轉化為f+△f和f-△f的錯頻載荷，從而將激勵載荷的頻率與臂架的固有頻率錯開，避免共振。△f為控制變數，根據等效應力幅超過第二許可應力幅的大小，相應地調節△f的大小，當等效應力幅超過第二許可應力幅較多的情況下，△f相對較大；超過較少的情況下，△f相對較小。在控制過程中，還可以相應地增加或者減小△f的數值，控制激勵載荷的直到等效應力幅小於第二許可應力幅為止。

該發明還提供了一種臂架振動控制系統，包括：動應力感測器，設定在臂架的預設區域，用於檢測臂架的預設區域的動應力特徵，臂架振動控制裝置，用於獲取動應力感測器檢測的臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；並將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；而且根據比較結果，控制激勵載荷。採用動應力感測器，能夠準確實時地測量臂架在預設區域內的動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值的對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動的方法，獲取動應力特徵相比獲取臂架固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

該發明還提供了一種臂架振動控制系統，包括：油缸壓力感測器，設定在臂架的預設油缸內，用於檢測臂架的預設油缸的油缸壓力波動情況，根據油缸壓力波動情況計算臂架的載荷波動情況，根據載荷波動情況計算臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；臂架振動控制裝置，用於獲取油缸壓力感測器檢測的臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；並將動應力特徵與預設數值對比，得到比較結果；而且根據比較結果，控制激勵載荷。

採用油缸壓力感測器，能夠準確實時地測量預設油缸的油缸壓力波動情況，然後根據油缸壓力波動情況計算臂架的載荷波動情況，根據載荷波動情況可以準確地計算臂架的預設區域在第一時間段內的動應力特徵；採用上述方式，相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動的方法，獲取動應力特徵相比獲取臂架固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

該發明還通過了一種工程機械，包括臂架和前述的振動控制系統。截至2013年12月3日，相比相關技術，能夠有效地控制臂架振動，並且具有較好的適應性，相比相關技術中直接獲取臂架的固有頻率，具有更好的可行性、準確性和可靠性，從而具有更好的控制效果，保證臂架安全。需要說明的時，在該發明中，臂架並不特指混凝土泵車的臂架，還可以為其他受到周期性激勵的柔性工作機構。

從以上的描述中，可以看出，《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》上述的實施例實現了如下技術效果：根據該發明的臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械。通過動應力特徵，並根據動應力特徵與預設數值的對比結果，控制激勵載荷，從而控制臂架振動。相比現有技術（截至2013年12月3日）中通過測量臂架固有頻率來控制振動的方法，獲取臂架的動應力特徵相比獲取臂架的固有頻率可行性高，測量結果更準確，而且相對性價比更高，從而有效地提高控制效果。

以上所述僅為《臂架振動控制方法、控制裝置、控制系統以及工程機械》的優選實施例，並不用於限制該發明，對於該領域的技術人員來說，該發明可以有各種更改和變化。凡在該發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在該發明的保護範圍之內。

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