本发明属于挖掘机回转系统的，具体为一种挖掘机电动回转系统及控制方法。
背景技术：
1、挖掘机液压回转系统，一般回转马达最大工作压力不可在转动过程中调整，导致在不同的转动惯量下加速和减速速度差异均较大，无法做到稳定加速和稳定减速，对回转系统的精确操作靠司机的经验保证。另一方面，随着无人化和远程操控技术的发展，这种液压回转系统的不确定性难以满足无人化精确定位的要求。
2、采用电动回转系统，得益于电机控制的灵活性，可以采取的控制方法和策略更加丰富，但是根据挖掘机回转系统的工作特点，尚有一些需要解决的技术难题。如电机的制动可以采用能耗制动、电磁制动、机械制动等方式，需要根据工作特点进行控制策略的制定，例如，挖掘机在斜坡上工作时，需要对回转系统进行制动，防止回转溜坡，采用长时间能耗制动会导致电机发热和能耗损失的问题，采用电磁和机械制动会导致挖掘机工作负载冲击影响寿命的问题。
3、对于电回转系统，一方面需要根据设备的工作需求进行系统设计，另一方面需要根据工况特点进行控制方法的设计。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种挖掘机电动回转系统及控制方法，利用传感器、控制器、执行元件，感知挖掘机工作状态变化，通过内置控制器的算法，实现电动回转系统的减速、停止、驻车和特殊工况下的安全平稳回转控制。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种挖掘机电动回转系统，包括：手柄、倾角传感器i、倾角传感器ii、倾角传感器iii、倾角传感器iv、回转角度传感器、称重系统、整机控制器、供电系统、制动电阻、回转电机、电磁制动器、机械制动器、减速机；其中，所述手柄、倾角传感器i、倾角传感器ii、倾角传感器iii、倾角传感器iv、回转角度传感器与整机控制器输入端口连接；所述整机控制器输出端口连接电磁制动器和机械制动器的控制端口，所述整机控制器通信端口连接电机控制器和称重系统通信端口；所述电机控制器与供电系统、回转电机、制动电阻连接，所述回转电机与电磁制动器、机械制动器、减速机机械连接；
4、所述电机控制器接收整机控制器发送的电机控制方式指令，进行回转电机的转速控制和扭矩控制。
5、进一步的，一种挖掘机电动回转系统的控制方法，包括启动控制方法、运动时制动控制方法和停止时制动控制方法；
6、所述启动控制方法：启动时在加速初始t1阶段，以回转电机转动角加速度设计值为控制目标，整机控制器计算并输出所需回转电机驱动扭矩至电机控制器；当回转电机目标转速减去实际转速低于时，整机控制器发送回转电机控制模式为转速控制模式，电机转速按设计规律达到目标转速；
7、所述运动时制动控制方法：在回转电机实际转速减去目标转速小于时，采用再生制动和电磁制动相结合的制动方式，在回转电机实际转速减去目标转速大于等于或者回转电机实际转速大于时，采用再生制动的方式制动；
8、所述停止时制动控制方法：在挖掘机上车不动作时，电动回转系统采用机械制动，否则，电动回转系统采用扭矩制动。
9、进一步的，所述启动控制方法中回转电机驱动扭矩计算方法为：
10、根据整机实时转动惯量、整机转动角加速度设计值、整机倾角计算所需回转电机驱动扭矩：
11、
12、式中：
13、-整机实时转动惯量换算到回转电机输出轴的转动惯量；
14、-回转电机转动加速时角加速度设计值；
15、-整机倾斜扭矩换算到回转电机输出轴的扭矩；
16、-整机摩擦扭矩换算到回转电机输出轴的转动扭矩。
17、进一步的，整机实时转动惯量换算到回转电机输出轴的转动惯量计算方法为：
18、
19、式中：
20、-整机转动惯量相对整机回转中心不变部分，换算到回转电机输出轴的转动惯量；
21、-倾角传感器i所测部件相对整机回转中心转动惯量，换算到回转电机输出轴的转动惯量；
22、-倾角传感器ii所测部件相对整机回转中心转动惯量，换算到回转电机输出轴的转动惯量；
23、-倾角传感器iii所测部件相对整机回转中心转动惯量，换算到回转电机输出轴的转动惯量；
24、-称重系统所测物料相对整机回转中心转动惯量，换算到回转电机输出轴的转动惯量。
25、进一步的，所述运动时制动控制方法中，再生制动是控制回转电机转换为发电机工作状态，产生与转动方向相反的扭矩，同时发出电能。
26、进一步的，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动工作时，通过电机控制器，将再生的电能通过制动电阻消耗。
27、进一步的，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动工作时，通过电机控制器，将再生的电能输入到供电系统中。
28、进一步的，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动扭矩计算方法为：
29、根据整机实时转动惯量、整机转动角加速度设计值、整机倾角等计算所需回转电机驱动扭矩：
30、
31、式中：-整机实时转动惯量换算到回转电机输出轴的转动惯量；
32、-回转电机转动减速时角加速度设计值；
33、-整机倾斜扭矩换算到回转电机输出轴的扭矩；
34、-整机摩擦扭矩换算到回转电机输出轴的转动扭矩。
35、本发明相较现有技术的优点为：
36、本发明采用动态转动惯量计算回转电机实时扭矩值，可提高转动过程加速平稳性。
37、本发明在回转运动停止制动时，采用再生制动和电磁制动相结合的方式，避免了电机在低速时再生制动力不足的问题。
38、本发明在回转运动停止制动时，采用动态转动惯量计算回转电机实时减速扭矩值，可提高转动停止过程平稳性。
39、本发明在回转系统停止时采用扭矩制动和机械制动相结合的方式，适用工况更广泛，系统更可靠。
1.一种挖掘机电动回转系统，其特征在于，包括：手柄、倾角传感器i、倾角传感器ii、倾角传感器iii、倾角传感器iv、回转角度传感器、称重系统、整机控制器、供电系统、制动电阻、回转电机、电磁制动器、机械制动器、减速机；其中，所述手柄、倾角传感器i、倾角传感器ii、倾角传感器iii、倾角传感器iv、回转角度传感器与整机控制器输入端口连接；所述整机控制器输出端口连接电磁制动器和机械制动器的控制端口，所述整机控制器通信端口连接电机控制器和称重系统通信端口；所述电机控制器与供电系统、回转电机、制动电阻连接，所述回转电机与电磁制动器、机械制动器、减速机机械连接；
2.一种权利要求1所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，包括启动控制方法、运动时制动控制方法和停止时制动控制方法；
3.根据权利要求2所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，所述启动控制方法中回转电机驱动扭矩计算方法为：
4.根据权利要求3所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，整机实时转动惯量换算到回转电机输出轴的转动惯量计算方法为：
5.根据权利要求2所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，所述运动时制动控制方法中，再生制动是控制回转电机转换为发电机工作状态，产生与转动方向相反的扭矩，同时发出电能。
6.根据权利要求2所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动工作时，通过电机控制器，将再生的电能通过制动电阻消耗。
7.根据权利要求2所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动工作时，通过电机控制器，将再生的电能输入到供电系统中。
8.根据权利要求2所述的挖掘机电动回转系统的控制方法，其特征在于，所述运动时制动控制方法中，回转电机再生制动扭矩计算方法为：
