高精度高可靠性的低载荷发射车控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号控制系统及控制方法。特别是涉及一种底载荷发射平台动态稳定性的信号控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]较以往的发射车相比，低载荷发射车体积小，重量轻，发射台架容易晃动，但是对控制精度的要求却很高。
[0003]而且传统的发射平台一般采用固定台架的发射方式，这种发射方式所需的人力和物力保障比较庞杂，而且机动性差，发射定位角度精度低，反应速度慢，操作复杂。
[0004]在这种背景下，需要给发射车设计一种控制系统，能够有效解决发射台架晃动等问题，满足探空火箭发射高精度要求，并且在起竖角度O到90°，回转角度-30°到30°范围内快速定位和撤收，实现低载荷发射平台一体化高密度发射。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种高精度高可靠性的低载荷发射车控制系统，解决现有发射台架控制无法提高控制精度和反应速度的技术问题。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种利用上述控制系统的控制方法，解决现有控制在精度和反应速度上不适于低载荷发射车的技术问题。
[0007]本发明的高精度高可靠性的低载荷发射车控制系统，包括与主控计算机通过CAN总线连接的发射平台控制器、比例多路阀控制器和状态传感器组，其中:
[0008]发射平台控制器，用于将命令信息转换为相应控制流程的工步控制输出，根据接收的各传感器反馈的发射平台动作状态，修正工步控制输出；
[0009]比例多路阀控制器，用于接收工步控制输出，启用对应的受控比例多路阀，输出驱动信号，控制相应的液压执行机构，逐步执行动作；
[0010]状态传感器组，用于采用多类型传感器采集各动作机构和发射平台的实时空间状
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[0011]所述发射平台控制器包括支腿伸缩控制模块、起竖回转控制模块和信号采集控制模块，其中:
[0012]支腿伸缩控制模块，用于控制左右支脚油缸的伸缩，形成支脚伸缩到位调平，或收回的连续控制信号(即工步控制输出)，接收相应状态传感器的反馈信号，形成修正的连续控制信号；
[0013]起竖回转控制模块，用于俯仰油缸的伸缩和液压回转马达的转向，形成俯仰油缸伸缩到位的连续控制信号(即工步控制输出)，接收相应状态传感器的反馈信号，形成修正的连续控制信号；形成液压回转马达转动到位的连续控制信号(即工步控制输出)，接收相应状态传感器的反馈信号，形成修正的连续控制信号；
[0014]信号采集控制模块，用于采集发射平台完成展车调平、起竖、回转、收车过程中的物理状态参数，包括但不限于支脚伸缩压力、支脚伸缩到位信号、设备起竖角度、设备回转角度等。
[0015]所述比例多路阀控制器分别与第一比例多路阀、第二比例多路阀、第三比例多路阀和第四比例多路阀建立独立的控制信号链路，第一比例多路阀的流量控制端与左支脚油缸的受控端连接，第二比例多路阀的流量控制端与右支脚油缸的受控端连接，第三比例多路阀的流量控制端与俯仰油缸的受控端连接，第四比例多路阀的流量控制端与液压回转马达的受控端连接。
[0016]所述状态传感器组包括方位角光电编码器、俯仰角光电编码器、双轴倾角传感器、压力传感器和接近开关，其中:
[0017]方位角光电编码器，用于采集设备的实时回转角度；
[0018]俯仰角光电编码器，用于采集设备的实时俯仰角度；
[0019]双轴倾角传感器，用于采集左右支脚平衡度；
[0020]压力传感器，用于采集支脚伸缩到位的压力值；
[0021]接近开关，用于采集支脚是否伸缩到位。
[0022]如所述高精度高可靠性的低载荷发射车控制系统的控制方法，包括以下步骤:
[0023]步骤51，主控计算机发送控制命令；
[0024]步骤52，发射平台控制器将控制命令转换为相应控制流程的工步控制输出，结合动作状态修正工步控制输出；
[0025]步骤53，接收工步控制输出的比例多路阀控制器根据控制参数选定受控比例多路阀，输出驱动信号；
[0026]步骤54，相应的液压执行机构接收比例多路阀控制，逐步执行动作；
[0027]步骤55，执行动作过程中，发射平台控制器持续接收相应控制流程的反馈传感器信号，监测发射平台动作状态，供发射平台控制器修正工步控制输出；
[0028]步骤56，相应的液压执行机构执行到位；
[0029]步骤57，完成主控计算机控制命令。
[0030]比例多路阀控制器为每一路电-液控制通道的电压控制量输出划分为由反向到正向的-10000到10000信号强度间隔，电压控制量Uc与实际电压输出值Uo的关系如下:
[0031]U0= (Plus_Max/10000*U -Plus.Min/lOOOO^U,) ^/lOOOO+Plus.Min/lOOOO^U,
[0032]Uc e (O，10000]；
[0033]U0= (Minus_Min/10000*U -Minus.Max/lOOOO^U,) ^Uy1000+Minus.Min/lOOOO^U,
[0034]Uc e [-10000,0)。
[0035]比例多路阀控制器中参数设置如下:
[0036]range = 10000、inc—tm = 2000、dec—tm = 2000、Plus—Max = 7500、Plus—Min =5500、Minus—Max = 2500、Minus—Min = 4500、Neut = 5000。
[0037]在展车调平流程，分为粗调平和精调平两个阶段，
[0038]粗调平阶段:
[0039]开阀后等待2s，通过CAN总线发送比例多路阀电压控制量Uc为2000 ;
[0040]在发送控制量之前，先清空控制器数据确认表并将即将发送的数据添加到控制器数据确认表中；
[0041]在发送控制量数据后，控制器检查比例多路阀控制器的回令数据并判断是否与发送的数据是否一致，如果一致则停止发送，如果不一致则继续发送控制量，连续发送3次后仍然接收不到与发送一致的数据则急停报警；
[0042]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0043]持续通过双轴倾角传感器接收左右水平度信息，若左右水平度小于30'，则退出粗调平进入精调平阶段；
[0044]精调平阶段:
[0045]将Uc 调整为 1000 ；
[0046]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0047]持续通过双轴倾角传感器接收左右水平度信息，当左右水平度小于2'则退出精调平。
[0048]在起竖回转流程分为三个阶段，射角定位(起竖)、射向定位(回转)和射角补调；
[0049]射角定位阶段:
[0050]粗调阶段:
[0051]输出控制量Uc和接收的光电编码器起竖角度α之间的关系式如下:
[0052]Uc= I 6000-(α-10) *2000/91.0 I ；
[0053]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0054]当射角定位精度小于40'时，进入精调平阶段；
[0055]精调阶段:
[0056]将Uc 调整为 1000 ；
[0057]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0058]当射角控制精确达到4'，则退出精调平；
[0059]射向定位阶段:
[0060]粗调阶段:
[0061]输出控制量Uc和接收的光电编码器起竖角度α之间的关系式如下:
[0062]Uc= I 6000-(α-10) *2000/91.0 I ；
[0063]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0064]当射向定位精度小于40'时，进入精调平阶段；
[0065]精调阶段:
[0066]将Uc 调整为 1000 ；
[0067]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0068]当射向控制精确达到4'，则退出精调平；
[0069]射角补阶段:
[0070]回转过程到位后持续检测竖角度，修正工步控制输出；
[0071]比例多路阀逐步执行工步控制输出；
[0072]直到满足起竖回转控制精度要求。
[0073]在起竖初始阶段的40'内和到达目标角度阶段均采用较小控制量的精调阶段模式；
[0074]在转向初始阶段的40'内和到达目标角度阶段均采用较小控制量的精调阶段模式；
[0075]回转进入目标角度范围持续50ms检测，满足达到精度。
[0076]本发明的低载荷发射车控制系统基于比例多路阀的控制方法，通过分段迭代的控制策略和建立握手机制，保证系统的正常功能，提高了系统的可靠性和精度，保证了任务的顺利完成。基于各油缸比例多路阀结构，可以利用较小控制量抑制台架晃动性和回转过程的过冲，弥补在回转过程中对起竖角度的损失。
[0077]本发明的相应控制方法利用上述控制系统获得的多路阀正向输出电压的最小值、多路阀反向输出电压的最大值、多路阀反向输出电压的最小值和多路阀输出电压的中值等中间状态，与车控单元和多路阀控制单元配合，形成精确的控制信号输出，完成车控系统自动控制。
【附图说明】
[0078]图1为本发明尚精度尚可靠性的低载