本發(fā)明涉及起豎控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)彈發(fā)射車通過起豎裝置將導(dǎo)彈起豎至設(shè)定角度，起豎裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般采用液壓缸，尤其是多級(jí)液壓缸。多級(jí)液壓缸在起豎過程中存在換級(jí)沖擊，導(dǎo)致起豎裝置晃動(dòng)。并且液壓系統(tǒng)組成部件多、復(fù)雜，液壓管路存在跑冒滴漏現(xiàn)象。

雖然專利號(hào)201510152094.9中，在起豎過程中起豎裝置在換級(jí)點(diǎn)前采取降低起豎速度，待平穩(wěn)換級(jí)后，再加速起豎，但是存在起豎時(shí)間變長和換級(jí)沖擊的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上分析，針對基于多級(jí)液壓缸的起豎裝置中，多級(jí)液壓缸存在的換級(jí)沖擊、液壓系統(tǒng)復(fù)雜，存在跑冒滴漏等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法，采用多級(jí)電動(dòng)缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)起豎裝置進(jìn)行起豎，具有組成簡單，響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)。

一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多級(jí)電動(dòng)缸裝置、數(shù)據(jù)采集控制裝置、角度傳感器1、角度傳感器2和起豎裝置；

所述多級(jí)電動(dòng)缸裝置的上支點(diǎn)與起豎裝置連接，下支點(diǎn)與發(fā)射車車體連接；所述多級(jí)電動(dòng)缸裝置的轉(zhuǎn)軸與角度傳感器1的轉(zhuǎn)軸同軸連接；所述角度傳感器2的轉(zhuǎn)軸同軸安裝在起豎裝置的回轉(zhuǎn)軸上；

所述角度傳感器2的輸出端與數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸出端及角度傳感器1均與多級(jí)電動(dòng)缸裝置的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述多級(jí)電動(dòng)缸裝置包括多級(jí)電動(dòng)缸缸體、電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與多級(jí)電動(dòng)缸缸體的中心軸和角度傳感器1的轉(zhuǎn)軸均同軸連接；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端與數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸出端及角度傳感器1連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端與電機(jī)的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡；所述數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡安裝于計(jì)算機(jī)中；所述運(yùn)動(dòng)控制卡的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接；所述角度傳感器2的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述多級(jí)電動(dòng)缸裝置用于驅(qū)動(dòng)起豎裝置實(shí)現(xiàn)起豎和回平動(dòng)作，其中多級(jí)電動(dòng)缸缸體用于驅(qū)動(dòng)起豎裝置實(shí)現(xiàn)起豎或回平動(dòng)作，電機(jī)用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)多級(jí)電動(dòng)缸缸體做直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；

所述數(shù)據(jù)采集控制裝置中的計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)計(jì)算，數(shù)據(jù)采集卡用于采集角度傳感器2的角度數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制電機(jī)；

所述起豎裝置用于固定待發(fā)射裝置；

所述角度傳感器1用于電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度的測量；

所述角度傳感器2用于測量起豎裝置的角度。

進(jìn)一步地，所述角度傳感器1為多圈光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。

本發(fā)明還提供一種利用所述系統(tǒng)的基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、搭建所述基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)；

步驟二、啟動(dòng)電源供電；

步驟三、根據(jù)起豎時(shí)間、起豎過程加速度要求及負(fù)載狀況，規(guī)劃起豎角度、起豎速度和推力，控制多級(jí)電動(dòng)缸裝置做直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)起豎裝置起豎。

進(jìn)一步地，所述步驟三具體包括：

步驟3.1、根據(jù)起豎時(shí)間、起豎過程加速度要求及負(fù)載狀況，規(guī)劃起豎角度-推力曲線和起豎角度-起豎速度曲線；

步驟3.2、所述多級(jí)電動(dòng)缸裝置驅(qū)動(dòng)起豎裝置從0°開始起豎；

步驟3.3、起豎過程中，通過數(shù)據(jù)采集卡讀取角度傳感器2數(shù)據(jù)獲取當(dāng)前起豎角度，計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟3.1所述起豎角度-推力曲線和起豎角度-起豎速度曲線讀取當(dāng)前起豎角度對應(yīng)的推力和起豎速度；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述推力和起豎速度計(jì)算確定在當(dāng)前起豎角度下電機(jī)的理論轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；

步驟3.4、計(jì)算機(jī)將所述步驟3.3電機(jī)的理論轉(zhuǎn)速輸入給運(yùn)動(dòng)控制卡，角度傳感器1將電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋給運(yùn)動(dòng)控制卡，所述運(yùn)動(dòng)控制卡將電機(jī)的理論轉(zhuǎn)速和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對比計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出轉(zhuǎn)速控制信號(hào)；

計(jì)算機(jī)將所述步驟3.3電機(jī)的理論轉(zhuǎn)矩輸入給運(yùn)動(dòng)控制卡，所述運(yùn)動(dòng)控制卡向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)；

步驟3.5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將步驟3.4所述轉(zhuǎn)速控制信號(hào)和轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)放大后輸出給電機(jī)；

步驟3.6、電機(jī)按照步驟3.4所述放大信號(hào)改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)多級(jí)電動(dòng)缸缸體伸出做直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)起豎裝置起豎；

步驟3.7、當(dāng)起豎角度到達(dá)90°時(shí)，停止起豎過程，所述電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，所述多級(jí)電動(dòng)缸缸體停止伸出。

進(jìn)一步地，起豎角度為0度～15度時(shí)，多級(jí)電動(dòng)缸裝置采取低速大推力伸出；起豎角度為15度～40度時(shí)，多級(jí)電動(dòng)缸裝置采取中速中推力伸出；起豎角度為40度～質(zhì)心外翻點(diǎn)角度，多級(jí)電動(dòng)缸裝置采取高速小推力；起豎角度超過質(zhì)心外翻點(diǎn)角度后，多級(jí)電動(dòng)缸裝置推力變拉力，起豎角度超過質(zhì)心外翻點(diǎn)角度～85度，多級(jí)電動(dòng)缸裝置采取中速小拉力；起豎角度為85度～90度，多級(jí)電動(dòng)缸裝置采取低速中拉力。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提出一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法，采用多級(jí)電動(dòng)缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)起豎裝置進(jìn)行起豎。多級(jí)電動(dòng)缸沒有油箱和液壓管路等，不存在跑冒滴漏現(xiàn)象，也不存在換級(jí)沖擊，克服基于多級(jí)液壓缸起豎裝置存在的缺點(diǎn)，將多級(jí)電動(dòng)缸應(yīng)用到起豎裝置中具有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，精度高，沒有換級(jí)沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1是本發(fā)明基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例的起豎角度-推力曲線。

圖3是實(shí)施例的起豎角度-起豎速度曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

針對基于多級(jí)液壓缸的起豎裝置中，多級(jí)液壓缸存在的換級(jí)沖擊、液壓系統(tǒng)復(fù)雜，存在跑冒滴漏等缺點(diǎn)，提出一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制方法。

實(shí)施例

一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制方法的具體步驟為：

第一步搭建基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)

基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、多級(jí)電動(dòng)缸缸體、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、多圈光電編碼器、電源、角度傳感器、起豎裝置。

計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)計(jì)算，提供數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡安裝環(huán)境。數(shù)據(jù)采集卡安裝于計(jì)算機(jī)中，用于采集角度傳感器的角度數(shù)據(jù)。角度傳感器用于測量起豎裝置的角度。運(yùn)動(dòng)控制卡用于電機(jī)控制。多級(jí)電動(dòng)缸缸體用于驅(qū)動(dòng)起豎裝置實(shí)現(xiàn)起豎或回平動(dòng)作。電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)多級(jí)電動(dòng)缸缸體做直線運(yùn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。多圈光電編碼器用于電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度測量。起豎裝置用于固定導(dǎo)彈或發(fā)射筒。電源用于計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、多圈光電編碼器、角度傳感器供電。

角度傳感器的轉(zhuǎn)軸同軸安裝在起豎裝置的回轉(zhuǎn)軸上。運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡安裝在計(jì)算機(jī)中。多級(jí)電動(dòng)缸上支點(diǎn)與起豎裝置鉸接，多級(jí)電動(dòng)缸的下支點(diǎn)與發(fā)射車車體鉸接。電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與多級(jí)電動(dòng)缸缸體的中心軸同軸連接，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與多圈光電編碼器的轉(zhuǎn)軸同軸連接，運(yùn)動(dòng)控制卡的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端通過電纜連接，多圈光電編碼器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端通過電纜連接。角度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過電纜連接。電源的輸出端分別與計(jì)算機(jī)、多圈光電編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、角度傳感器的電源輸入端通過電纜連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端與電機(jī)輸入端通過電纜連接。

第二步電源為各用電設(shè)備供電

電源分別為計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、多圈光電編碼器、角度傳感器供電。

第三步起豎控制方法

首先根據(jù)起豎時(shí)間、起豎過程加速度要求和負(fù)載狀況，通過最優(yōu)時(shí)間規(guī)劃法或其他規(guī)劃法得到兩條曲線，分別是起豎角度-推力曲線、起豎角度-起豎速度曲線，如圖2和圖3所示。

起豎角度為0度～15度時(shí)，多級(jí)電動(dòng)缸采取低速大推力伸出；起豎角度為15度～40度時(shí)，多級(jí)電動(dòng)缸采取中速中推力伸出；起豎角度為40度～質(zhì)心外翻點(diǎn)角度，多級(jí)電動(dòng)缸采取高速小推力；起豎角度超過質(zhì)心外翻點(diǎn)角度后，多級(jí)電動(dòng)缸推力變拉力，起豎角度超過質(zhì)心外翻點(diǎn)角度～85度，多級(jí)電動(dòng)缸采取中速小拉力；起豎角度為85度～90度，多級(jí)電動(dòng)缸采取低速中拉力。

然后，多級(jí)電動(dòng)缸缸體驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置從0度起豎至90度過程中，通過數(shù)據(jù)采集卡讀取角度傳感器數(shù)據(jù)獲取當(dāng)前起豎角度，根據(jù)起豎角度-推力曲線讀取當(dāng)前起豎角度對應(yīng)的推力，根據(jù)起豎角度-起豎速度曲線讀取當(dāng)前起豎角度對應(yīng)的起豎速度，計(jì)算機(jī)根據(jù)起豎速度計(jì)算確定電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)根據(jù)推力計(jì)算確定電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)矩，通過運(yùn)動(dòng)控制卡將轉(zhuǎn)速控制信號(hào)和轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，多圈光電編碼器將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入給運(yùn)動(dòng)控制卡，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收運(yùn)動(dòng)控制卡輸出的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)和轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對轉(zhuǎn)速控制信號(hào)和轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)放大后輸出給電機(jī)，電機(jī)按當(dāng)前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)多級(jí)電動(dòng)缸缸體，多級(jí)電動(dòng)缸缸體伸出做直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)起豎裝置起豎。當(dāng)起豎角度到達(dá)90度時(shí)，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，多級(jí)電動(dòng)缸缸體停止伸出。

至此，完成了一種基于多級(jí)電動(dòng)缸的起豎控制方法。

本發(fā)明將多級(jí)電動(dòng)缸用于驅(qū)動(dòng)起豎裝置起豎，代替多級(jí)液壓缸；根據(jù)起豎時(shí)間、起豎加速度要求及負(fù)載狀況，規(guī)劃出起豎角度-推力曲線、起豎角度-起豎速度曲線兩條曲線，通過數(shù)據(jù)采集卡獲取當(dāng)前起豎角度數(shù)據(jù)，從起豎角度-推力曲線讀取當(dāng)前推力數(shù)據(jù)，從起豎角度-起豎速度曲線讀取當(dāng)前起豎速度數(shù)據(jù)。克服了多級(jí)液壓缸存在的換級(jí)沖擊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跑冒滴漏等缺點(diǎn)，多級(jí)電動(dòng)缸具有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，精度高，沒有換級(jí)沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。