CN104699109A

CN104699109A - 翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法

Info

Publication number: CN104699109A
Application number: CN201410437417.4A
Authority: CN
Inventors: 郭喜彬; 魏娟; 贾淑绒; 郑再平; 于志远; 朱晓荣
Original assignee: Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Current assignee: Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明提供了一种翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法。根据本发明的翼伞定点归航伺服控制装置，包括动力电池、驱动控制器和操纵绳控制装置，动力电池对驱动控制器和操纵绳控制装置供电，驱动控制器接收控制信号并驱动控制操纵绳控制装置。根据本发明的翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法，通过驱动控制器接收控制信号并驱动控制操纵绳控制装置，从而实现对操纵绳实现伺服控制，有效地提高控制精度，减小体积，降低重量。

Description

翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及翼伞控制领域，具体而言，涉及一种翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法。

背景技术

翼伞定点归航伺服控制装置是翼伞定点着落回收系统的重要组成部分，它通过接收系统指令，以控制操纵绳拉伸量进而调整翼伞姿态，实现翼伞滑翔与着落，达到目标精确定点归航。目前，伺服系统在国内翼伞定点归航领域的应用尚属空白。如何满足总体提出的高精度、小体积、低重量要求，是此类伺服系统技术方案的一个关键问题；另一方面，单次使用时间长、可重复使用等要求，也是对伺服系统可靠性设计的考核指标。

发明内容

本发明旨在提供一种实现翼伞操纵绳精确控制的翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法。

本发明提供了一种翼伞定点归航伺服控制装置，包括动力电池、驱动控制器和操纵绳控制装置，动力电池对驱动控制器和操纵绳控制装置供电，驱动控制器接收控制信号并驱动控制操纵绳控制装置。

进一步地，操纵绳控制装置包括左绳控制单元和右绳控制单元，左绳控制单元控制翼伞的左操纵绳，右绳控制单元控制翼伞的右操纵绳；驱动控制器驱动控制左绳控制单元和右绳控制单元。

进一步地，左绳控制单元和右绳控制单元分别包括电机、减速器、绞盘和电机位置传感器；电机输出轴与减速器的输入轴驱动连接，减速器的输出轴与绞盘驱动连接，左绳控制单元的绞盘与翼伞的左操纵绳连接，右绳控制单元的绞盘与翼伞的右操纵绳连接。

进一步地，动力电池具有输入接口、输出接口和温控接口。

进一步地，翼伞定点归航伺服控制装置还包括减震装置和防护装置。

本发明还提供了一种翼伞定点归航伺服控制方法，该方法包括：步骤S10：接收上位机的系统控制指令；步骤S20：分解系统控制指令，得到左绳控制单元和右绳控制单元的控制子指令；步骤S30：根据控制子指令分别对左绳控制单元和右绳控制单元进行闭环控制，并得到控制结果；步骤S40：向上位机发送控制结果。

进一步地，该方法还包括在步骤S10之前，激活动力电池，使控制电和动力电上电，并初始化。

进一步地，步骤S30包括：步骤S31：分别采集左绳控制单元和右绳控制单元的电机初始位置信息；步骤S32：根据电机初始位置信息和控制子指令对左绳控制单元和右绳控制单元的电机的位置闭环控制，并反馈控制后的电机位置信息。

进一步地，步骤S32还包括：根据电机初始位置信息和控制子指令对左绳控制单元和右绳控制单元的电机的速度闭环控制。

进一步地，步骤S30还包括：将电机初始位置信息和控制后电机位置信息的电压和电流与预设电压或者预设电流对比；当电压或者电流超过预设电压或者预设电流时，重新采集电机位置信息，并禁止驱动控制器输出。

根据本发明的翼伞定点归航伺服控制装置及控制方法，通过驱动控制器接收控制信号并驱动控制操纵绳控制装置，从而实现对操纵绳实现伺服控制，有效地提高控制精度，减小体积，降低重量。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是翼伞回收系统总体结构示意图；

图2示出了本发明的翼伞定点归航伺服控制装置的连接关系示意图；

图3示出了本发明的左绳控制单元结构示意图；

图4示出了翼伞定点归航伺服控制方法的流程示意图；

图5示出了翼伞定点归航伺服控制方法的闭环控制示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示翼伞回收系统总体结构示意图中，示出了本发明的翼伞定点归航伺服控制装置20在整个翼伞定点归航系统中的安装位置，即翼伞定点归航伺服控制装置20安装在操纵绳30的下部，通过控制操纵绳30拉伸量进而控制翼伞姿态，实现翼伞的滑翔与定点着落。

结合图2所示，本发明的翼伞定点归航伺服控制装置由一台动力电池1、一台驱动控制器2、操纵绳控制装置以及相应的配套电缆网5组成。动力电池1对驱动控制器2和操纵绳控制装置供电，驱动控制器2接收控制信号并驱动控制操纵绳控制装置。

一般地，翼伞具有左操纵绳和右操纵绳，相应地，操纵绳控制装置包括左绳控制单元和右绳控制单元，左绳控制单元控制翼伞的左操纵绳，右绳控制单元控制翼伞的右操纵绳，即一台驱动控制器2同时驱动控制左绳控制单元和右绳控制单元。

优选地，左绳控制单元和右绳控制单元采用相同的设计。结合图3所示，左右绳两个控制单元都包括电机(左电机3、右电机4)、减速器7、绞盘和电机位置传感器8；电机输出轴与减速器的输入轴驱动连接，减速器的输出轴与绞盘驱动连接，左绳控制单元的绞盘与翼伞的左操纵绳连接，右绳控制单元的绞盘与翼伞的右操纵绳连接，即通过电机驱动绞盘将电能转化为机械能输出，绞盘转动实现左、右操纵绳的分别伸缩，从而实现左右操纵绳的独立控制，由此来控制翼伞的运动轨迹。

本发明中，一台驱动控制器2同时控制左绳控制单元和右绳控制单元的两台电机(左电机3、右电机4)，即驱动控制器2将接收到的控制指令进行分解，然后按照分解后的控制子指令分别对左右两台电机进行闭环算法控制，从而实现“一拖二”的控制方案，充分利用舱内狭小的空间，相比驱动控制器和电机一一对应的方案，能够减少一个驱动控制器，从而有效地减小整个控制装置的重量和体积。在硬件上，驱动控制器2共具有七个接口，分别是：翼伞回收系统上位机跟驱动控制器2之间的通信接口；动力电池与驱动控制器2之间的动力电输入接口；翼伞回收配电器50与驱动控制器2之间的供电输入接口；驱动控制器与左减速电机3之间的三相交流电输出接口；驱动控制器与左减速电机4之间的三相交流电输出接口；驱动控制器与减速电机3之间的位置反馈信号接口；驱动控制器与减速电机4之间的位置反馈信号接口。

结合图2和图3所示，配套电缆网5实现翼伞定点归航伺服控制装置内部动力电池1、驱动控制器2、电机之间电能与信号的传输、伺服操作系统与上位机之间通信的关键零件，如图2所示，电缆网可清楚反映出各个装置之间的电气连接关系。具体包括：翼伞回收配电器50与驱动控制器2之间的供电电缆9；翼伞回收配电器50与动力电池1之间的供电电缆10；翼伞回收系统上位机跟驱动控制器2之间的CAN通信线缆11；动力电池与驱动控制器2之间的直流动力电缆12；驱动控制器与左减速电机3之间的三相驱动电缆13；驱动控制器与左减速电机3之间的位置反馈信号电缆14；驱动控制器与右减速电机4之间的三相驱动电缆15；驱动控制器与右减速电机4之间的位置反馈信号电缆16。

如图4所示，本发明还提供了一种翼伞定点归航伺服控制方法，该方法包括：步骤S10：接收上位机(翼伞定点归航控制器40)的系统控制指令；步骤S20：分解系统控制指令，得到左绳控制单元和右绳控制单元的控制子指令，从而实现“一拖二”的控制方案；步骤S30：根据控制子指令分别对左绳控制单元和右绳控制单元进行闭环控制，从而实现操纵绳的调节，并得到控制结果；步骤S40：向上位机(翼伞定点归航控制器40)发送控制结果。本发明的翼伞定点归航伺服控制方法，通过对控制指令的分解，实现一拖二控制，有效地减轻整个系统的质量，分解后的控制子指令分别左绳控制单元和右绳控制单元进行闭环控制，实现操纵绳的伺服控制，有效地提高控制精度。

优选地，本发明的控制方法还包括在步骤S10之前，激活动力电池，使控制电和动力电上电，并初始化，从而为接收上位机的系统控制指令做好准备，对系统初始化，能够有效地减少干扰，降低误差。

结合图5所示，对左绳控制单元和右绳控制单元进行闭环控制包括：步骤S31：分别采集左绳控制单元和右绳控制单元的电机初始位置信息；步骤S32：根据电机初始位置信息和控制子指令对左绳控制单元和右绳控制单元的电机的位置闭环控制，并反馈控制后的电机位置信息。通过对电机位置的闭环控制，能够精确地控制操纵绳的拉伸量，保证控制精度。

优选地，步骤S32还包括：根据电机初始位置信息和控制子指令对左绳控制单元和右绳控制单元的电机的速度闭环控制，即本发明不仅控制操纵绳的拉伸量，还控制拉伸速度，能够更精确的保证翼伞定点归航。

更优选地，步骤S30还包括：将电机初始位置信息和控制后电机位置信息的电压和电流与预设电压或者预设电流对比；当电压或者电流超过预设电压或者预设电流时，重新采集电机位置信息，并禁止驱动控制器输出。即对每次检测的信号的电压和电流判断，形成过压过流保护，保证系统安全，提高可靠性。

本发明的翼伞定点归航伺服控制方法可以通过相应的硬件实现，也可以通过相应的软件实现，采用软件时，可以将相应的控制算法集成到驱动控制器2中，从而实现与上位机之间所有位置指令信息的通讯、电机快速响应的矢量控制、驱动器的过压过流保护，最终达到对操纵绳拉伸量的精确控制。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种翼伞定点归航伺服控制装置，包括动力电池、驱动控制器和操纵绳控制装置，其特征在于，所述动力电池对所述驱动控制器和所述操纵绳控制装置供电，所述驱动控制器接收控制信号并驱动控制所述操纵绳控制装置。

2.根据权利要求1所述的翼伞定点归航伺服控制装置，其特征在于，

所述操纵绳控制装置包括左绳控制单元和右绳控制单元，所述左绳控制单元控制所述翼伞的左操纵绳，所述右绳控制单元控制所述翼伞的右操纵绳；

所述驱动控制器驱动控制所述左绳控制单元和所述右绳控制单元。

3.根据权利要求2所述的翼伞定点归航伺服控制装置，其特征在于，

所述左绳控制单元和所述右绳控制单元分别包括电机、减速器、绞盘和电机位置传感器；

所述电机输出轴与所述的减速器的输入轴驱动连接，所述减速器的输出轴与绞盘驱动连接，所述左绳控制单元的所述绞盘与所述翼伞的左操纵绳连接，所述右绳控制单元的所述绞盘与所述翼伞的右操纵绳连接。

4.根据权利要求1所述的翼伞定点归航伺服控制装置，其特征在于，

所述动力电池具有输入接口、输出接口和温控接口。

5.根据权利要求1所述的翼伞定点归航伺服控制装置，其特征在于，

所述翼伞定点归航伺服控制装置还包括减震装置和防护装置。

6.一种翼伞定点归航伺服控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S10：接收上位机的系统控制指令；

步骤S20：分解所述系统控制指令，得到左绳控制单元和右绳控制单元的控制子指令；

步骤S30：根据所述控制子指令分别对左绳控制单元和右绳控制单元进行闭环控制，并得到控制结果；

步骤S40：向所述上位机发送所述控制结果。

7.根据权利要求6所述的翼伞定点归航伺服控制方法，其特征在于，

所述方法还包括在所述步骤S10之前，激活动力电池，使控制电和动力电上电，并初始化。

8.根据权利要求6所述的翼伞定点归航伺服控制方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

步骤S31：分别采集所述左绳控制单元和所述右绳控制单元的电机初始位置信息；

步骤S32：根据所述电机初始位置信息和所述控制子指令对所述左绳控制单元和所述右绳控制单元的电机的位置闭环控制，并反馈控制后的电机位置信息。

9.根据权利要求8所述的翼伞定点归航伺服控制方法，其特征在于，所述步骤S32还包括：

根据所述电机初始位置信息和所述控制子指令对所述左绳控制单元和所述右绳控制单元的电机的速度闭环控制。

10.根据权利要求8或9所述的翼伞定点归航伺服控制方法，其特征在于，所述步骤S30还包括：

将所述电机初始位置信息和所述控制后电机位置信息的电压和电流与预设电压或者预设电流对比；

当所述电压或者电流超过所述预设电压或者所述预设电流时，重新采集电机位置信息，并禁止驱动控制器输出。