CN107561500A - 一种基于电机电流反馈的折叠天线高精度展开控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电机电流反馈的折叠天线高精度展开控制方法，属于机电一体化控制领域。本方法旨在解决折叠天线自动展开到位精度较低以及折叠天线刚度较差的问题。针对上述问题，采取如下控制方法：在天线即将展开到位处设计、安装接近开关；在精确到位处设置高强度和刚度的机械挡块；控制系统接收到天线展开操作指令后，电机高速运行，通过减速箱驱动梯形丝杆带动天线分块展开，在触发到位接近开关后，降低电机运行速度，与机械挡块接触后电机继续低速运行，消除结构间隙，对天线结构施加预紧力，同时检测电机反馈电流，当电机反馈电流急剧上升大于设定门限时，此时判断天线展开到位，立即断开电机使能，实现天线的精确展开到位和天线刚度的提高。

Description

一种基于电机电流反馈的折叠天线高精度展开控制方法

技术领域

本发明属于机电一体化控制领域，涉及一种折叠天线展开到位的控制方法。

背景技术

车载雷达为保证其公路和铁路通过性，通常将大口径天线设计为可折叠结构形式。折叠天线设计及使用时主要存在以下两方面技术难题需要解决：一是如何保证折叠天线自动展开到位后的型面精度满足雷达使用要求；第二是折叠天线多采用传动机构、旋转铰链等结构件实现展开或收叠动作，传动机构以及旋转铰链内部存在结构间隙，天线在工作旋转状态或在风负载情况下，因受力大小及方向均是变化的，将会引起结构件在间隙里的游动，必将引起天线型面变化，从而影响天线的电性能指标的稳定性。

目前，天线展开到位控制方法一般多采取检测限位开关或通过测角元件等方法来控制实现天线到位。采取检测开关控制方法，在天线展开到位处设置检测开关，当电机带动天线展开时，一旦触发检测开关，即判断天线展开到位，并停止电机工作。采取该控制方法，虽简单易行，但其天线展开到位精度易受检测开关精度、检测开关安装位置等影响，天线展开后的型面精度较低。采取测角元件检测到位的控制方法，虽可直观的检测天线到位位置(角度)，但是部分测角元件精度较低，无法满足型面精度要求；另外，部分高精度测角元件则体积较大，一般折叠天线结构紧凑，没有足够的安装空间或合适的位置去安装此类测角元件。因此，上述两种检测控制方法都是有其弊端或使用局限的。此外，折叠天线一般都由旋转铰链、减速箱、传动丝杆固定、连接，不是一个稳定的刚性体，采取上述两种到位控制方法，在天线旋转状态或受风负载的影响下，天线型面都无法保持在一个稳定状态。

发明内容

本发明目的在于提供一种折叠天线的精确到位控制方法，用于提高折叠天线的结构刚度。

实现本发明的技术解决方案为：在天线分块即将展开到位处设计、安装接近开关；在精确到位处设置高强度和刚度的机械挡块；在触发接近开关之前，电机高速运行，快速驱动天线展开；触发接近开关后，降低电机运行速度，使得天线分块以较缓慢的速度逼近到位处；在天线分块与该机械挡块以极低速度触碰后，电机反馈电流的急剧上升，大于设定电流阈值时，立即切断电机使能，天线展开到位。

电机具有短时过载功能，与电机配合的驱动器可实时检测负载电流，并通过CAN通讯总线将检测电流输出至天线控制系统，以便于软件判断天线展开到位与否。

天线展开时，首先电机驱动天线分块快速展开，在触发到位接近开关后，降低电机运行速度，以极低速度带动天线逼近到位处，随着电机继续转动，其运动部件与机械挡块接触，随着电机继续转动，消除了传动齿轮箱等结构件内的空程间隙后，电机电流急剧上升，大于设定阈值，软件上立即将电机停止。

本发明的优点在于：

1.由于天线分块上设置了接近开关以及高强度和刚度的结构挡块，并采取了检测电机反馈电流的控制方式，避免了通过单一检测开关或测角元件误差带来的系统控制误差。采取本发明控制方法，由于机械挡块刚度及强度均有保证，电机在经过检测开关后的转速一定，电机电流阈值一定，因此采取这种控制方法可保证天线型面定位精度及重复精度。

2.采取本发明控制方法，通过电机消除结构传动间隙，避免了结构件的游动，提高了天线型面刚度，在天线旋转或风负载情况下，不会引起天线型面变形。

附图说明

图1折叠天线系统组成图，其中1是折叠天线，2是驱动器，3是电机，4是梯形丝杠，5是机械挡块，6是旋转铰链，7是接近开关，8是控制箱。

图2折叠天线控制原理框图。

图3折叠天线控制流程框图。

具体实施方式

根据车辆运输限宽、限高以及载车平台安装空间、布局等要求，将天线进行合理的分块。各分块之间通过旋转铰链连接，通过电机驱动减速箱，带动梯形丝杆做直线运动，使得分块绕旋转铰链旋转，实现天线分块的展开与收叠。

在天线各分块即将到位处设计、安装有接近开关，并在精确到位处设计安装有高强度和刚度的机械挡块。该机械挡块直接影响天线到位型面精度，因此应采取精密加工以满足要求，挡块安装位置则应通过相应工装或激光跟踪仪等仪表来反复确认。选择的电机应具有短时过载功能，与电机配合的驱动器可实时检测电机电流，并通过CAN通讯等总线形式将检测电流输出至天线控制系统使用。

天线控制系统通过IO口实时读取接近开关状态，通过CAN总线与电机驱动器进行通讯，实时采集电机电流参数。天线展开时，首先控制系统通过CAN总线向驱动器发送电机使能以及转速指令，电机按指令运行，驱动天线分块快速展开。在触发到位接近开关后，控制系统立即通过CAN总线将电机转速降低，使得电机以极低速度带动天线分块逼近机械挡块，其运动部件与机械挡块硬接触。随着电机继续转动，消除了减速箱等结构件内的空程间隙，电机的电流急剧上升。当电流值大于设定阈值时，控制系统立即将电机停止，同时判断天线展开到位。由于传动丝杆采用梯形丝杆，具有自锁功能，使得天线稳定保持在此状态。

天线展开到位后，为检测自动展开到位精度，可采取激光跟踪仪对天线型面精度进行检测。检测时，首先建立好基准坐标，并将理论模型坐标与实际物理坐标修正一致。测试时，在天线型面上按均匀布置原则尽量多的随机选取若干测试点，将测试点与理论天线模型进行比较，并通过计算机采集计算，即可得出天线型面误差。经实际测试，天线型面精度相对于采取单一检测开关或测角元件控制方式有了很大的提高。

Claims (2)

1.一种基于电机电流反馈的折叠天线高精度展开控制方法，其特征在于：在天线分块即将展开到位处设计、安装接近开关；在精确到位处设置高强度和刚度的机械挡块；在触发接近开关之前，电机高速运行，快速驱动天线展开；触发接近开关后，降低电机运行速度，使得天线分块以较缓慢的速度逼近到位处；在天线分块与该机械挡块以极低速度触碰后，电机反馈电流的急剧上升，大于设定电流阈值时，立即切断电机使能，天线展开到位。

2.根据权利要求1所述的基于电机电流反馈的折叠天线高精度展开控制方法，其特征在于：所述电机具有短时过载功能，与电机配合的驱动器可实时检测负载电流，并通过CAN通讯总线将检测电流输出至天线控制系统，以便于软件判断天线展开到位与否。