CN107810380A - 马达驱动的瞄准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制马达驱动的瞄准装置的方法，包括以下步骤：根据标称速度设定值与角速度传感器的测量值之间的差对马达进行控制；以及，在饱和的情况下，根据饱和之前的参考惯性位置与当前惯性位置之间的偏差来确定标称速度设定值的校正值，并将该校正值施加至标称速度设定值。本发明还涉及一种用于实施所述方法的瞄准装置。

Description

马达驱动的瞄准装置和方法

技术领域

本发明涉及元件沿预定方向的马达驱动的瞄准或转向，且具体涉及将武器与视准线对齐。

背景技术

已知将包括静止结构和可转向的支承件的瞄准装置安装在相对于参考框架可转向的武器系统上，就像承载武器系统的车辆是马达驱动的武器系统一样。瞄准装置的支承件安装在武器结构上，以借助两个电动马达而围绕两条转动轴线、即高低角轴线(elevation axis)和方位角轴线(bearing axis)可转向。

马达被控制使得将可转向的支承件带至在对应于由武器的视野调节器所确定的视准线的方向上对齐，并保持该对齐。

在开火时，武器的后座产生冲击，该冲击引起支承件突然转向。马达被控制成抵抗该突然转向直至马达的控制变得饱和，从而限制损坏装置的电子设备的风险，但使得不可能保持支承件与视准线对齐。于是，在支承件的实际角度位置与视准线之间发生了偏置。对马达的控制无法使马达能够快速校正该偏置，从而在连续开火的情形中，存在第二发射和后续发射将越来越远离目标的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供手段使得能够改善机动化支承件在冲击或导致马达变得饱和的任何其他物理现象的情况下对齐的精度。

为此，本发明提供了一种控制瞄准装置的方法，该瞄准装置包括静止结构，静止结构具有安装在静止结构上的支承件，从而可通过至少一个马达围绕至少一个转动轴线转向，支承件设置有围绕该轴线的至少一个角速度惯性传感器，该方法包括以下步骤：

-根据标称速度设定值与角速度传感器的测量值之间的差对马达进行伺服控制；以及

-根据参考惯性位置与当前惯性位置之间的差确定用于校正标称速度设定值的校正值，并将该校正值施加至标称速度设定值。

在马达饱和的情况下，参考惯性位置是就在马达饱和之前支承件的位置。该位置由角速度惯性传感器所测量。借助本发明，标称速度设定值增加，从而将支承件快速带至参考惯性位置。

本发明还提供了一种瞄准装置，该瞄准装置包括静止结构，静止结构具有安装在静止结构上的支承件，以可通过连接至控制单元的至少一个马达围绕至少一个转动轴线转向。支承件设置有围绕该轴线的至少一个角速度惯性传感器，该控制单元被布置成：

-根据标称速度设定值与角速度传感器的测量值之间的差对马达进行伺服控制；以及

-在检测到饱和的情况下，根据参考惯性位置与当前惯性位置之间的差确定用于校正标称速度设定值的校正值，并将该校正值施加至标称速度设定值。

本发明的其他特征和优点将在阅读以下对本发明的具体非限制性实施例的说明时显现。

附图说明

将参考附图，其中：

-图1是根据本发明的瞄准装置的示意图；以及

-图2是视图，示意性地示出了如何控制瞄准装置的马达。

具体实施方式

参考图1，本发明的瞄准装置包括静止结构1，静止结构1中安装有支承件2以围绕轴线3枢转，在该示例中，轴线3是竖直的。结构1布置成固定至支架、例如车辆或坦克炮塔。支承件2布置成承载要被瞄准的元件、例如是武器或瞄准装置，且其通过同轴围绕轴线3的滚动轴承连接至结构1。

通过电动马达4，支承件2围绕轴线3的角度位置可调整，电动马达4具有输出轴，该输出轴经由传动装置连接至关于轴线3同轴且固定至支承件2的环状物。该传动装置可例如是齿轮、传动带、缆线等。马达还可安装成与待被驱动的元件直接接合，从而将结构1连接至支承件2。

支承件2还装配有用于感测围绕轴线3的角速度的惯性传感器、即陀螺仪5。

电动马达4和陀螺仪5连接至计算机控制单元6，计算机控制单元6布置成运行控制程序且包括界面，该界面使得瞄准装置的操作者能够将数据输入控制程序中。计算机控制单元6连续地存储由陀螺仪5所测量的角速度。

控制程序的操作如图2中所示，该控制程序呈现被给予总体附图标记10的控制系统的形式，且布置成根据从由瞄准装置的操作者输入的数据计算所得的标称速度设定值来控制电动马达4。

控制系统包括主控制回路20和在电动马达4变得饱和的情况下介入的校正回路30。

主控制回路20包括马达控制元件21，马达控制元件21根据速度设定值与被写作的支承件2速度之间的差来确定电动马达4的控制参数。速度由陀螺仪5测量。

校正回路30包括估计器31和校正器32，估计器31用于估计饱和之前的参考惯性位置与当前惯性位置之间的差，校正器32布置成根据差值校正标称速度设定值该校正是比例积分类型校正，该校正提供校正速度设定值校正回路30还具有检测器33，用于基于来自控制元件21的饱和信息而检测电动马达4的饱和。检测器33用于监测电动马达4的饱和的发生，且其布置成在电动马达4饱和的情形中激活校正回路30。求和电路34将标称速度设定值和校正速度设定值相加以获得速度设定值

因而，在正常操作中，当不发生饱和时，速度设定值等于标称速度设定值

相反地，在所述饱和的情况下，校正回路30被检测器33激活，使得标称速度设定值被校正器32校正，校正器32提供校正速度设定值

当然，本发明不限制于所描述的实施例，而是涵盖了由权利要求限定的本发明的范围内所带来的任何变型。

具体地，例如，支承件2可安装在结构1中，使得围绕两个相互垂直的轴线可调整到位。支承件2可安装在结构1中以或者使用具有两个感测轴线的惯性角度传感器或者使用各自具有一个感测轴线的两个惯性角度传感器通过两个马达在高度角和方位角方面相对于结构1可调整。

本发明可应用于布置成沿预定方向转向任何元件的任何瞄准装置。

支承件可装配有多个惯性传感器：用于常规稳定控制回路的第一传感器和用于校正回路的陀螺仪。

可能或者如上所述使用绝对参考位置值，或者使用如在每个控制迭代处所计算的当前绝对位置误差。

该方法可通过添加外绝对(或惯性)位置回路而被连续执行。于是，用于执行该方法的装置不具有用于触发和停止功能33的元件；不存在由估计器31所得到的参考测量值，且由操作者提供的速度设定值总是由来自校正器32的速度设定值所校正。该实施方式用于显著减小摩擦效应且还增加了在稳定伺服控制系统的振荡方面的性能。因而，该方法还可用作摩擦补偿器。

Claims (4)

1.一种控制瞄准装置的方法，所述瞄准装置包括静止结构，静止结构具有安装在所述静止结构上的支承件，从而能通过至少一个马达围绕至少一个转动轴线转向，所述支承件设置有围绕所述轴线的至少一个角速度惯性传感器，所述方法包括以下步骤：

-根据标称速度设定值与角速度传感器的测量值之间的差对所述马达进行伺服控制，并监测所述马达变得饱和；以及

-在检测到饱和的情况下，根据饱和之前的参考惯性位置与当前惯性位置之间的差确定用于校正所述标称速度设定值的校正值，并将所述校正值施加至所述标称速度设定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正值通过比例积分校正类型的校正而获得。

3.一种瞄准装置，包括静止结构，静止结构具有安装在所述静止结构上的支承件，以能通过连接至控制单元的至少一个马达围绕至少一个转动轴线转向，所述装置的特征在于，所述支承件设置有围绕所述轴线的至少一个角速度惯性传感器，且在于，所述控制单元布置成：

-根据标称速度设定值与角速度传感器的测量值之间的差对所述马达进行伺服控制，并监测所述马达变得饱和；以及

-在检测到饱和的情况下，根据饱和之前的参考惯性位置与当前惯性位置之间的差确定用于校正所述标称速度设定值的校正值，并将所述校正值施加至所述标称速度设定值。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述校正值通过比例积分校正类型的校正而获得。