CN109189107A - 一种多模转台的复合控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模转台的复合控制方法及系统，所述方法包括：根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息；将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；根据驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态。本发明能够明显降低多模转台的轴间干扰。

Description

一种多模转台的复合控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种多模转台的复合控制方法及系统，属于雷达技术领域。

背景技术

装有雷达的载机在跟踪目标的时候，会根据目标运动变化，随时调整自己的飞行姿态和运动轨迹。在实验室环境中，利用三轴转台来模拟射频雷达载机运动姿态，两轴转台用来模拟红外雷达载机运动姿态，根据目标当前位置与载机当前位置，通过阵列目标信号相对位置的控制，模拟目标相对载机的运动变化规律。

目前的多模转台控制中红外和微波的控制相对独立，并且相距距离较远，不存在干涉和相交问题，所以没有很好的逼真模拟复合导引头本身弹体运动姿态，导致现有的控制方式不能有效解决多模转台轴间干扰的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多模转台的复合控制方法及系统，能够明显降低多模转台的轴间干扰。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种多模转台的复合控制方法，所述方法包括：

根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息；

将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；

对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；

对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；

根据驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态。

进一步的，所述方法还包括：

对驱动控制信息和或优化角位置控制信息进行安全检验：若未通过安全检验，则输出保护信号；若通过安全检验，则直接输出被检验的控制信息。

进一步的，干扰优化控制方法包括：

采用前馈补偿及带积分环节的无差调节方式消除多模转台各轴的不平衡力矩。

进一步的，所述逻辑控制信息包括：上电逻辑控制、下电逻辑控制、使能保护逻辑控制。

本发明另一方面提供了一种多模转台的复合控制系统，所述系统包括：

RTX实时内核：用于根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息；

电源逻辑控制单元：用于将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；

测角解算模块：用于对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；

多模复合控制模块：用于对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；

电机驱动单元：用于根据驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态。

进一步的，所述系统还包括：

控制计算机：用于预设多模转台工作参数、对多模转台进行实时监控；

光纤反射内存网模块：用于实现控制计算机与RTX实时内核之间的数据同步更新。

进一步的，所述系统还包括：

安全监控单元：用于对驱动控制信息和或优化角位置控制信息进行安全检验：若未通过安全检验，则输出保护信号；若通过安全检验，则直接输出被检验的控制信息。

进一步的，所述多模复合控制模块包括：

带有积分环节的无差调节单元：用于消除摩擦力矩、电机磁滞力矩所造成的静差；

前馈补偿单元：用于抵消多模转台各轴的干扰力矩。

因此，本发明提供的多模转台的复合控制方法及系统，根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息按照预设的控制算法得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息，能够更加逼真的模拟多模转台的运动姿态，通过干扰优化控制，能够给出明显降低多模转台轴间干扰的控制策略，有助于使系统按系统的控制和综合监控管理功能，达到多模转台的安全可靠运行。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多模转台的复合控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供的多模转台的复合控制方法，包括如下步骤：

步骤一：根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息：逻辑控制信息包括：上电逻辑控制、下电逻辑控制、使能保护逻辑控制；多模转台复合控制信息包括：角位置控制信息、转速控制信息；

步骤二：将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；

步骤三：对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；

步骤四：对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；

步骤五：对驱动控制信息和或优化角位置控制信息进行安全检验：若未通过安全检验，则输出保护信号；若通过安全检验，则直接输出被检验的控制信息；

步骤六：根据通过安全检验的驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态，或者根据保护信号执行安全状态控制。

其中，干扰优化控制方法包括：

采用前馈补偿及带积分环节的无差调节方式消除多模转台各轴的不平衡力矩。

如图1所示，是本发明实施例提供的多模转台的复合控制系统的结构框图，该控制系统能够执行前述的控制方法，所述系统包括：电源逻辑控制单元、安全监控单元、电机驱动单元、测角解算模块、多模复合控制模块、光纤反射内存网模块、RTX实时内核和控制计算机。

电源逻辑控制单元，主要由交流接触器、继电器、自研的逻辑控制板卡、锁紧开关及其它光电开关等组成，实现电源的上电和下电的逻辑控制，限位、锁紧状态下的使能保护，在转台任一轴出现异常时进行报警并发送到软件上显示。此单元输出最终状态到安全监控单元。交流接触器使用施耐德的LC1D系列产品，继电器使用施耐德的LR9F系列，逻辑控制板卡使用自研高性能板卡，锁紧开关以及其他光电开关都使用国产高性能品牌产品。

安全监控单元，采用上下层软件结构，即上层监控，下层实时控制，非常有利于系统安全运行。当上层软件出错时，下层软件可以对系统实时控制，限制系统的状态，当下层软件出错时，上层软件根据采集到的关键信号，通过逻辑监控装置触发保护开关，仍能保证系统在安全状态下停车；安全监控单元输出保护信号到电机驱动单元。上层软件采用可视化编程语言C++ Builder或者VC++编制，下层软件采用RTX系统，版本7.1以上。

电机驱动单元，包含多模转台的三轴仿真驱动和两轴红外驱动组合工作，驱动方式采用无刷电机直接驱动和液压伺服马达直接驱动，电机驱动单元直接驱动复合转台工作。驱动器选用与电机匹配的美国进口的Parker驱动器，该品牌驱动器在大功率驱动转台上与包头长安电机相配套已应用多年，此系统功率驱动单元以开关速度快压降小的IGBT功率模块构成双路四象限全桥电路，IGBT耐压1200V，电压裕量达到3倍以上，以SPWM方式工作。

测角解算模块，用于多模转台轴的角位置测量，输出实时角位置测量数据，作为被测试系统或元件的比对标准，从而对被测系统和元件的精度做出评估。在转台的“位置”、“速率”等状态中，它作为反馈环节参与大系统的控制（向控制系统送差值）。其精度和性能直接影响转台的控制精度和动态性能，测角解算模块输出结果到多模复合控制模块进行进一步计算。作为被测试系统或元件的比对标准，从而对被测系统和元件的精度做出评估，考虑到使用方便、环境振动、温差变化大、精度要求等因素，所以选用圆角度编码器RESM200USA150作为角度传感器。

多模复合控制模块，系统采用多种控制策略复合控制方案来达到系统的各项指标。要克服摩擦力矩（包括轴承、滑环电刷），以及电机磁滞力矩所造成的静差，系统采用带积分环节的无差系统；各轴均存在不同程度的不平衡力矩，但干扰力矩是可预测的，系统采用采用前馈补偿，在扰动信号的不利影响产生之前，抵消对系统输出的影响，提高系统的稳态响应特性和动态特性，多模复合控制模块输出控制结果到RTX实时内核，通过光纤反射内存网模块进行传输。

光纤反射内存网模块，实时光纤内存网基于如下的技术基础：计算机A中的一块内存可以直接映像到计算机B中的另一块内存，通过一定的硬件连接手段可以将两块内存中的数据实现同步更新，对于计算机的处理器来说，只需要将待传输的数据放入该内存中。并启动更新传输装置，两块内存可以实现同步更新。由于采用了光纤传输和DMA并发传输技术，光纤串行传输数据率最大可以达到2.0GB/S，加上若干传输损耗，实时传输速度可以达到50MB/S，而对于主处理器来说，其所需要消耗的时间仅为内存的访问时间，比以太网的基于TCP/IP协议的传输方式节省很多时间。光纤反射内存网模块根据需求拟采用VMIC公司VMIC5565系列光纤反射内存网，此板卡基于网络概念，没有冗余检查的数据传输率最大为100Mbytes/s，有冗余检查的数据传输率也能到50Mbytes/s，此时的可靠性稳定性较好，支持64M或128M SDRAM 反射内存，支持PCI、VME和cPCI等多种总线结构的互联。

RTX实时内核，RTX运行于系统内核层，实时子系统RTSS的线程优先于所有Windows线程，提供了对IRQ、I/O、内存的精确直接控制，以确保实时任务的100%可靠性。通过高速的IPC通讯和同步机制，RTX方便地实现与Windows之间的进行高速实时的数据交换；实现运动实时控制，完成包括摩擦补偿、位置闭环控制等在内的控制策略。对负载转动惯量、摩擦力矩等参数进行实时辨识。根据检测到的系统状态信号及用户设置的软限位、软限速值，采用相应的控制算法，对系统的运行位置、速度进行控制，保证运行状态不超出此设定范围；选用美国Ardence公司开发的RTX实时扩展模块。RTX不对Windows系统进行任何封装或修改，其通过在HAL层增加实时HAL扩展来实现基于优先级的抢占式的实时任务的管理和调度。RTX与Windows共存于一台机器中，不需要传统的上下位机的方式。RTX运行于系统内核层，实时子系统RTSS的线程优先于所有Windows线程，提供了对IRQ、I/O、内存的精确直接控制，以确保实时任务的100%可靠性。通过高速的IPC通讯和同步机制，RTX方便地实现与Windows之间的进行高速实时的数据交换。

控制计算机：工业控制计算机作为转台系统的控制器，实现对转台的实时控制和实时监测。工控机为目前主流配置机器，主要是对转台系统的实时控制、管理、系统监测、人机界面、后台数据处理和与远程计算机的实时仿真。控制计算机拟采用ADLink公司的高性能工控机，型号为凌华RK-610A，内存4G，存储1T，满足系统需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多模转台的复合控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息；

将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；

对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；

对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；

根据驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态。

2.根据权利要求1所述的多模转台的复合控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

对驱动控制信息和或优化角位置控制信息进行安全检验：若未通过安全检验，则输出保护信号；若通过安全检验，则直接输出被检验的控制信息。

3.根据权利要求1所述的多模转台的复合控制方法，其特征在于，干扰优化控制方法包括：

采用前馈补偿及带积分环节的无差调节方式消除多模转台各轴的不平衡力矩。

4.根据权利要求1所述的多模转台的复合控制方法，其特征在于，所述逻辑控制信息包括：上电逻辑控制、下电逻辑控制、使能保护逻辑控制。

5.一种多模转台的复合控制系统，其特征在于，所述系统包括：

RTX实时内核：用于根据预设的多模转台工作参数和多模转台各轴的实时角位置信息，得到电源逻辑控制信息和多模转台复合控制信息；

电源逻辑控制单元：用于将电源逻辑控制信息解算成驱动控制信息；

测角解算模块：用于对多模转台复合控制信息进行解算得到多模转台各轴的初步角位置控制信息；

多模复合控制模块：用于对多模转台各轴的初步角位置控制信息进行干扰优化控制，得到多模转台各轴的优化角位置控制信息；

电机驱动单元：用于根据驱动控制信息和或优化角位置控制信息调整多模状态运动姿态。

6.根据权利要求5所述的多模转台的复合控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制计算机：用于预设多模转台工作参数、对多模转台进行实时监控；

光纤反射内存网模块：用于实现控制计算机与RTX实时内核之间的数据同步更新。

7.根据权利要求5所述的多模转台的复合控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

安全监控单元：用于对驱动控制信息和或优化角位置控制信息进行安全检验：若未通过安全检验，则输出保护信号；若通过安全检验，则直接输出被检验的控制信息。

8.根据权利要求5所述的多模转台的复合控制系统，其特征在于，所述多模复合控制模块包括：

带有积分环节的无差调节单元：用于消除包括轴承摩擦力矩、滑环电刷摩擦力矩在内的摩擦力矩以及电机磁滞力矩所造成的静差；

前馈补偿单元：用于抵消多模转台各轴的干扰力矩。