CN109324640B - 一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，包括水平仪感应器、调平控制器、电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三、电机控制器四、支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三、支撑力传感器四等，调平控制器依据水平传感器数据并采用高点追逐方法计算各支撑腿的目标位置，将支撑腿的目标位置与支撑腿支撑力数据进行融合控制后，作为电机控制器位置给定，控制支撑腿运行，在各支撑腿首次达到平衡后，线性减小支撑力融合系数，实现载车的最终调平，通过这种融合控制方法，减小调平过程中对载车车体冲击和车体变形，实现载车的柔顺调平控制。

Description

一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技技术领域，具体为一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法。

背景技术

载车自动调平系统在如雷达、发射平台等车载军用装备有着广泛的应用。调平驱动方式一般采用液压驱动和电机驱动两大类，液压驱动和电机驱动的优缺点参见文献“基于直流调速的自动调平系统控制技术研究”中的综述。考虑实际装备的稳定性、抗倾覆性，调平的支撑方式采用四点、六点支撑， 无论是四点支撑还是六点支撑，车体调平系统的支撑腿都是超静定结构。

文献“雷达载车双闭环调平系统设计”中，将雷达载车调平过程分为两个步骤，首先将雷达载车的4条支撑夯实，然后再进行载车调平，这种方法用于解决载车调平过程中“虚腿“现象，不足之处在于调平过程较长。

中国专利申请号：CN201510362327.8，申请日：2015年6月26日，专利名称为：一种四点支撑机电调平系统虚腿补偿控制方法，通过检测各支腿电机绕组电流值并转换成支撑力，利用带电流反馈的控制策略将载车平台调平并消除虚腿，该方法利用电机电流控制支撑腿的支撑力，实践系统中，电流控制本身存在较大偏差，且中间传动环节不定因素较多，难以对支撑力准确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，包括水平仪传感器、调平控制器、电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三、电机控制器四、支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三、支撑力传感器四、支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四，所述水平仪传感器用于测量载车的姿态，所述水平仪传感器与所述调平控制器通过串口电性连接；所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四，分别驱动所述支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四运动，所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四与调平控制器电性连接，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四分别用于检测支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四的支撑力，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四与调平控制器电性连接。

优选的，所述调平控制器依据水平仪传感器测量载车姿态数据和高点追逐方法完成支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四目标位置的计算。

优选的，所述水平传感器测量的载车姿态数据和高点追逐方法，计算目标支撑腿一位置,设为P1；支撑力传感器一测量的支撑力设为F1；将P1与F1的进行数据融合，融合控制的输出

计算如式（1）：

（1），

式（1）中，K1为支撑力融合系数，单位为米/牛，

为融合控制的输出，为防止支撑腿一出现上下抖动，限定

，即当

时，强制

。

优选的，所述电机控制器一配置为位置控制模式，且位置控制的调节器采用比例控制，比例系数为

，接收调平控制器融合控制的输出

作为位置给定信息，设电机控制一的位置反馈为

，则支撑腿一的速度V1计算如式（2）：

（2），由式（1）可知，

迅速减小，

差值减小由式（2）可知，支撑腿一的速度V1迅速减小，支撑力F1增大，支撑腿一的速度V1越来越小，直至停止运行，当四条支撑腿均达到平衡后，设K1初始值为C1,按线性方法从初值C1开始逐渐减小K1,直到减小到K1=0，即逐渐减小支撑力对位置控制的影响，实现四条支撑腿的完全位置控制。

优选的，所述支撑力融合系数K1值域为(

)，C1为支撑力融合系数K1的初值，C1初值的整定方法采用试凑方法进行整定，基本原则是C1越大，载车车体冲击越小，调平时间越长，根据调平时间进行C1整定，首次调平调试，C1可依据式（3）确定，

（3）

其中

为支撑腿一的最大行程，单位为米，

为载车总重量，单位为牛顿，后续可依据

的整定基本原则依据具体系统进行适当调整。

优选的，所述支撑腿一达到平衡的判据为式（4）：

（4），

取值影响调平时间，

值越大，调平过程时间越短。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过对支撑腿目标位置与支撑腿支撑力的数据融合，避免在调平过程中某条支撑腿支撑力过大对载车车体产生冲击及车体支撑结构变形；

2、本发明通过对支撑腿目标位置与支撑腿支撑力的数据融合，调平过程连贯，实现快速调平。

附图说明

图1为本发明的部件组成示意图；

图2为本发明的支撑腿一控制方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种实施例如图1：一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，包括水平仪传感器、调平控制器、电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三、电机控制器四、支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三、支撑力传感器四、支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四，所述水平仪传感器用于测量载车的姿态，所述水平仪传感器与所述调平控制器通过串口电性连接；所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四，分别驱动所述支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四运动，所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四与调平控制器电性连接，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四分别用于检测支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四的支撑力，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四与调平控制器电性连接。

在本实施中，调平控制器依据水平仪传感器测量载车姿态数据和高点追逐方法完成支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四目标位置的计算，

在本实施中，水平传感器测量的载车姿态数据和高点追逐方法，计算目标支撑腿一位置,设为P1；支撑力传感器一测量的支撑力设为F1；将P1与F1的进行数据融合，融合控制的输出

计算如式（1）：

（1），

式（1）中，K1为支撑力融合系数，单位为米/牛，

为融合控制的输出，为防止支撑腿一出现上下抖动，限定

，即当

时，强制

。

在本实施中图2，电机控制器一配置为位置控制模式，且位置控制的调节器采用比例控制，比例系数为

，接收调平控制器融合控制的输出

作为位置给定信息，设电机控制一的位置反馈为

，则支撑腿一的速度V1计算如式（2）：

（2），由式（1）可知，假定支撑腿一首先触地，支撑力F1急剧增加，减小对载车车体产生冲击和车体变形，在其他支撑腿未触地时，支撑腿一以低速运行，且随着支撑力F1的增大，

迅速减小，

差值减小由式（2）可知，支撑腿一的速度V1迅速减小，支撑力F1增大，支撑腿一的速度V1越来越小，直至停止运行，当四条支撑腿均达到平衡后，设K1初始值为C1,按线性方法从初值C1开始逐渐减小K1,直到减小到K1=0，即逐渐减小支撑力对位置控制的影响，实现四条支撑腿的完全位置控制。

在本实施中，支撑力融合系数K1值域为(

)，C1为支撑力融合系数K1的初值，C1初值的整定方法采用试凑方法进行整定，基本原则是C1越大，载车车体冲击越小，调平时间越长，根据调平时间进行C1整定，首次调平调试，C1可依据式（3）确定，

（3）

其中

为支撑腿一的最大行程，单位为米，

为载车总重量，单位为牛顿，后续可依据

的整定基本原则依据具体系统进行适当调整。

在本实施中，支撑腿一达到平衡的判据为式（4）：

（4），

取值影响调平时间，

值越大，调平过程时间越短，本实例中

取为支撑腿一位置反馈最大值的5%，其他三条支撑腿达到平衡的判据与支撑腿一相同。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，包括水平仪传感器、调平控制器、电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三、电机控制器四、支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三、支撑力传感器四、支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四，其特征在于：所述水平仪传感器用于测量载车的姿态，所述水平仪传感器与所述调平控制器通过串口电性连接；所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四，分别驱动所述支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四运动，所述电机控制器一、电机控制器二、电机控制器三和电机控制器四与调平控制器电性连接，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四分别用于检测支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四的支撑力，所述支撑力传感器一、支撑力传感器二、支撑力传感器三和支撑力传感器四与调平控制器电性连接；

所述调平控制器依据水平仪传感器测量载车姿态数据和高点追逐方法完成支撑腿一、支撑腿二、支撑腿三和支撑腿四目标位置的计算；

所述水平仪传感器测量的载车姿态数据和高点追逐方法，计算目标支撑腿一位置，设为P1；支撑力传感器一测量的支撑力设为F1；将P1与F1的进行数据融合，融合控制的输出P′1计算如式(1)：P′1＝P1-K1×F1 (1)，

式(1)中，K1为支撑力融合系数，单位为米/牛，P′1为融合控制的输出，为防止支撑腿一出现上下抖动，限定P′1≥0，即当P′1＜0时，强制P′1＝0。

2.根据权利要求1所述的一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，其特征在于：所述电机控制器一配置为位置控制模式，且位置控制的调节器采用比例控制，比例系数为Kp，接收调平控制器融合控制的输出P′1作为位置给定信息，设电机控制一的位置反馈为P″1，则支撑腿一的速度V1计算如式(2)：V1＝Kp×(p′1-p″1) (2)，由式(1)可知，P′1迅速减小，p′1-p″1差值减小由式(2)可知，支撑腿一的速度V1迅速减小，支撑力F1增大，支撑腿一的速度V1越来越小，直至停止运行，当四条支撑腿均达到平衡后，设K1初始值为C1，按线性方法从初值C1开始逐渐减小K1，直到减小到K1＝0，即逐渐减小支撑力对位置控制的影响，实现四条支撑腿的完全位置控制。

3.根据权利要求1所述的一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，其特征在于：所述支撑力融合系数K1值域为C1≥K1≥0，C1为支撑力融合系数K1的初值，C1初值的整定方法采用试凑方法进行整定，基本原则是C1越大，载车车体冲击越小，调平时间越长，根据调平时间进行C1整定，首次调平调试，C1可依据式(3)确定，

其中P_max为支撑腿一的最大行程，单位为米，G为载车总重量，单位为牛顿，后续可依据C1的整定基本原则依据具体系统进行适当调整。

4.根据权利要求2所述的一种四点支撑载车电动柔顺调平控制方法，其特征在于：所述支撑腿一达到平衡的判据为式(4)：

(P′1-P″1)≤∑ (4)，∑取值影响调平时间，∑值越大，调平过程时间越短。

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