CN111750738B - 一种导弹夹钳及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种导弹夹钳的控制方法，涉及导弹地面设备领域，导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，伺服控制器存储有夹钳的运动参数，且伺服控制器控制伺服电机驱动夹钳运动至该夹钳闭合或打开；控制方法包括以下步骤：伺服控制器接收用于闭合或打开夹钳的开关指令信号；伺服控制器采集夹钳的实际运动信息，实际运动信息包括实际位置信息；根据运动参数，伺服控制器计算得到夹钳的规划位置信息；根据规划位置信息和实际运动信息，伺服控制器进行PID控制，并驱动伺服电机的转动，以使伺服电机驱动夹钳运动至该夹钳闭合或打开。本申请能够实现一键夹紧，简化导弹夹钳的控制流程，缩短导弹发射的准备时间，且能够提导弹夹钳的控制精度。

Description

一种导弹夹钳及其控制方法

技术领域

本申请涉及导弹地面设备领域，特别涉及一种导弹夹钳及其控制方法。

背景技术

导弹夹钳是导弹起竖臂的重要组成部分，包括前闭锁和后闭锁；前闭锁由夹钳压紧弹体，限制导弹运输过程中向上运动；后闭锁通过螺旋传动机构驱动伸缩杆摆臂旋转压紧转换接头，限制导弹的滚转、向前和向上运动。传统的夹钳多采用液压系统驱动液压缸动作，以控制夹钳的闭合或张开，液压系统控制简单，但存在夹钳动作慢、精度不高、噪声高的缺陷。

发明内容

本申请实施例提供一种导弹夹钳及其控制方法，本申请能够实现一键夹紧，简化导弹夹钳的控制流程，缩短导弹发射的准备时间，且能够提导弹夹钳的控制精度。

第一方面，本申请实施例提供了一种导弹夹钳的控制方法，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开；所述控制方法包括以下步骤：

所述伺服控制器接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

所述伺服控制器采集所述夹钳的实际运动信息，所述实际运动信息包括实际位置信息；

根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息；

根据所述规划位置信息和所述实际运动信息，所述伺服控制器进行PID控制，并驱动所述伺服电机的转动，以使所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开。

在本实施例中，优选地，所述伺服控制器包括顺次相连的位移外环、速度中环、电流内环；所述控制方法包括以下步骤：

所述位移外环接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

所述位移外环采集所述夹钳的实际位置信息，并根据所述运动参数计算出所述夹钳的规划位置信息；

所述位移外环比对所述夹钳的实际位置信息和规划位置信息得到位置比较信息，并进行位置PID控制，通过所述速度中环控制所述电流内环生成占空比信号；

采用桥式逆变模块对所述占空比信号进行变频处理，并向所述伺服电机输出，驱动所述伺服电机的转动。

优选地，所述实际运动信息还包括实际速度信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述位移外环进行位置PID控制并输出设定速度信息；

所述速度中环接收所述设定速度信息；

所述速度中环采集所述夹钳的实际速度信息；

所述速度中环比对所述夹钳的实际速度信息和设定速度信息得到速度比较信息，并进行速度PID控制，控制所述电流内环生成占空比信号。

优选地，所述实际运动信息还包括实际电流信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述速度中环进行速度PID控制并输出设定电流信息；

所述电流内环接收所述设定电流信息；

所述电流内环采集所述伺服电机的实际电流信息，其中，所述夹钳的运动状态与所述伺服电机的运动状态具备一一对应关系；

所述电流内环比对所述伺服电机的实际电流信息和设定电流信息得到电流比较信息，将所述电流比较信息经帕克Park和克拉克Clarke坐标变换后，再进行电流PID控制，Park和Clarke坐标逆变换，并进行电压空间矢量控制，生成占空比信号。

优选地，所述运动参数包括加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度及最大速度，且允许夹钳运动的所述最大速度为所述夹钳的匀速速度；所述根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息的具体步骤包括：

根据所述加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度、匀速速度，所述位移外环计算所述夹钳在闭合或打开过程中的规划位置。

优选地，当所述伺服控制器采集到所述夹钳的实际速度超过所述最大速度时，所述伺服控制器进行速度限幅，或所述伺服控制器进行超速报警。

优选地，所述位置外环与所述速度中环的中断周期相同，且所述位置外环的中断周期长于所述电流内环的中断周期。

优选地，所述位置外环的中断周期为1ms，所述速度内环的中断周期为0.1ms。

优选地，所述开关指令信号为I/O信号。

第二方面，本申请实施例提供了一种导弹夹钳，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动；所述伺服控制器用于执行如上述的导弹夹钳的控制方法。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种导弹夹钳的控制方法，本申请能够实现一键夹紧，简化导弹夹钳的控制流程，缩短导弹发射的准备时间，且能够提导弹夹钳的控制精度。本申请采用伺服控制器控制夹钳动作，较液压驱动更为精确快速，且该伺服控制器存储有夹钳的运动参数，根据该运动参数能够规划夹钳理论上的规划位置信息，伺服控制器在接收一个闭合夹钳或打开夹钳的指令信号后，即刻使得夹钳基本按照理论规划运动，可见，本申请对于夹钳控制流程简化且操作简单，缩短了导弹发射的准备时间；同时，伺服控制器采集夹钳的实际运动信息并进行闭环控制，得到对夹钳的精确控制方案，有效提高夹钳的闭合或打开的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种导弹夹钳的控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中夹钳的速度时程曲线图；

图3为本申请实施例提供的一种导弹夹钳的控制方法的流程具体示意拓扑图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种导弹夹钳的控制方法，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开；所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：所述伺服控制器接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

步骤2：所述伺服控制器采集所述夹钳的实际运动信息，所述实际运动信息包括实际位置信息；

步骤3：根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息；

步骤4：根据所述规划位置信息和所述实际运动信息，所述伺服控制器进行PID控制，并驱动所述伺服电机的转动，以使所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开。

进一步地，所述伺服控制器包括顺次相连的位移外环、速度中环、电流内环；所述控制方法包括以下步骤：

所述位移外环接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

所述位移外环采集所述夹钳的实际位置信息，并根据所述运动参数计算出所述夹钳的规划位置信息；

所述位移外环比对所述夹钳的实际位置信息和规划位置信息得到位置比较信息，并进行位置PID控制，通过所述速度中环控制所述电流内环生成占空比信号；

采用桥式逆变模块对所述占空比信号进行变频处理，并向所述伺服电机输出，驱动所述伺服电机的转动。

更进一步地，所述实际运动信息还包括实际速度信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述位移外环进行位置PID控制并输出设定速度信息；

所述速度中环接收所述设定速度信息；

所述速度中环采集所述夹钳的实际速度信息；

所述速度中环比对所述夹钳的实际速度信息和设定速度信息得到速度比较信息，并进行速度PID控制，控制所述电流内环生成占空比信号。

再进一步地，所述实际运动信息还包括实际电流信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述速度中环进行速度PID控制并输出设定电流信息；

所述电流内环接收所述设定电流信息；

所述电流内环采集所述伺服电机的实际电流信息，其中，所述夹钳的运动状态与所述伺服电机的运动状态具备一一对应关系；

所述电流内环比对所述伺服电机的实际电流信息和设定电流信息得到电流比较信息，将所述电流比较信息经帕克Park和克拉克Clarke坐标变换后，再进行电流PID控制，Park和Clarke坐标逆变换，并进行电压空间矢量控制，生成占空比信号。

在本实施例中，伺服控制器采集夹钳的实际运动信息并进行闭环控制，得到对夹钳的精确控制方案，有效提高夹钳的闭合或打开的控制精度。具体来说，所述伺服控制器采用位移外环、速度中环、电流内环三个闭环控制，能够有效提供本申请实施例中伺服控制器的控制精度。

具体地，所述运动参数包括加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度及最大速度，且允许夹钳运动的所述最大速度为所述夹钳的匀速速度；所述根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息的具体步骤包括：

根据所述加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度、匀速速度，所述位移外环计算所述夹钳在闭合或打开过程中的规划位置。

如图2所示，其为所述伺服控制器根据所述运动参数由伺服电机驱动的夹钳的规划位置信息的对应的夹钳速度的时程曲线图，其中，所述夹钳的加速时间为T1，匀速时间为T2，减速时间为T3，匀速速度为V，根据该时程曲线图即可计算出所述夹钳的规划位置，也即规划位移。一般来说，夹钳的夹紧或打开的轨迹是相同的，多次夹紧的轨迹也是相同的，因而可以根据预先存储运动参数的形式，通过一键开关的形式实现快速规划控制，无需使用上位机发送速度或脉冲指令，增加上位机的控制难度。

鉴于本申请实施例中伺服控制器的作用对象的特殊性，为了保证安全性，当所述伺服控制器采集到所述夹钳的实际速度超过所述最大速度时，所述伺服控制器进行速度限幅，或所述伺服控制器进行超速报警。

优选地，所述位置外环与所述速度中环的中断周期相同，且所述位置外环的中断周期长于所述电流内环的中断周期。在本实施例中，所述位置外环、速度中环在同一个中断周期内，在降低计算复杂度的同时，还能够让电流内环有更高的计算频率以保证伺服控制器的控制精度。

在本实施例中，具体地，所述位置外环的中断周期为1ms，所述速度内环的中断周期为0.1ms。

具体地，所述开关指令信号为I/O信号。通过一键开关的形式实现快速规划控制，无需使用上位机发送速度或脉冲指令，导致增加上位机的控制难度。伺服控制器在接收一个闭合夹钳或打开夹钳的指令信号后，即刻使得夹钳基本按照理论规划运动，可见，本申请对于夹钳控制流程简化且操作简单，缩短了导弹发射的准备时间

参见图3所示，在本申请具体实施例中，伺服控制器存储有夹钳的运动参数，该运动参数能够规划夹钳闭合夹紧或打开的完整路径，所述实际运动信息包括实际位置信息、实际速度信息、实际电流信息，并且，伺服电机与夹钳连接，两者的运动状态是相同或是一一对应的；当所述伺服控制器接收到一个用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号，启动所述伺服控制器开始运行工作，且所述伺服控制器由位移外环、速度中环、电流内环构成；该伺服控制器的具体工作流程为：

步骤001：所述位置外环接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

步骤002：所述位置外环采集所述夹钳的实际位置信息；所述速度中环采集所述夹钳的实际速度信息；所述电流内环采集所述伺服电机的实际电流信息；

步骤003：根据所述运动参数，所述位置外环计算得到所述夹钳的规划位置信息；

步骤004：所述位置外环根据所述实际位置信息和所述规划位置信息的位置比较信息，进行位置PI控制并输出设定速度信息；具体地，所述位置比较信息为实际位置与规划位置的差值；

步骤005：所述速度中环接收所述设定速度信息，并根据所述设定速度信息和所述实际速度信息的速度比较信息，进行速度PI控制并输出设定电流信息；具体地，所述速度比较信息为实际速度与设定速度的差值；

步骤006：所述电流内环接收所述设定电流信息，并根据所述设定电流信息和所述实际电流信息的电流比较信息，经过Park和Clarke坐标变换，实现线性化处理，再进行电流PID控制和Park和Clarke坐标逆变换，并进行电压空间矢量控制，生成占空比信号；其中，所述电流比较信息为实际电流与规划电流的差值；

步骤007：采用桥式逆变模块对所述占空比信号进行变频处理，并向所述伺服电机输出，驱动所述伺服电机的转动；所述伺服电机与所述夹钳相连，且两者的运动相同或可以一一对应，进而驱动所述夹钳运动。

本申请实施例还提供了一种导弹夹钳，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动；所述伺服控制器用于执行如上述的导弹夹钳的控制方法。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种导弹夹钳的控制方法，其特征在于，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开；所述控制方法包括以下步骤：

所述伺服控制器接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

所述伺服控制器采集所述夹钳的实际运动信息，所述实际运动信息包括实际位置信息；

根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息；

根据所述规划位置信息和所述实际运动信息，所述伺服控制器进行PID控制，并驱动所述伺服电机的转动，以使所述伺服电机驱动所述夹钳运动至该夹钳闭合或打开；

所述伺服控制器包括顺次相连的位移外环、速度中环、电流内环；所述控制方法包括以下步骤：

所述位移外环接收用于闭合或打开所述夹钳的开关指令信号；

所述位移外环采集所述夹钳的实际位置信息，并根据所述运动参数计算出所述夹钳的规划位置信息；

所述位移外环比对所述夹钳的实际位置信息和规划位置信息得到位置比较信息，并进行位置PID控制，通过所述速度中环控制所述电流内环生成占空比信号；

采用桥式逆变模块对所述占空比信号进行变频处理，并向所述伺服电机输出，驱动所述伺服电机的转动；

所述位置外环与所述速度中环的中断周期相同，且所述位置外环的中断周期长于所述电流内环的中断周期；

所述开关指令信号为I/O信号。

2.如权利要求1所述的导弹夹钳的控制方法，其特征在于，所述实际运动信息还包括实际速度信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述位移外环进行位置PID控制并输出设定速度信息；

所述速度中环接收所述设定速度信息；

所述速度中环采集所述夹钳的实际速度信息；

所述速度中环比对所述夹钳的实际速度信息和设定速度信息得到速度比较信息，并进行速度PID控制，控制所述电流内环生成占空比信号。

3.如权利要求2所述的导弹夹钳的控制方法，其特征在于，所述实际运动信息还包括实际电流信息；所述控制方法还包括以下步骤：

所述速度中环进行速度PID控制并输出设定电流信息；

所述电流内环接收所述设定电流信息；

所述电流内环采集所述伺服电机的实际电流信息，其中，所述夹钳的运动状态与所述伺服电机的运动状态具备一一对应关系；

所述电流内环比对所述伺服电机的实际电流信息和设定电流信息得到电流比较信息，将所述电流比较信息经帕克Park和克拉克Clarke坐标变换后，再进行电流PID控制，Park和Clarke坐标逆变换，并进行电压空间矢量控制，生成占空比信号。

4.如权利要求1所述的导弹夹钳的控制方法，其特征在于，所述运动参数包括加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度及最大速度，且允许夹钳运动的所述最大速度为所述夹钳的匀速速度；根据所述运动参数，所述伺服控制器计算得到所述夹钳的规划位置信息的具体步骤包括：

根据所述加速时间、匀速时间、减速时间、加速加速度、减速加速度、匀速速度，所述位移外环计算所述夹钳在闭合或打开过程中的规划位置。

5.如权利要求4所述的导弹夹钳的控制方法，其特征在于，当所述伺服控制器采集到所述夹钳的实际速度超过所述最大速度时，所述伺服控制器进行速度限幅，或所述伺服控制器进行超速报警。

6.如权利要求1所述的导弹夹钳的控制方法，其特征在于，所述位置外环的中断周期为1ms，所述电流内环的中断周期为0.1ms。

7.一种导弹夹钳，其特征在于，所述导弹夹钳包括夹钳、伺服电机及伺服控制器，所述伺服控制器存储有所述夹钳的运动参数，且所述伺服控制器控制所述伺服电机驱动所述夹钳运动；所述伺服控制器用于执行如权利要求1~6任意一项所述的导弹夹钳的控制方法。

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