CN112484563A - 火力线稳定系统的半物理实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于火炮随动系统火力线稳定技术领域，具体涉及一种火力线稳定系统的半物理实验方法。该方法中，随动控制器接收位置主令和位置反馈，输出速度主令，伺服驱动器接收速度主令，输出电压主令，永磁同步电机受到电压驱动，开始运动，通过传动装置将电机的转动转化为方位和高低方向位置的运动。受信仪安装在方位和高低运动的炮塔和耳轴上，采集方位和高低的位置信息作为位置反馈传递给随动控制器。从而完成一个完成一个完整的随动系统功能。使用半物理试验方法进行随动系统的开发，既能节约成本，又能缩短开发周期，能有效地提高随动稳定系统设计的效率。
Description
技术领域
本发明属于火炮随动系统火力线稳定技术领域，具体涉及一种火力线稳定系统的半物理实验方法，其应用于大口径自行火炮和火箭炮随动系统。
背景技术
自行火炮随动系统作为火力控制系统的末端执行装置，接收火控计算机发出的调炮主令信号，快速驱动炮塔回转和身管俯仰运动，定位在火控计算机要求的位置上。火力线稳定系统需要火力线系统能快速响应调炮主令，具有良好的定位和跟踪功能，稳定精度要求高。传统的自行火炮火力线稳定系统采用受信仪采集方位角和高低角的反馈信息，为了实现稳定功能，需要考虑火炮载体的位置信息，当车体的姿态信息发生变化时能够及时调整火炮方位角和高低角，实现火力线的稳定。目前采用的火力线稳定系统采集受信仪和惯导装置的位置信息，通过控制算法来实现火力线的稳定，但惯导装置价格昂贵，与随动系统是两个独立的单体，给随动系统火力线稳定系统的设计带来了不便。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何实现火力线的稳定。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种火力线稳定系统的半物理实验方法，所述方法包括：
步骤一：LabVIEW界面发出载体姿态信息ψ,θ,γ；
步骤二：随动控制器接收位置主令α*,β*和位置反馈α,β；得到位置误差αie,βie，根据载体姿态信息ψ,θ,γ，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe,βoe；
步骤三：随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe,βoe，输出速度命令uout；
步骤四：驱动器接收随动控制器输出的速度命令uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
步骤五：将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息α,β，作为位置反馈送给随动控制器，转入步骤二，进行火力线稳定系统的闭环控制。
其中，所述α*为方位位置主令。
其中，所述β*为高低位置主令。
其中，所述α*为方位位置反馈。
其中，所述β*为高低位置反馈。
其中，所述受信仪安装在方位和高低运动的炮塔和耳轴上。
其中，所述火力线稳定系统包括随动控制器、伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪。
其中，所述火力线稳定系统通过CAN总线实现数据的通信。
其中，所述方法中，采用LabVIEW模拟惯导装置。
其中，所述方法可实现火力线稳定。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明根据传统随动系统的工作特点，采用LabVIEW模拟惯导装置的功能，通过CAN总线发送和惯导装置相同协议的数据，随动系统接收姿态信息，在随动系统中实现火力线稳定的设计。使用半物理试验方法进行随动系统的开发，既能节约成本，又能缩短开发周期，能有效地提高随动稳定系统设计的效率。
附图说明
图1为本发明的组织结构图。
图2为本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
火力线稳定系统要求能快速响应调炮主令，具有良好的定位和跟踪功能，稳定精度要求高。传统的自行火炮火力线稳定系统采用受信仪采集方位角和高低角的反馈信息，采用惯性导航仪测量火炮载体的姿态信息，当火炮位置发生变化时，及时调整炮管的位置，实现火力线在大地坐标系下的稳定。
本发明根据传统随动系统的工作特点，采用LabVIEW模拟惯导装置的功能，在随动系统中来实现火力线稳定的设计。使用半物理试验方法进行随动系统的开发，既能节约成本，又能缩短开发周期，能有效地提高随动稳定系统设计的效率。
具体而言，传统的火力线稳定系统由随动控制器，伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪和惯导装置组成，通过控制炮塔和身管的位置，实现随动系统的火力线稳定功能。本发明根据传统随动系统的工作特点，采用LabVIEW模拟惯导装置的功能，在随动系统中来实现火力线稳定的设计。
本发明火炮随动系统由随动控制器、伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪组成，通过CAN总线实现数据的通信。随动控制器接收位置主令和位置反馈，输出速度主令，伺服驱动器接收速度主令，输出电压主令，永磁同步电机受到电压驱动，开始运动，通过传动装置将电机的转动转化为方位和高低方向位置的运动。受信仪安装在方位和高低运动的炮塔和耳轴上，采集方位和高低的位置信息作为位置反馈传递给随动控制器。从而完成一个完成一个完整的随动系统功能。
火力线稳定系统的半物理实验方法的实施方案是按下述步骤实现：
步骤一：LabVIEW界面发出载体姿态信息ψ,θ,γ；
步骤二：随动控制器接收位置主令α*,β*和位置反馈α,β；得到位置误差αie,βie，根据载体姿态信息ψ,θ,γ，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe,βoe；
步骤三：随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe,βoe和控制算法，输出速度命令uout；
步骤四：驱动器接收随动控制器的输出uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
步骤五：将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息α,β，作为位置反馈送给随动控制器，转入步骤二，进行火力线稳定系统的闭环控制。
本发明的优点是，采用LabVIEW模拟惯导装置，采用实际的随动控制器，伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪作为随动系统，在随动系统的设计过程中充分考虑到了传动过程中的非线性因素，和实际系统保持一致。使用模拟的惯导装置可以有效地减少采购惯导装置的成本，能够在系统联调前实现火力线稳定的设计。
本发明方法可适用于大口径自行火炮和火箭炮随动系统和其它以驱动器驱动电机的伺服系统。
实施例1
本实施例中，某压制火炮随动系统，车体停在左右倾斜50密位的斜坡上，要求能实现火力线在高低方向上±0.5密位的稳定。
根据本发明，其实施过程如下：
(1)LabVIEW发送车体的姿态信息ψ＝0,θ＝0,γ＝50。
(2)随动控制器接收位置主令α*＝300,β*＝500和位置反馈α＝0,β＝0。得到位置误差αie＝300,βie＝500，根据车体姿态信息ψ＝0,θ＝0,γ＝50，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe＝326.8,βoe＝483.9。
(3)随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe＝326.8,βoe＝483.9和控制算法，输出速度命令uout
(4)驱动器接收随动控制器的输出uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
(5)将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息αie,βie，将位置反馈送给随动控制器，转入步骤(2)
按照上述实施例，随动系统循环执行(2)至(5)步，最终稳定在大地坐标系下的αoe＝326.8±0.5,βoe＝483.9±0.5位置。
实施例2
某舰载火箭炮随动系统，舰体在海中有摇摆，要求在舰体摇摆实现火力线系统在高低方向上±1密位的稳定。
根据本发明，其实施过程如下：
(1)LabVIEW发送车体的姿态信息：
ψ＝0,θ＝10sin0.05t,γ＝20sin0.1t。
(2)随动控制器接收位置主令α*＝200,β*＝350和位置反馈α＝0,β＝0。得到位置误差αie＝200,βie＝350，根据车体姿态信息ψ＝0,θ＝10sin0.05t,γ＝20sin0.1t，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe,βoe。
(3)随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe,βoe和控制算法，输出速度命令uout
(4)驱动器接收随动控制器的输出uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
(5)将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息αie,βie，将位置反馈送给随动控制器，转入步骤(2)
按照上述实施例，随动系统循环执行(2)至(5)步，最终实现大地坐标系下火力线系统在方位和高低方向上±1密位的稳定。
实施例3
本实施例提供一种火力线稳定系统的半物理实验方法，所述方法包括：
步骤一：LabVIEW界面发出载体姿态信息ψ,θ,γ；
步骤二：随动控制器接收位置主令α*,β*和位置反馈α,β；得到位置误差αie,βie，根据载体姿态信息ψ,θ,γ，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe,βoe；
步骤三：随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe,βoe和控制算法，输出速度命令uout；
步骤四：驱动器接收随动控制器输出的速度命令uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
步骤五：将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息α,β，作为位置反馈送给随动控制器，转入步骤二，进行火力线稳定系统的闭环控制。
其中，所述α*为方位位置主令。
其中，所述β*为高低位置主令。
其中，所述α*为方位位置反馈。
其中，所述β*为高低位置反馈。
其中，所述受信仪安装在方位和高低运动的炮塔和耳轴上。
其中，所述火力线稳定系统包括随动控制器、伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪。
其中，所述火力线稳定系统通过CAN总线实现数据的通信。
其中，所述方法中，采用LabVIEW模拟惯导装置。
其中，所述方法可实现火力线稳定。
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 (10)
1.一种火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：LabVIEW界面发出载体姿态信息ψ,θ,γ；
步骤二：随动控制器接收位置主令α*,β*和位置反馈α,β；得到位置误差αie,βie，根据载体姿态信息ψ,θ,γ，按照从炮塔坐标系到大地坐标系的坐标变换公式，得到大地坐标系下的位置误差αoe,βoe；
步骤三：随动控制器根据大地坐标系下的位置误差αoe,βoe，输出速度命令uout；
步骤四：驱动器接收随动控制器输出的速度命令uout，将其作为速度主令，驱动电机开始运动，输出转速v；
步骤五：将电机连接传动装置，传动装置的末端带有受信仪，受信仪采集炮塔坐标系下的方位和高低信息α,β，作为位置反馈送给随动控制器，转入步骤二，进行火力线稳定系统的闭环控制。
2.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述α*为方位位置主令。
3.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述β*为高低位置主令。
4.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述α*为方位位置反馈。
5.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述β*为高低位置反馈。
6.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述受信仪安装在方位和高低运动的炮塔和耳轴上。
7.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述火力线稳定系统包括随动控制器、伺服驱动器、电机、传动装置、受信仪。
8.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述火力线稳定系统通过CAN总线实现数据的通信。
9.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述方法中，采用LabVIEW模拟惯导装置。
10.如权利要求1所述的火力线稳定系统的半物理实验方法，其特征在于，所述方法可实现火力线稳定。
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