專利名稱：基于傾角傳感器的發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，工程領(lǐng)域中應用的調(diào)平系統(tǒng)主要有兩大類手動調(diào)平系統(tǒng)和自動調(diào)平系統(tǒng)。 而自動調(diào)平系統(tǒng)又可以根據(jù)采用的執(zhí)行機構(gòu)不同而分為兩大類機電式自動調(diào)平系統(tǒng)和液壓式自動調(diào)平系統(tǒng)。手動調(diào)平系統(tǒng)主要采用目測和手動方式進行大致調(diào)平，或采用其它輔助手段進行二次調(diào)整，所需時間長，精度低，穩(wěn)定性不高。機電式自動調(diào)平系統(tǒng)多采用滾珠絲桿作為調(diào)平的執(zhí)行機構(gòu)，并結(jié)合使用減速器、 光電編碼器、伺服電機等組成一個支腿撐。但由于滾珠絲桿的承載能力不強，系統(tǒng)的驅(qū)動力較小，因此不適用于重型移動載體，只適用于負載較輕的移動載體。液壓式自動調(diào)平系統(tǒng)主要采用液壓油缸作為執(zhí)行機構(gòu)，即采用液壓油缸作為支腿，調(diào)平過程中液壓油缸的速度位移反饋相對復雜，較難實現(xiàn)自動控制。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種效率高，精度高，適用范圍廣，便于實現(xiàn)自動控制的基于傾角傳感器的發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于傾角傳感器的發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括Ultronics控制系統(tǒng)、前左支腿油缸、前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸，所述Ultronics控制系統(tǒng)分別通過油路與前左支腿油缸、前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸相連接，所述前左支腿油缸、前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸壁孔內(nèi)分別裝有壓力傳感器I、壓力傳感器II、壓力傳感器III 1和壓力傳感器IV， 還設有E⑶控制系統(tǒng)和二維傾角傳感器，所述E⑶控制系統(tǒng)包括電控單元和PID控制器，所述電控單元包括微型計算機和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)線與微型計算機相連接，所述微型計算機通過數(shù)據(jù)線與PID控制器，所述壓力傳感器I、壓力傳感器II、壓力傳感器III、壓力傳感器IV分別通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述二維傾角傳感器安裝在發(fā)射車平臺上，通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述PID控制器通過數(shù)據(jù)線與Ultronics控制系統(tǒng)連接。本實用新型采用液壓驅(qū)動，系統(tǒng)的驅(qū)動力大、負載能力強，適應范圍廣，操作方便， 能快速、穩(wěn)定、準確、安全的實現(xiàn)調(diào)平控制。
圖1是本實用新型實施例組成結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本實用新型實施例二維傾角傳感器工作原理示意圖；圖3是本實用新型實施例二維傾角傳感器安裝位置示意圖；[0012]圖4是本實用新型實施例二維傾角傳感器坐標設置示意圖；圖5是本實用新型實施例二維傾角傳感器立體投影圖；圖6是本實用新型實施例油缸高度差計算模型示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。參照圖1，本實施例包括Ultronics控制系統(tǒng)1、前左支腿油缸7、前右支腿油缸(圖中未示出)、后左支腿油缸8和后右支腿油缸(圖中未示出)，所述Ultronics控制系統(tǒng)1分別通過油路與前左支腿油缸7、前右支腿油缸、后左支腿油缸8和后右支腿油缸相連接，所述前左支腿油缸7、前右支腿油缸、后左支腿油缸8和后右支腿油缸壁孔內(nèi)分別裝有壓力傳感器I 9、壓力傳感器IK圖中未示出)、壓力傳感器IIIllO和壓力傳感器IV(圖中未示出)，還設有E⑶控制系統(tǒng)2和二維傾角傳感器11，所述E⑶控制系統(tǒng)2包括電控單元3和PID控制器6，所述電控單元3包括微型計算機5和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器4通過數(shù)據(jù)線與微型計算機5相連接，所述微型計算機5通過數(shù)據(jù)線與PID控制器6，所述壓力傳感器I 9、 壓力傳感器II、壓力傳感器III 10、壓力傳感器IV分別通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器4連接，所述二維傾角傳感器11安裝在發(fā)射車平臺12上，通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器4連接，所述PID控制器6通過數(shù)據(jù)線與Ultronics控制系統(tǒng)1連接。參照圖2，本實施例二維傾角傳感器11的工作原理為二維傾角傳感器11內(nèi)設有互相垂直的X軸和Y軸。當二維傾角傳感器11所檢測的平臺12平面處于水平狀態(tài)時，則互相垂直的X軸和Y軸均落在水平面上；當二維傾角傳感器11所檢測的平面處于傾斜狀態(tài)時，則互相垂直的X軸和Y軸將繞設計原點0旋轉(zhuǎn)到新平衡位置，此時X軸和Y軸所構(gòu)成的平面仍與二維傾角傳感器所在平臺12的平面平行，即 X軸和Y軸所構(gòu)成的平面傾斜角度為平臺12平面的傾斜角度。二維傾角傳感器11檢測出 X軸、Y軸與絕對水平面的傾斜角的大小，二維傾角傳感器11的X軸在絕對水平面上的投影線與X軸的夾角稱為X軸傾角，二維傾角傳感器11的Y軸在絕對水平面上的投影線與Y軸的夾角稱為Y軸傾角；OA'與OB'為二維傾角傳感器8的X軸和Y軸在絕對水平面上的投影線；平面XOY為絕對水平面；OA與OB為二維傾角傳感器11的X軸和Y軸。參照圖3，二維傾角傳感器11的X軸方向與發(fā)射車平臺12縱向方向一致，Y軸方向與發(fā)射車平臺12橫向方向一致丨1、？2、附、1 2點分別代表發(fā)射車平臺12前左支腿油缸 6、前右支腿油缸、后左支腿油缸7、后右支腿油缸中心點；W及L表示橫向支腿油缸中心點距離和縱向支腿油缸中心點距離，Wl表示二維傾角傳感器11 一角0距前左支腿與后左支腿線中心連線的距離，Ll表示二維傾角傳感器11 一角0距前左支腿與前右支腿中心線連線的距離。工作原理當發(fā)射車平臺12處于水平狀態(tài)時，二維傾角傳感器11內(nèi)X軸和Y軸的輸出傾角信號均為0，當發(fā)射車平臺12處于傾斜狀態(tài)時，二維傾角傳感器11內(nèi)X軸和Y軸將輸出非零信號；二維傾角傳感器11內(nèi)X軸和Y軸的水平傾角信號通過信號線傳送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器4， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器4將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再傳遞給微型計算機5，微型計算機5根據(jù)此數(shù)字信號計算出平臺12上對應的四個支腿油缸固定點在垂直方向上的高度差值，此高度差值經(jīng)數(shù)據(jù)線傳送至PID控制器，經(jīng)PID控制器PID校正得到相應各支腿油缸所需的流量大小值，此值通過數(shù)據(jù)線傳送至Ultronics控制系統(tǒng)1，Ultronics控制系統(tǒng)1對此值進行轉(zhuǎn)換(下述內(nèi)容中提到)后發(fā)出各相應支腿油缸活塞桿伸出指令，實現(xiàn)平臺12的水平。所述高度差具體計算原理如下參照圖4，以二維傾角傳感器11的一角0為坐標原點，A點為XY軸所構(gòu)成平面上的一點，A點與Y軸及X軸間的距離分別為X和Y，X及Y為A點在X軸及Y軸上的垂足點， Α"為便于計算而引入的對角線中心點。參照圖5，以二維傾角傳感器11的一角0為坐標原點，水平時X軸和Y軸分別為坐標系X軸及Y軸，垂直方向為Z軸，向上為正；當發(fā)射車平臺12處于傾斜時，由上述可知， OXAY為矩形；X軸傾角為二維傾角傳感器IlX軸與X軸在絕對水平面的投影線的夾角，即一4 Λ'，用α表示Y軸傾角為二維傾角傳感器IlY軸與Y軸在絕對水平面的投影線的夾角，即 ZBOlr，用β表示；因Δ XA7O和Δ YB7O為直角三角形，則有ZX=OXXsina ；ZY=OYXsin^ ；ZX和ZY分別表示X及Y在Z軸方向上的坐標。根據(jù)相似原理得由上兩式得ΖΧ+ΖΥ=ΖΑ+Ζ0，式中，ZO為坐標原點的Z軸坐標；Ζ0=0。則有ZA=ZX+ZY=0XXsin a +OYX sin β艮P ZA=XX sin a +YX sin β式中，ZA為A點Z軸方向坐標。參照圖5，以二維傾角傳感器11的一角0點為坐標原點，根據(jù)前面所推導的公式， 可得Fl，F(xiàn)2，Rl及R2在Z軸坐標分別為ZFl=-XlXsina-YlXsin^ ；ZF2=-XlXsina +Y2Xsin^ ；ZR1=X2 X sin a -YlXsin^ ；ZR2=X2Xsina +Y2Xsin^ ；式中Xl=Ll ；X2=L-L1 ；Yl=Wl ； 現(xiàn)以前左支腿7的中心Fl所對應的Z軸坐標設為0，則變換后Fl，F(xiàn)2, Rl及R2坐標分別為
參照圖6，計算時，假設平臺12不發(fā)生扭曲變形，當平臺12處于傾斜狀態(tài)時，平臺 12上各支腿油缸的支承點始終處于同一平面上。
從圖中可知 Simz[0067]HRl' =ZRl'；HR2' = Z R2'；LF2= W ；LRl= L ；LR2 二 ^W2 f Li。具體控制過程如下在平臺12水平校正時引入PID控制器6，PID控制器6對上述計算出來的保證平臺 12水平所需的各支腿油缸高度差值進行PID校正，得到各相應支腿油缸所需液壓油流量。前左支腿油缸7所需流量QF1=0 ；前右支腿油缸所需流量QF2根據(jù)前右支腿油缸高度差Δ HF2值PID后所計算所得；后左支腿油缸8所需流量QR1根據(jù)后左支腿油缸高度差Δ HRl值PID后所計算所得；后右支腿油缸所需流量QR2根據(jù)后右支腿油缸高度差Δ HR2值PID后所計算所得；其計算公式為
_ AffxPIDx Ac X6x10 2 χ8.5 O SlxAffxPiDO 二-=-
TsTs式中Q—-計算流量(UFU)；Δ H-—油缸高度差(mm);Ac--油缸無桿腔面積(mm2)；Ts--一時間(ms)。上述計算中，以前左支腿油缸7作為計算基準，其計算出來的值QF2，QRl，QR2可能是正值，也可能是負值，既可能是要求伸出油缸活塞桿，也可能是要求油缸縮回活塞桿。但所需控制支腿油缸的流量指令相對較小，再加上負值時還需對流量進行進一步轉(zhuǎn)換，難以滿足控制要求。因此在具體控制時，Ultronics控制系統(tǒng)1對各支腿油缸指令進行轉(zhuǎn)換。通過轉(zhuǎn)換后，Ultronics控制系統(tǒng)1所發(fā)出的指令都是使支腿油缸活塞桿伸出或停止，不存在縮回動作。具體過程如下取Qmin =Hiin {QF1，QF2，QR1，QR2}，若前左支腿油缸4固定點不是最低點，則有Qmin< 0，否則 Qmin ^ 0。對上述油缸所對應的指令進行轉(zhuǎn)換得QFl'=QFl+1 Qmin ；QF2'=QF2+1 Qmin ；QRl'=QRl+I Qmin ；QR2'=QR2+1 Qmin ；理論上，通過上述轉(zhuǎn)換后，min{QFl’，QF2’，QRl', QR2’} =0，也就是說除1個支腿
油缸的所需流量指令為0外，其余支腿油缸的所需流量指令均大于0，即流量指令為0的支腿油缸停止不動，其余支腿油缸活塞桿均往外伸出。由于液壓泵所排出的流量是確定的，而
上述計算所得出的流量指令總和有可能大于/小于液壓泵所能提供的流量。
權(quán)利要求1.基于傾角傳感器的發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括Ultronics控制系統(tǒng)、前左支腿油缸、 前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸，所述Ultronics控制系統(tǒng)分別通過油路與前左支腿油缸、前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸相連接，所述前左支腿油缸、 前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸壁孔內(nèi)分別裝有壓力傳感器I、壓力傳感器 II、壓力傳感器III1和壓力傳感器IV，其特征在于，還設有ECU控制系統(tǒng)和二維傾角傳感器， 所述ECU控制系統(tǒng)包括電控單元和PID控制器，所述電控單元包括微型計算機和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)線與微型計算機相連接，所述微型計算機通過數(shù)據(jù)線與PID 控制器，所述壓力傳感器I、壓力傳感器II、壓力傳感器III、壓力傳感器IV分別通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述二維傾角傳感器安裝在發(fā)射車平臺上，通過信號線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述PID控制器通過數(shù)據(jù)線與Ultronics控制系統(tǒng)連接。
專利摘要基于傾角傳感器的發(fā)射車水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括Ultronics控制系統(tǒng)、前左支腿油缸、前右支腿油缸、后左支腿油缸和后右支腿油缸，各個支腿油缸壁孔內(nèi)分別裝有壓力傳感器，還設有ECU控制系統(tǒng)和二維傾角傳感器，所述ECU控制系統(tǒng)包括電控單元和PID控制器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)線與微型計算機相連接，所述微型計算機通過數(shù)據(jù)線與PID控制器，所述電控單元包括微型計算機和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述二維傾角傳感器安裝在作業(yè)平臺上并與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。本實用新型采用液壓驅(qū)動，系統(tǒng)的驅(qū)動力大，負載能力強，適應范圍廣，操作方便，能快速、穩(wěn)定、準確、安全的實現(xiàn)調(diào)平控制。
文檔編號G05D3/00GK202183049SQ20112022752
公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者李安良, 李春來, 陳海波, 魯紀鳴 申請人:陳海波