專利名稱：一種用于機械裝備的隨動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械(武器)裝備隨動裝置，特別涉及一種由隨動控制器控制的適用于機械(武器)裝備的高性能隨動裝置。
背景技術(shù)：
隨動裝置廣泛應(yīng)用于機械裝備，如分度轉(zhuǎn)臺、機器人、機加工設(shè)備等，特別在武器裝備中，它與雷達、指揮儀、方位水平儀、計程儀等組成火控裝置，其作用是驅(qū)動雷達、火炮、導(dǎo)彈發(fā)射裝置、激光高能武器、火箭炮發(fā)射裝置等武器裝置達到高效及時地發(fā)現(xiàn)或摧毀敵方目標之目的。隨動裝置最必須具備兩種能力，第一個是目標發(fā)現(xiàn)的瞬間迅速精確瞄準目標的能力，即必須具有極為優(yōu)良的動態(tài)響應(yīng)性能；第二個是對目標的平穩(wěn)跟蹤能力，即接近靜態(tài)情況下的跟蹤精度。為了獲得優(yōu)良的隨動控制性能，隨動裝置必須采用反饋控制。也就是說，機械(武器)裝備中運動部件的相關(guān)運動狀態(tài)信息必須經(jīng)傳感器反饋到隨動裝置輸入端，與隨動指令信號進行比較產(chǎn)生誤差信號，然后再由隨動控制器對誤差信號進行控制運算后發(fā)出控制信號，對運動部件的運動輸出實施校正。目前隨動控制器都是在前向控制回路中增加各種誤差的校正運算。但是，前向控制回路中對誤差每增加一種運算，事實上隨動指令信號和反饋信號同時增加了控制運算。對隨動指令信號的每增加一種運算就相當于在隨動裝置的動態(tài)方程的右邊增加一個強迫項，使控制裝置出現(xiàn)多個強迫項。這樣，隨動裝置輸出就不能精確復(fù)現(xiàn)隨動指令信號。在發(fā)現(xiàn)目標時，機械(武器)裝備瞄準目標所需響應(yīng)時間過長，并存在超調(diào)和振蕩現(xiàn)象；目標機動時，機械(武器)裝備不能平穩(wěn)跟蹤，甚至丟失目標。隨著各種機械設(shè)備和武器裝備的運行精度、響應(yīng)速度以及自動化程度的提高，對隨動裝置的性能提出了越來越高的要求。當今廣泛使用的傳統(tǒng)的公知的反饋控制方法已不能滿足要求，采用新的隨動裝置和控制方法是解決這一問題的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和缺陷，為進一步提高機械(武器)裝備隨動裝置的性能。提供一種新穎的性能優(yōu)良的用于機械裝備的隨動裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)目的所采取的技術(shù)方案是—種用于機械裝備的隨動裝置，由隨動指令發(fā)生器、隨動控制器、功率驅(qū)動單元、隨動執(zhí)行機構(gòu)和反饋檢測傳感器組成并按順序順時針方向環(huán)形連接；其中，所述隨動控制器由比較器、積分器、積分系數(shù)乘法器、第一減法器、第二減法器、微分系數(shù)乘法器、微分器、微分跟隨器、PDF系數(shù)乘法器、PDF跟隨器、反饋跟隨器和積分飽和限制器組成，所述比較器、積分器、積分系數(shù)乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，所述比較器與隨動指令發(fā)生器連接并通過反饋跟隨器與反饋檢測傳感器連接，所述第一減法器通過PDF系數(shù)乘法器和PDF跟隨器與反饋檢測傳感器連接，所述第二減法器通過微分系數(shù)乘法器、微分器和微分跟隨器與反饋檢測傳感器連接，所述第二減法器還與功率驅(qū)動單元連接，所述積分飽和限制器分別與積分系數(shù)乘法器的輸出和積分器連接；所述隨動執(zhí)行機構(gòu)由驅(qū)動電機、聯(lián)軸節(jié)和機械裝備組成并依次相連接。本發(fā)明由于該隨動控制器與眾不同的結(jié)構(gòu)形式，在前向回路中對誤差信號實施積分運算和乘法運算，在反饋回路中不僅實現(xiàn)了機械(武器)裝備方位(俯仰)信號的反饋，而且在不需要速度檢測傳感器和加速度檢測傳感器的情況下實現(xiàn)了運動速度和加速度信號的反饋。也就是說，不僅實現(xiàn)了隨動變量信號的反饋，而且還實現(xiàn)了隨動變量其它兩個狀態(tài)信息的反饋。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是(I)本發(fā)明的機械(武器)裝備隨動裝置不僅具有隨動變量本身狀態(tài)信息的反饋，而且具有與隨動變量密切相關(guān)的其它兩個狀態(tài)信息的反饋，總共實現(xiàn)了隨動變量三種狀態(tài)信息的反饋。但只采用了一種反饋檢測傳感器就實現(xiàn)了隨動變量三種狀態(tài)信息的反饋，在工程實施中不僅方便易行，而且節(jié)省成本。(2)本發(fā)明由于該隨動控制器與眾不同的結(jié)構(gòu)形式，提高了隨動裝置的靜態(tài)和動態(tài)性能。發(fā)現(xiàn)目標時，能夠瞬時瞄準目標，即動態(tài)時對于隨動指令信號的瞬時突變，其響應(yīng)時間短且無超調(diào)和振蕩現(xiàn)象；目標機動時，能夠精確跟蹤目標；外界環(huán)境干擾和機械負載變化式，隨動裝置的控制性能變化不敏感。(3)本發(fā)明驅(qū)動電機與機械(武器)裝備之間無需減速機構(gòu)，慢速跟蹤時也能直接驅(qū)動，進一步減少機械(武器)裝備的體積和重量。


圖I是本發(fā)明實施例的用于機械裝備的隨動裝置構(gòu)成方框具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖I對本發(fā)明的具體實施例作進一步的詳細敘述。如附圖I所示，是本發(fā)明實施例的用于機械裝備的隨動裝置構(gòu)成方框圖。所述隨動裝置由隨動指令發(fā)生器110、隨動控制器120、功率驅(qū)動單元130、隨動執(zhí)行機構(gòu)140和反饋檢測傳感器150組成，隨動指令發(fā)生器110、隨動控制器120、功率驅(qū)動單元130、隨動執(zhí)行機構(gòu)140和反饋檢測傳感器150按順序順時針方向環(huán)形連接組成閉環(huán)裝置；所述隨動控制器120由比較器1201、積分器1202、積分系數(shù)乘法器1203、第一減法器1204、第二減法器1205、微分系數(shù)乘法器1206、微分器1207、微分跟隨器1208、PDF系數(shù)乘法器1209、PDF跟隨器1210、反饋跟隨器1211和積分飽和限制器1212組成，所述比較器1201、積分器1202、積分系數(shù)乘法器1203、第一減法器1204和第二減法器1205按順序連接，所述比較器1201與隨動指令發(fā)生器110連接，所述比較器1201還通過反饋跟隨器1211與反饋檢測傳感器150連接，所述第一減法器1204通過PDF系數(shù)乘法器1209和PDF跟隨器1210與反饋檢測傳感器150連接，所述第二減法器1205通過微分系數(shù)乘法器1206、微分器1207和微分跟隨器1208與反饋檢測傳感器150連接，所述第二減法器1205還與功率驅(qū)動單元130連接，所述積分飽和限制器1212分別與積分系數(shù)乘法器1203的輸出和積分器1202連接，所述隨動執(zhí)行機構(gòu)140由驅(qū)動電機141、聯(lián)軸節(jié)142和機械(武器)裝備143組成并依次相連接。
本發(fā)明當隨動指令發(fā)生器110給出指令信號后，比較器1201將其與反饋檢測傳感器150反饋回來的機械(武器)裝備的實際隨動輸出(方位或俯仰)信號進行比較，產(chǎn)生的誤差信號首先由積分器1202進行積分運算，然后再由積分系數(shù)乘法器1203乘以積分系數(shù)，這時產(chǎn)生的乘積與反饋檢測傳感器150經(jīng)PDF跟隨器1210和PDF系數(shù)乘法器1209運算后的信號第一次相減，在此實際上實現(xiàn)了速度信號的反饋，然后產(chǎn)生的差值與反饋檢測傳感器150經(jīng)微分跟隨器1208、微分器1207和微分系數(shù)乘法器1206運算后的信號第二次相減，在此實際上實現(xiàn)了加速度信號的反饋。因此，本發(fā)明的隨動裝置比公知的隨動裝置實現(xiàn)更多的隨動裝置輸出變量狀態(tài)信息的反饋，不僅具有隨動輸出信號的反饋，而且具有機械(武器)裝備隨動輸出變化狀態(tài)信號的反饋，隨動裝置性能大幅度提高。另一個巧妙之處在于，這里既沒有采用速度檢測傳感器，也沒有采用加速度檢測傳感器，但是在隨動控制功能上卻實現(xiàn)了隨動輸出變化狀態(tài)的信息反饋，對于機械(武器)裝備的工程實施，方便易行，具有十分重要的意義。當然，隨動裝置的性能還與積分系數(shù)、PDF系數(shù)和微分系數(shù)這三個重要控制參數(shù)的大小密切相關(guān)。只要準確地調(diào)整這三個重要參數(shù)的大小，就能使機械(武器)裝備的隨動裝置獲得優(yōu)良的動態(tài)性能和靜態(tài)性能。
權(quán)利要求
1.一種用于機械裝備的隨動裝置，其特征在于該裝置由隨動指令發(fā)生器、隨動控制器、功率驅(qū)動單元、隨動執(zhí)行機構(gòu)和反饋檢測傳感器組成，其中所述的隨動指令發(fā)生器與按順序順時針方向環(huán)形連接的隨動控制器、功率驅(qū)動單元、隨動執(zhí)行機構(gòu)和反饋檢測傳感器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于機械裝備的隨動裝置，其特征在于所述的隨動控制器由比較器、積分器、積分系數(shù)乘法器、第一減法器、第二減法器、微分系數(shù)乘法器、微分器、微分跟隨器、PDF系數(shù)乘法器、PDF跟隨器、反饋跟隨器和積分飽和限制器組成，其中所述的比較器、積分器、積分系數(shù)乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接；所述的比較器與隨動指令發(fā)生器連接并通過反饋跟隨器與反饋檢測傳感器連接，所述的第一減法器通過PDF系數(shù)乘法器和PDF跟隨器與反饋檢測傳感器連接，:所述的第二減法器通過微分系數(shù)乘法器、微分器和微分跟隨器與反饋檢測傳感器連接，所述的第二減法器還與功率驅(qū)動單元連接，所述的積分飽和限制器分別與積分系數(shù)乘法器的輸出和積分器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于機械裝備的隨動裝置，其特征在于所述的隨動執(zhí)行機構(gòu)由依次連接的驅(qū)動電機、聯(lián)軸節(jié)和機械裝備組成，其中所述的驅(qū)動電機還與所述的功率驅(qū)動單元相連接，所述的機械裝備還與所述的反饋檢測傳感器相連接并設(shè)有隨動輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于機械裝備的隨動裝置，由隨動指令發(fā)生器、隨動控制器、功率驅(qū)動單元、隨動執(zhí)行機構(gòu)和反饋檢測傳感器組成，其中所述的隨動指令發(fā)生器與按順序順時針方向環(huán)形連接的隨動控制器、功率驅(qū)動單元、隨動執(zhí)行機構(gòu)和反饋檢測傳感器相連接。本發(fā)明由于該隨動控制器與眾不同的結(jié)構(gòu)形式，在前向回路中對誤差信號實施積分運算和乘法運算，在反饋回路中不僅實現(xiàn)了機械裝備方位(俯仰)信號的反饋，而且在不需要速度檢測傳感器和加速度檢測傳感器的情況下實現(xiàn)了運動速度和加速度信號的反饋。
文檔編號G05B11/42GK102914965SQ20121043354
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者曾文火, 朱鵬程 申請人:江蘇科技大學