本發(fā)明涉及起豎控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

導彈發(fā)射車通過起豎裝置將導彈起豎至設定角度，起豎裝置的執(zhí)行機構(gòu)一般采用液壓缸，尤其是多級液壓缸。多級液壓缸在起豎過程中存在換級沖擊，導致起豎裝置晃動。并且液壓系統(tǒng)組成部件多、復雜，液壓管路存在跑冒滴漏現(xiàn)象。

雖然專利號201510152094.9中，在起豎過程中起豎裝置在換級點前采取降低起豎速度，待平穩(wěn)換級后，再加速起豎，但是存在起豎時間變長和換級沖擊的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上分析，針對基于多級液壓缸的起豎裝置中，多級液壓缸存在的換級沖擊、液壓系統(tǒng)復雜，存在跑冒滴漏等缺點，本發(fā)明提出一種基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法，采用多級電動缸作為執(zhí)行機構(gòu)推動起豎裝置進行起豎，具有組成簡單，響應快，動態(tài)性能好的優(yōu)點。

一種基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多級電動缸裝置、數(shù)據(jù)采集控制裝置、角度傳感器1、角度傳感器2和起豎裝置；

所述多級電動缸裝置的上支點與起豎裝置連接，下支點與發(fā)射車車體連接；所述多級電動缸裝置的轉(zhuǎn)軸與角度傳感器1的轉(zhuǎn)軸同軸連接；所述角度傳感器2的轉(zhuǎn)軸同軸安裝在起豎裝置的回轉(zhuǎn)軸上；

所述角度傳感器2的輸出端與數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸出端及角度傳感器1均與多級電動缸裝置的輸入端連接。

進一步地，所述多級電動缸裝置包括多級電動缸缸體、電機和電機驅(qū)動器；所述電機的轉(zhuǎn)軸與多級電動缸缸體的中心軸和角度傳感器1的轉(zhuǎn)軸均同軸連接；

所述電機驅(qū)動器的輸入端與數(shù)據(jù)采集控制裝置的輸出端及角度傳感器1連接；所述電機驅(qū)動器的輸出端與電機的輸入端連接。

進一步地，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括計算機、數(shù)據(jù)采集卡和運動控制卡；所述數(shù)據(jù)采集卡和運動控制卡安裝于計算機中；所述運動控制卡的輸出端與電機驅(qū)動器的輸入端連接；所述角度傳感器2的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接。

進一步地，所述多級電動缸裝置用于驅(qū)動起豎裝置實現(xiàn)起豎和回平動作，其中多級電動缸缸體用于驅(qū)動起豎裝置實現(xiàn)起豎或回平動作，電機用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動多級電動缸缸體做直線運動，電機驅(qū)動器用于驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)；

所述數(shù)據(jù)采集控制裝置中的計算機用于數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)采集卡用于采集角度傳感器2的角度數(shù)據(jù)，運動控制卡用于控制電機；

所述起豎裝置用于固定待發(fā)射裝置；

所述角度傳感器1用于電機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度的測量；

所述角度傳感器2用于測量起豎裝置的角度。

進一步地，所述角度傳感器1為多圈光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。

本發(fā)明還提供一種利用所述系統(tǒng)的基于多級電動缸的起豎控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、搭建所述基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)；

步驟二、啟動電源供電；

步驟三、根據(jù)起豎時間、起豎過程加速度要求及負載狀況，規(guī)劃起豎角度、起豎速度和推力，控制多級電動缸裝置做直線運動驅(qū)動起豎裝置起豎。

進一步地，所述步驟三具體包括：

步驟3.1、根據(jù)起豎時間、起豎過程加速度要求及負載狀況，規(guī)劃起豎角度-推力曲線和起豎角度-起豎速度曲線；

步驟3.2、所述多級電動缸裝置驅(qū)動起豎裝置從0°開始起豎；

步驟3.3、起豎過程中，通過數(shù)據(jù)采集卡讀取角度傳感器2數(shù)據(jù)獲取當前起豎角度，計算機根據(jù)步驟3.1所述起豎角度-推力曲線和起豎角度-起豎速度曲線讀取當前起豎角度對應的推力和起豎速度；計算機根據(jù)所述推力和起豎速度計算確定在當前起豎角度下電機的理論轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；

步驟3.4、計算機將所述步驟3.3電機的理論轉(zhuǎn)速輸入給運動控制卡，角度傳感器1將電機的實時轉(zhuǎn)速反饋給運動控制卡，所述運動控制卡將電機的理論轉(zhuǎn)速和實時轉(zhuǎn)速進行對比計算，根據(jù)計算結(jié)果向電機驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)速控制信號；

計算機將所述步驟3.3電機的理論轉(zhuǎn)矩輸入給運動控制卡，所述運動控制卡向電機驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)矩控制信號；

步驟3.5、電機驅(qū)動器將步驟3.4所述轉(zhuǎn)速控制信號和轉(zhuǎn)矩控制信號放大后輸出給電機；

步驟3.6、電機按照步驟3.4所述放大信號改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)驅(qū)動多級電動缸缸體伸出做直線運動，推動起豎裝置起豎；

步驟3.7、當起豎角度到達90°時，停止起豎過程，所述電機停止旋轉(zhuǎn)，所述多級電動缸缸體停止伸出。

進一步地，起豎角度為0度～15度時，多級電動缸裝置采取低速大推力伸出；起豎角度為15度～40度時，多級電動缸裝置采取中速中推力伸出；起豎角度為40度～質(zhì)心外翻點角度，多級電動缸裝置采取高速小推力；起豎角度超過質(zhì)心外翻點角度后，多級電動缸裝置推力變拉力，起豎角度超過質(zhì)心外翻點角度～85度，多級電動缸裝置采取中速小拉力；起豎角度為85度～90度，多級電動缸裝置采取低速中拉力。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提出一種基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)及控制方法，采用多級電動缸作為執(zhí)行機構(gòu)推動起豎裝置進行起豎。多級電動缸沒有油箱和液壓管路等，不存在跑冒滴漏現(xiàn)象，也不存在換級沖擊，克服基于多級液壓缸起豎裝置存在的缺點，將多級電動缸應用到起豎裝置中具有結(jié)構(gòu)簡單，響應速度快，精度高，沒有換級沖擊等優(yōu)點。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是本發(fā)明基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實施例的起豎角度-推力曲線。

圖3是實施例的起豎角度-起豎速度曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

針對基于多級液壓缸的起豎裝置中，多級液壓缸存在的換級沖擊、液壓系統(tǒng)復雜，存在跑冒滴漏等缺點，提出一種基于多級電動缸的起豎控制方法。

實施例

一種基于多級電動缸的起豎控制方法的具體步驟為：

第一步搭建基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)

基于多級電動缸的起豎控制系統(tǒng)，包括：計算機、數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、多級電動缸缸體、電機、電機驅(qū)動器、多圈光電編碼器、電源、角度傳感器、起豎裝置。

計算機用于數(shù)據(jù)計算，提供數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡安裝環(huán)境。數(shù)據(jù)采集卡安裝于計算機中，用于采集角度傳感器的角度數(shù)據(jù)。角度傳感器用于測量起豎裝置的角度。運動控制卡用于電機控制。多級電動缸缸體用于驅(qū)動起豎裝置實現(xiàn)起豎或回平動作。電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動多級電動缸缸體做直線運動。電機驅(qū)動器用于驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。多圈光電編碼器用于電機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度測量。起豎裝置用于固定導彈或發(fā)射筒。電源用于計算機、數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、電機、電機驅(qū)動器、多圈光電編碼器、角度傳感器供電。

角度傳感器的轉(zhuǎn)軸同軸安裝在起豎裝置的回轉(zhuǎn)軸上。運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡安裝在計算機中。多級電動缸上支點與起豎裝置鉸接，多級電動缸的下支點與發(fā)射車車體鉸接。電機的轉(zhuǎn)軸與多級電動缸缸體的中心軸同軸連接，電機的轉(zhuǎn)軸與多圈光電編碼器的轉(zhuǎn)軸同軸連接，運動控制卡的輸出端與電機驅(qū)動器的輸入端通過電纜連接，多圈光電編碼器與電機驅(qū)動器的輸入端通過電纜連接。角度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過電纜連接。電源的輸出端分別與計算機、多圈光電編碼器、電機驅(qū)動器、角度傳感器的電源輸入端通過電纜連接。電機驅(qū)動器的輸出端與電機輸入端通過電纜連接。

第二步電源為各用電設備供電

電源分別為計算機、數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、電機、電機驅(qū)動器、多圈光電編碼器、角度傳感器供電。

第三步起豎控制方法

首先根據(jù)起豎時間、起豎過程加速度要求和負載狀況，通過最優(yōu)時間規(guī)劃法或其他規(guī)劃法得到兩條曲線，分別是起豎角度-推力曲線、起豎角度-起豎速度曲線，如圖2和圖3所示。

起豎角度為0度～15度時，多級電動缸采取低速大推力伸出；起豎角度為15度～40度時，多級電動缸采取中速中推力伸出；起豎角度為40度～質(zhì)心外翻點角度，多級電動缸采取高速小推力；起豎角度超過質(zhì)心外翻點角度后，多級電動缸推力變拉力，起豎角度超過質(zhì)心外翻點角度～85度，多級電動缸采取中速小拉力；起豎角度為85度～90度，多級電動缸采取低速中拉力。

然后，多級電動缸缸體驅(qū)動發(fā)射裝置從0度起豎至90度過程中，通過數(shù)據(jù)采集卡讀取角度傳感器數(shù)據(jù)獲取當前起豎角度，根據(jù)起豎角度-推力曲線讀取當前起豎角度對應的推力，根據(jù)起豎角度-起豎速度曲線讀取當前起豎角度對應的起豎速度，計算機根據(jù)起豎速度計算確定電機的當前轉(zhuǎn)速，計算機根據(jù)推力計算確定電機的當前轉(zhuǎn)矩，通過運動控制卡將轉(zhuǎn)速控制信號和轉(zhuǎn)矩控制信號輸出給電機驅(qū)動器，多圈光電編碼器將電機轉(zhuǎn)速信號輸入給運動控制卡，電機驅(qū)動器接收運動控制卡輸出的轉(zhuǎn)速控制信號和轉(zhuǎn)矩控制信號，電機驅(qū)動器對轉(zhuǎn)速控制信號和轉(zhuǎn)矩控制信號放大后輸出給電機，電機按當前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)驅(qū)動多級電動缸缸體，多級電動缸缸體伸出做直線運動，推動起豎裝置起豎。當起豎角度到達90度時，電機停止旋轉(zhuǎn)，多級電動缸缸體停止伸出。

至此，完成了一種基于多級電動缸的起豎控制方法。

本發(fā)明將多級電動缸用于驅(qū)動起豎裝置起豎，代替多級液壓缸；根據(jù)起豎時間、起豎加速度要求及負載狀況，規(guī)劃出起豎角度-推力曲線、起豎角度-起豎速度曲線兩條曲線，通過數(shù)據(jù)采集卡獲取當前起豎角度數(shù)據(jù)，從起豎角度-推力曲線讀取當前推力數(shù)據(jù)，從起豎角度-起豎速度曲線讀取當前起豎速度數(shù)據(jù)?？朔硕嗉壱簤焊状嬖诘膿Q級沖擊、結(jié)構(gòu)復雜、跑冒滴漏等缺點，多級電動缸具有結(jié)構(gòu)簡單，響應速度快，精度高，沒有換級沖擊等優(yōu)點。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。