專利名稱：一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法，尤其涉及一種撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)在全方位條件下的閉合方法，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如圖1所示，撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)包括四軸平臺、陀螺及前置放大器、解調(diào)與濾波電路、校正網(wǎng)絡(luò)、光電隔離電路、功率放大器和電機(jī)，其中陀螺及前置放大器、解調(diào)與濾波電路采用交流供電，功率放大器由直流供電，四軸平臺由于外部干擾使同軸安裝的陀螺輸出偏角信號，偏角信號經(jīng)過前置放大器放大后進(jìn)行解調(diào)和濾波處理，然后進(jìn)入校正網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，校正網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的信號經(jīng)過光電隔離再進(jìn)行功率放大處理，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)產(chǎn)生與偏角信號相反的糾偏信號，電機(jī)產(chǎn)生的糾偏信號抵消由于陀螺輸出偏角信號引起的四軸平臺的轉(zhuǎn)動，從而形成閉合回路。由于四軸平臺上的撓性陀螺其轉(zhuǎn)子H矢量有跟蹤殼體的特性，四軸平臺穩(wěn)定閉合前，由于地球自轉(zhuǎn)，臺體相對于慣性空間有15° /h的角運(yùn)動，陀螺的H矢量將跟蹤臺體，產(chǎn)生滯后角(即失調(diào)角)α，按陀螺跟蹤時間常數(shù)τ =60s,則α =15" /lsX60s= 15角分。因此在穩(wěn)定系統(tǒng)閉合時，四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)信號早已飽和，處于深度飽和狀態(tài)。因 此，在撓性四軸平臺陀螺啟動瞬間稍有擾動，就有可能碰到限制器而導(dǎo)致啟動失敗。在此情況下，需調(diào)整四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的控制率，使得其在大輸入信號條件下，平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的飽和深度降低，從而能夠比較快速的進(jìn)入線性區(qū)，保證四軸平臺系統(tǒng)的穩(wěn)定性，故極需一種平臺在全方位角度下的穩(wěn)定系統(tǒng)啟動閉合方法，實(shí)現(xiàn)平臺全方位安全啟動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法，該方法能夠安全、可靠地控制平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的閉合。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法，在撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)增加延時電路和變增益電路，將變增益電路串聯(lián)至解調(diào)與率波電路的交流基準(zhǔn)信號中，變增益電路的輸入端接交流電源，輸出端接解調(diào)與濾波電路，延時電路一端接直流電源，另一端接地，延時電路通過電路中的繼電器對變增益電路進(jìn)行變增益控制；其中延時電路由電阻R1、R2、R3、R4、電容器C、第一三極管V1、第二三極管V2、二極管V3和兩個繼電器Kl、K2組成，其中兩個繼電器Kl、K2與二極管V3并聯(lián)后一端接直流電源，另一端接第二三極管V2的集電極，第二三極管V2的發(fā)射極接地、基極通過第四電阻R4接在第三電阻R3和第一三極管Vl集電極之間，電容C的正極板接直流電源，電容C的負(fù)極板與第一電阻R1、第二電阻R2串聯(lián)后接地，第一三極管Vl的基極接在第一電阻Rl和第二電阻之間，第一三極管Vl的發(fā)射極接地、第一三極管Vl的集電極通過第三電阻R3接直流電源；變增益電路由電阻R5、受繼電器Kl控制的第一常閉開關(guān)Kl:1、第二常閉開關(guān)Kl:2、第一常開開關(guān)Kl:3、第二常開開關(guān)Kl:4、受繼電器K2控制的第一常閉開關(guān)K2:1、第二常閉開關(guān)K2:2、第一常開開關(guān)K2:3、第二常開開關(guān)K2:4組成，其中常開開關(guān)Kl:3與常開開關(guān)K2:4并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常開開關(guān)，常開開關(guān)K2:3與常開開關(guān)Kl:4并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常開開關(guān)，第一并聯(lián)常開開關(guān)與第二并聯(lián)常開開關(guān)串聯(lián)后一端接交流電源，另一端接解調(diào)與濾波電路，常閉開關(guān)Kl:1與常閉開關(guān)K2:1并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常閉開關(guān)，常閉開關(guān)Kl:2與常閉開關(guān)K2:2并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常閉開關(guān)，第一并聯(lián)常閉開關(guān)和第二并聯(lián)常閉開關(guān)串聯(lián)后一端通過電阻R5接交流電源，另一端接解調(diào)與濾波電路。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，本發(fā)明通過延時電路實(shí)現(xiàn)分時控制變增益電路，由變增益電路調(diào)整交流基準(zhǔn)信號，使得穩(wěn)定系統(tǒng)閉合瞬間和穩(wěn)態(tài)工作時分別工作在不同的線性區(qū)，閉合瞬間降低穩(wěn)定系統(tǒng)的增益，改變平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的線性區(qū)，使平臺穩(wěn)定系統(tǒng)能夠穩(wěn)定閉合，保證平臺系統(tǒng)閉合瞬間的穩(wěn)定性；啟動閉合正常后，平臺穩(wěn)定系統(tǒng)切換至另一工作狀態(tài)，此狀態(tài)按系統(tǒng)要求指標(biāo)設(shè)計(jì)增益，此狀態(tài)可保證平臺系統(tǒng)達(dá)到期望的設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證了平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的期望特性指標(biāo)，不損失系統(tǒng)的精度，從而解決了啟動閉合瞬間由于平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的深度飽和使得平臺穩(wěn)定系統(tǒng)工作在非線性區(qū)閉合不可靠的問題，本發(fā)明適用于撓性平臺系統(tǒng)全方位條件下的閉合控制。


圖1為現(xiàn)有四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理圖；圖3為延時電路的結(jié)構(gòu)圖；圖4為變增益電路的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在撓性平臺穩(wěn)定系統(tǒng)工作過程中使用分時控制方法，主要原理如圖2所示，在撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)增加延時電路和變增益電路，變增益電路的輸入端接交流電源，輸出端接解調(diào)與濾波電路，延時電路一端接直流電源，另一端接地，延時電路通過電路中的繼電器對變增益電路進(jìn)行變增益控制。本發(fā)明通過延時電路對撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的交流電源基準(zhǔn)信號實(shí)現(xiàn)閉合瞬間和穩(wěn)態(tài)過程兩個工作階段分時變增益控制，在閉合瞬間，四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的交流基準(zhǔn)信號通過降增益通道輸出低幅度的交流基準(zhǔn)信號，此情況下，閉合平臺穩(wěn)定系統(tǒng)使其工作在調(diào)整后的系統(tǒng)線性區(qū)，保證平臺系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地閉合；在穩(wěn)態(tài)過程，平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的交流基準(zhǔn)信號切換至未降增益的通路。如圖3所示，延時電路包括繼電器和驅(qū)動三極管和匹配阻容，主要由電阻Rl、R2、R3、R4、電容器C、第一三極管V1、第二三極管V2、二極管V3和兩個繼電器K1、K2組成，其中兩個繼電器Κ1、Κ2與二極管V3并聯(lián)后一端接直流電源，另一端接第二三極管V2的集電極，第二三極管V2的發(fā)射極接地、基極通過第四電阻R4接在第三電阻R3和第一三極管Vl集電極之間，電容C的正極板接直流電源，電容C的負(fù)極板與第一電阻R1、第二電阻R2串聯(lián)后接地，第一三極管Vl的基極接在第一電阻Rl和第二電阻之間，第一三極管Vl的發(fā)射極接地、第一三極管Vl的集電極通過第三電阻R3接直流電源；延時電路是由平臺穩(wěn)定系統(tǒng)28V直流電源控制繼電器的。
如圖4所示，變增益電路包括繼電器的常閉通路和繼電器的常開通路和變增益電阻構(gòu)成。變增益電路由電阻R5、受繼電器Kl控制的第一常閉開關(guān)Kl:1、第二常閉開關(guān)Kl:
2、第一常開開關(guān)Kl:3、第二常開開關(guān)Kl:4、受繼電器K2控制的第一常閉開關(guān)K2:1、第二常閉開關(guān)K2:2、第一常開開關(guān)K2:3、第二常開開關(guān)K2:4組成。其中常開開關(guān)Kl:3與常開開關(guān)K2:4并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常開開關(guān)，常開開關(guān)K2:3與常開開關(guān)Kl:4并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常開開關(guān)，第一并聯(lián)常開開關(guān)與第二并聯(lián)常開開關(guān)串聯(lián)后一端接交流基準(zhǔn)電源，另一端接解調(diào)與濾波電路，形成未降增益的L2通路；常閉開關(guān)Kl:1與常閉開關(guān)K2:1并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常閉開關(guān)，常閉開關(guān)Kl:2與常閉開關(guān)K2:2并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常閉開關(guān)，第一并聯(lián)常閉開關(guān)和第二并聯(lián)常閉開關(guān)串聯(lián)后一端通過電阻R5接交流電源，另一端接解調(diào)與濾波電路，形成將增益的LI通路。LI通路和L2通路的切換由繼電器觸點(diǎn)吸合存在的延時完成。變增益電路由延時電路中繼電器的開閉實(shí)現(xiàn)控制切換使平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的交流基準(zhǔn)信號的幅度發(fā)生變化。在繼電器閉合前，變增益電路中交流基準(zhǔn)信號通過常閉觸點(diǎn)LI通路，在此通路中由于串聯(lián)電阻，使得輸入到平臺內(nèi)的交流基準(zhǔn)信號電壓幅度降低，由此實(shí)現(xiàn)平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的降增益過程，穩(wěn)定系統(tǒng)閉合工作的線性區(qū)變大，工作安全可靠。繼電器閉合后，變增益電路的常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，交流基準(zhǔn)信號通過常開觸點(diǎn)L2通路，此通路中，交流基準(zhǔn)信號在傳輸過程中沒有衰減，平臺穩(wěn)定系統(tǒng)工作在正常設(shè)計(jì)增益條件下，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)期望值，保證平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的精度不受影響。本發(fā)明 未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法，其特征在于:在撓性四軸平臺穩(wěn)定系統(tǒng)增加延時電路和變增益電路，變增益電路的輸入端接交流電源，輸出端接解調(diào)與濾波電路，延時電路一端接直流電源，另一端接地，延時電路通過電路中的繼電器對變增益電路進(jìn)行變增益控制； 其中延時電路由電阻Rl、R2、R3、R4、電容器C、第一三極管V1、第二三極管V2、二極管V3和兩個繼電器K1、K2組成，其中兩個繼電器Κ1、Κ2與二極管V3并聯(lián)后一端接直流電源，另一端接第二三極管V2的集電極，第二三極管V2的發(fā)射極接地、基極通過第四電阻R4接在第三電阻R3和第一三極管Vl集電極之間，電容C的正極板接直流電源，電容C的負(fù)極板與第一電阻R1、第二電阻R2串聯(lián)后接地，第一三極管Vl的基極接在第一電阻Rl和第二電阻之間，第一三極管Vl的發(fā)射極接地、第一三極管Vl的集電極通過第三電阻R3接直流電源； 變增益電路由電阻R5、受繼電器Kl控制的第一常閉開關(guān)Kl:1、第二常閉開關(guān)Kl:2、第一常開開關(guān)Kl:3、第二常開開關(guān)Kl:4、受繼電器Κ2控制的第一常閉開關(guān)Κ2:1、第二常閉開關(guān)Κ2:2、第一常開開關(guān)Κ2:3、第二常開開關(guān)Κ2:4組成，其中常開開關(guān)Kl:3與常開開關(guān)Κ2:4并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常開開關(guān)，常開開關(guān)Κ2:3與常開開關(guān)Kl:4并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常開開關(guān)，第一并聯(lián)常開開關(guān)與第二并聯(lián)常開開關(guān)串聯(lián)后一端接交流電源，另一端接解調(diào)與濾波電路，常閉開關(guān)Kl:1與常閉開關(guān)Κ2:1并聯(lián)后形成第一并聯(lián)常閉開關(guān)，常閉開關(guān)Kl:2與常閉開關(guān)Κ2:2并聯(lián)后形成第二并聯(lián)常閉開關(guān)，第一并聯(lián)常閉開關(guān)和第二并聯(lián)常閉開關(guān)串聯(lián)后一端通過電阻R 5接交流電源，另一端接解調(diào)與濾波電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種撓性四軸平臺全方位啟動閉合方法，本發(fā)明通過延時電路實(shí)現(xiàn)分時控制變增益電路，由變增益電路調(diào)整交流基準(zhǔn)信號，使得穩(wěn)定系統(tǒng)閉合瞬間和穩(wěn)態(tài)工作時分別工作在不同的線性區(qū)，閉合瞬間降低穩(wěn)定系統(tǒng)的增益，改變平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的線性區(qū)，使平臺穩(wěn)定系統(tǒng)能夠穩(wěn)定閉合，保證平臺系統(tǒng)閉合瞬間的穩(wěn)定性；啟動閉合正常后，平臺穩(wěn)定系統(tǒng)切換至另一工作狀態(tài)，此狀態(tài)按系統(tǒng)要求指標(biāo)設(shè)計(jì)增益，此狀態(tài)可保證平臺系統(tǒng)達(dá)到期望的設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證了平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的期望特性指標(biāo)，不損失系統(tǒng)的精度，從而解決了啟動閉合瞬間由于平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的深度飽和使得平臺穩(wěn)定系統(tǒng)工作在非線性區(qū)閉合不可靠的問題，本發(fā)明適用于撓性平臺系統(tǒng)全方位條件下的閉合控制。
文檔編號H03H9/30GK103236822SQ20131015282
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者夏剛, 王汀, 高桂杰, 彭朝暉, 張艷霞, 翟慶輝, 朱宗榮 申請人:北京航天控制儀器研究所