發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，包括頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟，其特征在于：所述頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟采用PI閉環(huán)控制的頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)步驟和頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉步驟。本發(fā)明發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，針對(duì)雙頂蓋為大型機(jī)械結(jié)構(gòu)，質(zhì)量大，慣性大的特點(diǎn)，為避免在頂蓋開(kāi)關(guān)至截止角度時(shí)出現(xiàn)較為劇烈的晃動(dòng)，對(duì)前后頂蓋開(kāi)關(guān)都設(shè)置相應(yīng)的減速角度，頂蓋在到達(dá)減速角度時(shí)，控制系統(tǒng)減小比例閥的輸出降低頂蓋的速度，實(shí)現(xiàn)頂蓋的平穩(wěn)開(kāi)關(guān)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)控制方法，具體的說(shuō)，是涉及一種發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)發(fā)射平臺(tái)的發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間要求越來(lái)越高，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間短、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、智能化程度高已經(jīng)成為發(fā)射平臺(tái)未來(lái)的重要發(fā)展方向。
[0003]發(fā)射平臺(tái)根據(jù)其特殊性，若頂蓋采用單頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)造成結(jié)構(gòu)剛度下降，頂蓋在快速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易損壞，且單個(gè)頂蓋質(zhì)量過(guò)大，控制難度大、控制精度難以保證；若采用雙邊開(kāi)關(guān)的方式進(jìn)行控制，雖然減小了頂蓋質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)剛度，但是難以滿足發(fā)射平臺(tái)保溫性能的要求。而采用雙頂蓋單邊開(kāi)關(guān)的方式可以很好的解決以上問(wèn)題。
[0004]發(fā)射平臺(tái)的雙頂蓋為大型機(jī)械結(jié)構(gòu)，質(zhì)量大，慣性大，在頂蓋開(kāi)關(guān)至截止角度時(shí)出現(xiàn)較為劇烈的晃動(dòng)，影響對(duì)發(fā)射平臺(tái)的正常工作。
[0005]現(xiàn)有的發(fā)射平臺(tái)執(zhí)行頂蓋機(jī)構(gòu)動(dòng)作采用采用開(kāi)環(huán)方式實(shí)現(xiàn)頂蓋的開(kāi)關(guān)，前后頂蓋動(dòng)作速度不一致，導(dǎo)致前后頂蓋機(jī)構(gòu)相互干涉，造成前后頂蓋機(jī)構(gòu)的損壞，頂蓋的開(kāi)關(guān)速度緩慢，延長(zhǎng)了發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間。
[0006]閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱(chēng)為負(fù)反饋(Negative Feedback),若極性相同，則稱(chēng)為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反PID調(diào)節(jié)器饋，又稱(chēng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。
[0007](I)比例(P)控制，比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady-state error)。
[0008](2)積分(I)控制，在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱(chēng)有差系統(tǒng)(Systemwith Steady-state Error)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種的發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法。
[0010]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0011]一種發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，包括頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟，所述頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟采用PI閉環(huán)控制的頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)步驟和頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉步驟。
[0012]頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)步驟為:
[0013]開(kāi)啟中泵比例溢流閥；中泵比例溢流閥輸出為24% ；
[0014]開(kāi)啟中栗、后頂蓋開(kāi)換向閥開(kāi)啟；
[0015]后頂蓋比例流量閥每間隔200ms增加流量1%，直至流量達(dá)到38% ；
[0016]如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到大于等于10度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0017]后頂蓋角度大于等于10度；
[0018]前頂蓋開(kāi)換向閥開(kāi)啟；
[0019]前頂蓋比例流量閥每間隔270ms增加流量1%，直至流量達(dá)到38% ；
[0020]閉環(huán)計(jì)算相關(guān)變量清零；
[0021]保存當(dāng)前時(shí)刻，啟動(dòng)500ms定時(shí)器；
[0022]計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度；
[0023]計(jì)算后頂蓋角度和后頂蓋角速度；
[0024]計(jì)算前后頂蓋角度差,計(jì)算前后頂蓋角速度差；
[0025]計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值；
[0026]計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值和如后頂蓋角速度差的差值，計(jì)算比例、積分項(xiàng)得到閉環(huán)控制量；
[0027]前頂蓋比例流量閥按照閉環(huán)控制量輸出；
[0028]如果檢測(cè)的后頂蓋角度大于等于98度；后頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到22% ；
[0029]如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到大于等于112度，返回計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度；
[0030]如果檢測(cè)的后頂蓋角度大于等于112度；后頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量1%，直至流量達(dá)到10% ；
[0031]后頂蓋開(kāi)換向閥關(guān)閉；
[0032]前頂蓋比例流量閥輸出流量38% ;
[0033]如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到大于等于95度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0034]如果檢測(cè)的前頂蓋角度大于等于95度；前頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到22% ；
[0035]如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到大于等于105度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0036]如果檢測(cè)的前頂蓋角度大于等于105度；前頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量1%，直至流量達(dá)到10% ；
[0037]前頂蓋開(kāi)換向閥關(guān)閉。
[0038]頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉步驟為:
[0039]開(kāi)啟中泵比例溢流閥；中泵比例溢流閥輸出為24% ；
[0040]開(kāi)啟中泵、前頂蓋關(guān)換向閥開(kāi)啟；
[0041]前頂蓋比例流量閥每間隔200ms增加流量1%，直至流量達(dá)到37% ；
[0042]如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到小于等于100度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0043]前頂蓋角度大于等于100度；后頂蓋關(guān)換向閥開(kāi)啟；[0044]后頂蓋比例流量閥每間隔210ms增加流量I %，直至流量達(dá)到39% ；
[0045]閉環(huán)計(jì)算相關(guān)變量清零；
[0046]保存當(dāng)前時(shí)刻，啟動(dòng)500ms定時(shí)器；
[0047]計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度；
[0048]計(jì)算后頂蓋角度和后頂蓋角速度；
[0049]計(jì)算前后頂蓋角度差,計(jì)算前后頂蓋角速度差；
[0050]計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值；
[0051]計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值和如后頂蓋角速度差的差值，計(jì)算比例、積分項(xiàng)得到閉環(huán)控制量；
[0052]后頂蓋比例流量閥按照閉環(huán)控制量輸出；
[0053]如果檢測(cè)的前頂蓋角度小于等于18度；前頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到18% ；
[0054]如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到小于等于0.5度，返回計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度；
[0055]如果檢測(cè)的后頂蓋角度小于等于0.5度；延時(shí)500ms，前頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量I %，直至流量達(dá)到10 % ；
[0056]前頂蓋關(guān)換向閥關(guān)閉；
[0057]后頂蓋比例流量閥輸出流量39% ;
[0058]如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到小于等于18度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0059]如果檢測(cè)的后頂蓋角度小于等于18度；后頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到23% ；
[0060]如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到小于等于O度，繼續(xù)檢測(cè)；
[0061]如果檢測(cè)的前頂蓋角度小于等于O度；延時(shí)500ms，后頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量I %，直至流量達(dá)到10 % ；
[0062]后頂蓋關(guān)換向閥關(guān)閉。
[0063]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
[0064]本發(fā)明發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，
[0065]前后頂蓋雙回路單獨(dú)控制，通過(guò)采用比例流量閥分別控制前頂蓋回路和后頂蓋回路流量；前后頂蓋動(dòng)作速度保持一致，前后頂蓋機(jī)構(gòu)相不干涉，防止前后頂蓋機(jī)構(gòu)的損壞，發(fā)射平臺(tái)執(zhí)行頂蓋機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)采用雙頂蓋聯(lián)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)頂蓋的快速開(kāi)關(guān)，縮短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間；前后頂蓋開(kāi)關(guān)都設(shè)置相應(yīng)的減速角度，頂蓋在到達(dá)減速角度時(shí)，控制系統(tǒng)減小比例閥的輸出降低頂蓋的速度，實(shí)現(xiàn)頂蓋的平穩(wěn)開(kāi)關(guān)；實(shí)現(xiàn)了前后頂蓋聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)合動(dòng)作控制，確保開(kāi)關(guān)過(guò)程中前后頂蓋相對(duì)位置恒定，前后頂蓋從0°開(kāi)啟至112°或從112°關(guān)閉至0°，整個(gè)控制流程時(shí)間< 22秒。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0066]圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)框圖；
[0067]圖2是本發(fā)明的頂蓋聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制框圖；
[0068]圖3是本發(fā)明的頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)流程示意圖；[0069]圖4是本發(fā)明的頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉流程示意圖；
[0070]圖5是本發(fā)明的液壓油路控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0071 ] 以下參照附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明:
[0072]附圖中將前頂蓋簡(jiǎn)稱(chēng)前蓋；后頂蓋簡(jiǎn)稱(chēng)后蓋。
[0073]如圖1系統(tǒng)控制框圖所示，頂蓋聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)由兩臺(tái)基于英飛凌XC2287M-104F微處理器的嵌入式控制器、兩臺(tái)光電編碼器(型號(hào)8.5858.3222.2112)、2個(gè)比例流量閥(型號(hào)2FRE16-4X100LBK4M)、1個(gè)比例溢流閥(型號(hào)DBEM20-5X/315YG24K4M)、4個(gè)電磁換向閥(型號(hào)4WE10R31B/CG24N9K4)組成?？刂葡到y(tǒng)采用雙編碼器分別測(cè)量前后頂蓋開(kāi)關(guān)角度，通過(guò)CAN總線發(fā)送至主控制器；主控制器通過(guò)角度濾波后得到前后頂蓋的開(kāi)關(guān)角度，再通過(guò)差分計(jì)算得到前后頂蓋的開(kāi)關(guān)角速度，并依據(jù)閉環(huán)控制策略計(jì)算閉環(huán)輸出量，通過(guò)CAN總線通訊發(fā)送至閥件控制器；閥件控制器通過(guò)控制相關(guān)閥件控制頂蓋動(dòng)作。
[0074]前后頂蓋動(dòng)作采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)采用PWM波控制方式調(diào)節(jié)比例閥輸出，通過(guò)2路比例流量閥分別控制前頂蓋回路和后頂蓋回路流量，I路比例溢流閥控制系統(tǒng)壓力，通過(guò)電磁換向閥的通斷控制頂蓋的開(kāi)關(guān)。
[0075]頂蓋聯(lián)動(dòng)PI閉環(huán)控制策略中閉環(huán)控制量Ut⑴為:
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，包括頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟，其特征在于:所述頂蓋打開(kāi)步驟和頂蓋關(guān)閉步驟采用PI閉環(huán)控制的頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)步驟和頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，其特征在于，所述頂蓋聯(lián)動(dòng)打開(kāi)步驟為: 開(kāi)啟中泵比例溢流閥沖泵比例溢流閥輸出為24% ； 開(kāi)啟中泵、后頂蓋開(kāi)換向閥開(kāi)啟； 后頂蓋比例流量閥每間隔200ms增加流量1%，直至流量達(dá)到38% ； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到大于等于10度，繼續(xù)檢測(cè)； 后頂蓋角度大于等于10度； 前頂蓋開(kāi)換向閥開(kāi)啟； 前頂蓋比例流量閥每間隔270ms增加流量1%，直至流量達(dá)到38% ； 閉環(huán)計(jì)算相關(guān)變量清零； 保存當(dāng)前時(shí)刻，啟 動(dòng)500ms定時(shí)器； 計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度； 計(jì)算后頂蓋角度和后頂蓋角速度； 計(jì)算前后頂蓋角度差，計(jì)算前后頂蓋角速度差； 計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值； 計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值和前后頂蓋角速度差的差值，計(jì)算比例、積分項(xiàng)得到閉環(huán)控制量； 前頂蓋比例流量閥按照閉環(huán)控制量輸出； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度大于等于98度；后頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到22% ； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到大于等于112度，返回計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度大于等于112度；后頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量1%，直至流量達(dá)到10% ； 后頂蓋開(kāi)換向閥關(guān)閉； 前頂蓋比例流量閥輸出流量38% ； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到大于等于95度，繼續(xù)檢測(cè)； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度大于等于95度；前頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到22% ； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到大于等于105度，繼續(xù)檢測(cè)； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度大于等于105度；前頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量1%，直至流量達(dá)到10% ； 前頂蓋開(kāi)換向閥關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)射平臺(tái)大型雙頂蓋機(jī)構(gòu)單邊快速開(kāi)關(guān)控制方法，其特征在于，所述頂蓋聯(lián)動(dòng)關(guān)閉步驟為: 開(kāi)啟中泵比例溢流閥沖泵比例溢流閥輸出為24% ；開(kāi)啟中泵、前頂蓋關(guān)換向閥開(kāi)啟； 前頂蓋比例流量閥每間隔200ms增加流量1%，直至流量達(dá)到37% ； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到小于等于100度，繼續(xù)檢測(cè)； 前頂蓋角度大于等于100度；后頂蓋關(guān)換向閥開(kāi)啟； 后頂蓋比例流量閥每間隔210ms增加流量1%，直至流量達(dá)到39% ； 閉環(huán)計(jì)算相關(guān)變量清零； 保存當(dāng)前時(shí)刻，啟動(dòng)500ms定時(shí)器； 計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度； 計(jì)算后頂蓋角度和后頂蓋角速度； 計(jì)算前后頂蓋角度差，計(jì)算前后頂蓋角速度差； 計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值； 計(jì)算目標(biāo)角度差與實(shí)際角度差之間的差值和前后頂蓋角速度差的差值，計(jì)算比例、積分項(xiàng)得到閉環(huán)控制量； 后頂蓋比例流量閥按照閉環(huán) 控制量輸出； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度小于等于18度；前頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到18% ； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到小于等于0.5度，返回計(jì)算前頂蓋角度和前頂蓋角速度； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度小于等于0.5度；延時(shí)500ms，前頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量I %，直至流量達(dá)到10 % ； 前頂蓋關(guān)換向閥關(guān)閉； 后頂蓋比例流量閥輸出流量39% ； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度未達(dá)到小于等于18度，繼續(xù)檢測(cè)； 如果檢測(cè)的后頂蓋角度小于等于18度；后頂蓋比例流量閥每間隔IOOms減少流量1%，直至流量達(dá)到23% ； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度未達(dá)到小于等于O度，繼續(xù)檢測(cè)； 如果檢測(cè)的前頂蓋角度小于等于O度；延時(shí)500ms，后頂蓋比例流量閥每間隔30ms減少流量I %，直至流量達(dá)到10 % ； 后頂蓋關(guān)換向閥關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】F15B21/02GK104006038SQ201410207067
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】陸晶, 李德忠, 劉云秋, 吳齊才, 王忻, 劉海陽(yáng) 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院