大型活動發射平臺多點調平控制系統及控制方法與流程
2023-05-22 22:19:51
本發明涉及一種大型活動發射平臺多點調平控制系統及控制方法。
背景技術：
運載火箭活動發射平臺多點調平控制系統，是發射平臺重要的配套設備，用來實現活動發射平臺12個支承臂調整火箭垂直度的功能。12點支撐箭體，與現有成熟型號相比有很大的變化，每個助推具有三個支撐點，芯級由4個助推級共同支撐，垂調包括芯級垂調、各助推級垂調、綜合垂調等，同時各支點與火箭尾端剛性連接，各作用力變化直接反應在箭體上，是一個多迴路輸入、多迴路輸出的閉環控制系統，同時對控制系統需要有很高的安全性要求，保證箭體及發射平臺的安全性。現有的控制方法複雜，控制難度大，控制精度難以保證。
技術實現要素：
針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種提高運載火箭箭體吊裝及加注前後垂直度調整的可靠控制,保證發射動作的順利完成的大型活動發射平臺多點調平控制系統。
本發明所採取的技術方案是：
一種大型活動發射平臺多點調平控制系統，
手動控制器、自動控制器、plc控制器、位移傳感器、壓力放大器、流量放大器、比例壓力閥、比例流量閥、電磁閥、測力傳感器、傳動機構、支臂和水平儀，
所述手動控制器和自動控制器的輸出端與plc控制器的輸入端相連接；
plc控制器的輸出端與壓力放大器和流量放大器的輸入端相連接；
壓力放大器的輸出端與比例壓力閥的輸入端相連接；
比例壓力閥的輸出端和比例流量閥的輸出端分別與傳動機構的輸入端連接；
plc控制器的輸出端通過電磁閥與傳動機構的輸入端連接；
傳動機構的輸出端分別與支臂和測力傳感器連接；
支臂與位移傳感器和水平儀相連接；
位移傳感器與plc控制器相連接；
測力傳感器與plc控制器相連接；
水平儀與plc控制器連接。
一種大型活動發射平臺多點調平控制方法，包括如下步驟：
自動控制器發出初始壓力信號p1和流量信號v2，用於控制支臂的升降速度；
在控制支臂升降過程中，plc控制器同時輸出24v電壓信號給電磁閥，用於控制支臂的升降方向；
plc控制器將位移傳感器採集的信號與標準信號進行比較，形成閉環控制迴路；
壓力放大器和流量放大器分別接收到plc控制器輸出的壓力信號和流量信號，進行放大處理後輸出壓力信號p2和流量信號v2；
比例壓力閥和比例流量閥依據接收到的壓力信號p2和流量信號v2控制傳動機構動作；
電磁閥接收到plc控制器發出的電壓信號後控制傳動機構動作，進而控制支臂的升降方向；
傳動機構依據接收到的壓力信號p3和流量信號v3，控制支臂的升降速度；依據接收到的電磁閥信號，控制支臂的升降方向；
位移傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的位移信號，並將位移信號反饋給plc控制器；
測力傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的測力信號，並將測力信號反饋給plc控制器，當測力信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作；
水平儀在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的水平信號，並將水平信號反饋給plc控制器，當水平信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作。
一種大型活動發射平臺多點調平控制方法，包括如下步驟：
手動控制器發出初始壓力信號p1和流量信號v2，用於控制支臂的升降速度；
在控制支臂升降過程中，plc控制器同時輸出24v電壓信號給電磁閥，用於控制支臂的升降方向；
plc控制器將位移傳感器採集的信號與標準信號進行比較，形成閉環控制迴路；
壓力放大器和流量放大器分別接收到plc控制器輸出的壓力信號和流量信號，進行放大處理後輸出壓力信號p2和流量信號v2；
比例壓力閥和比例流量閥依據接收到的壓力信號p2和流量信號v2控制傳動機構動作；
電磁閥接收到plc控制器發出的電壓信號後控制傳動機構動作，進而控制支臂的升降方向；
傳動機構依據接收到的壓力信號和流量信號，控制支臂的升降速度；依據接收到的電磁閥信號，控制支臂的升降方向；
位移傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的位移信號，並將位移信號反饋給plc控制器；
測力傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的測力信號，並將測力信號反饋給plc控制器，當測力信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作；
水平儀在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的水平信號，並將水平信號反饋給plc控制器，當水平信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作。
本發明相對現有技術的有益效果：
本發明大型活動發射平臺多點調平控制系統，根據各點支承臂位移、受力和水平度三者之間相互的影響規律，實現了活動發射平臺對具有12個支點的運載火箭箭體吊裝及加注前後垂直度調整的可靠控制，確保運載火箭在大型活動發射平臺上的多點垂直度調整控制，有效解決了多點垂直度調整解算難題，對進入發射流程的控制項目提供了有效的保障，提高了發射平臺完成發射任務的能力。
附圖說明
圖1是大型活動發射平臺多點調平控制方法的系統框圖；
圖2是大型活動發射平臺多點調平控制方法的控制算法圖；
圖3是本大型活動發射平臺多點調平控制方法的結構示意圖。
附圖中主要部件符號說明：
圖中：
1、位移傳感器2、支臂。
具體實施方式
以下參照附圖及實施例對本發明進行詳細的說明：
一種大型活動發射平臺多點調平控制系統，
手動控制器、自動控制器、plc控制器、位移傳感器、壓力放大器、流量放大器、比例壓力閥、比例流量閥、電磁閥、測力傳感器、傳動機構、支臂和水平儀，位移傳感器為雷射位移傳感器；
所述手動控制器和自動控制器的輸出端與plc控制器的輸入端相連接；
plc控制器的輸出端與壓力放大器和流量放大器的輸入端相連接；
壓力放大器的輸出端與比例壓力閥的輸入端相連接；
比例壓力閥的輸出端和比例流量閥的輸出端分別與傳動機構的輸入端連接；
plc控制器的輸出端通過電磁閥與傳動機構的輸入端連接；
傳動機構的輸出端分別與支臂和測力傳感器連接；
支臂與位移傳感器和水平儀相連接；
位移傳感器與plc控制器相連接；
測力傳感器與plc控制器相連接；
水平儀與plc控制器連接。
一種大型活動發射平臺多點調平控制方法，包括如下步驟：
自動控制器在系統啟動後，發出初始壓力信號p1和流量信號v2，用於控制支臂的升降速度；
在控制支臂升降過程中，plc控制器同時輸出24v電壓信號給電磁閥，用於控制支臂的升降方向；
plc控制器將位移傳感器採集的信號與標準信號進行比較，形成閉環控制迴路；
壓力放大器和流量放大器分別接收到plc控制器輸出的壓力信號和流量信號，進行放大處理後輸出壓力信號p2和流量信號v2；
比例壓力閥和比例流量閥依據接收到的壓力信號p2和流量信號v2控制傳動機構動作；
電磁閥接收到plc控制器發出的電壓信號後控制傳動機構動作，進而控制支臂的升降方向；
傳動機構依據接收到的壓力信號p3和流量信號v3，控制支臂的升降速度；依據接收到的電磁閥信號，控制支臂的升降方向；
位移傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的位移信號，並將位移信號反饋給plc控制器；
測力傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的測力信號，並將測力信號反饋給plc控制器，當測力信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作；
水平儀在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的水平信號，並將水平信號反饋給plc控制器，當水平信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作。
一種大型活動發射平臺多點調平控制方法，包括如下步驟：
手動控制器在系統啟動後，發出初始壓力信號p1和流量信號v2，用於控制支臂的升降速度；
在控制支臂升降過程中，plc控制器同時輸出24v電壓信號給電磁閥，用於控制支臂的升降方向；
plc控制器將位移傳感器採集的信號與標準信號進行比較，形成閉環控制迴路；
壓力放大器和流量放大器分別接收到plc控制器輸出的壓力信號和流量信號，進行放大處理後輸出壓力信號p2和流量信號v2；
比例壓力閥和比例流量閥依據接收到的壓力信號p2和流量信號v2控制傳動機構動作；
電磁閥接收到plc控制器發出的電壓信號後控制傳動機構動作，進而控制支臂的升降方向；
傳動機構依據接收到的壓力信號和流量信號，控制支臂的升降速度；依據接收到的電磁閥信號，控制支臂的升降方向；
位移傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的位移信號，並將位移信號反饋給plc控制器；
測力傳感器在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的測力信號，並將測力信號反饋給plc控制器，當測力信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作；
水平儀在支臂升降過程中，不斷採集傳動機構輸出的水平信號，並將水平信號反饋給plc控制器，當水平信號超過預設值時，系統產生報警信號，停止當前動作。
手動控制器、自動控制器構成的二種控制迴路設計有互鎖電路。
附圖2可知，本發明主要對液壓執行機構的輸出壓力和流量進行控制實現多點調平控制功能。採用試湊法確定pid調節參數：設定基本的初值，通過模擬或閉環運行觀察系統的響應曲線，然後根據各環節參數對系統響應的大致影響，反覆湊試參數，以達到滿意的響應，從而確定pid參數。反饋誤差參量為位移。建立公式模型如下：
h標2-h標1＝δ標(式1)
h隨2-h隨1＝δ隨(式2)
δδ＝δ隨-kδ標(式3)
u＝r-(kp-ti)δδ(式4)
其中，h標1、h標2分別表示標準腿的初始高度和停止時的高度；h隨1、h隨2分別表示隨動腿的初始高度和停止時的高度；δ標、δ隨分別表示標準腿、隨動腿的高度變化值；k是比例係數，δδ是δ隨與kδ標的差值，即為pid中的誤差值；r是初始設定流量值，u為調整後的流量值。
標準腿作為基準，將其動作曲線認為是理想曲線；隨動腿作為跟隨，按照理想曲線調整。計算隨動腿和標準腿的變換高度誤差，將誤差δδ反饋到隨動腿的流量控制中，反覆調整得到最佳的輸出曲線。同時考慮載荷和水平度影響因素，作為可輸出範圍的，區域控制限值，實現多因素耦合的高精度控制方法。
附圖3，液壓馬達驅動減速器，減速器帶動螺杆螺母推動內套筒相對支臂上下移動，箭體安裝在測力傳感器上，測力傳感器與內套筒連接。支臂上的箭體上下移動的距離通過位移傳感器測量，箭體的質量通過測力傳感器測量，箭體的水平度通過水平儀測量。
大型活動發射平臺多點調平控制方法，首先確定非線性載荷的變化規律，進行支臂載荷調整時分析對其它支臂載荷的影響，實現優化的多點調平控制算法。
大型活動發射平臺多點調平控制方法，通過控制發射臺各支臂的高度，調節火箭的垂直度，在高度的控制過程中，根據各支臂升降距離誤差，對支臂動作速度進行實時調節控制，主要通過對流量的調控，依據pid調節原理，實現對支臂升降的控制。
大型活動發射平臺多點調平控制方法，總結出各點支臂位移、受力和水平度三者之間相互的影響規律，以位移做為主要參考因素，在保證控制誤差的前提下，兼顧受力與水平度的影響，保證控制精度的要求。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的結構作任何形式上的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明的技術方案範圍內。