[發明專利]一種用于機械裝備的數字隨動裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201210432089.X
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102929293A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 曾文火;朱鵬程
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技技術領域：

本發明涉及一種機械（武器）裝備數字隨動裝置和控制方法，特別涉及一種由數字計算機控制的性能優良的適用于機械（武器）裝備的數字隨動裝置和控制方法。

背景技術：

隨動裝置廣泛應用于機械裝備，如分度轉臺、機器人、機加工設備等，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，其作用是驅動火炮、導彈發射裝置、激光高能武器、火箭炮發射裝置等武器裝置達到高效及時地摧毀敵方目標之目的。隨動裝置最必須具備兩種能力，第一個是目標發現的瞬間迅速精確瞄準目標的能力，即必須具有極為優良的動態響應性能；第二個是對目標的平穩跟蹤能力，即接近靜態情況下的跟蹤精度。為了獲得優良的隨動控制性能，隨動裝置必須采用反饋控制。也就是說，機械（武器）裝備中運動部件的角位移等相關運動狀態信息必須經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出控制信號，對運動部件的方位（俯仰）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方程的右邊增加一個強迫項，使控制裝置出現多個強迫項。這樣，隨動裝置輸出就不能精確復現隨動指令信號。在發現目標時，機械（武器）裝備瞄準目標所需響應時間過長，并存在超調和振蕩現象；目標機動時，機械（武器）裝備不能平穩跟蹤，甚至丟失目標。

隨著目標機動性能的不斷提高，對機械（武器）裝備和隨動裝置的響應速度、運行精度、抗干擾能力以及自動化程度等各種性能提出了越來越高的要求。當今廣泛使用的傳統的公知的隨動控制方法已不能滿足要求，采用新的隨動裝置勢在必行。特別是計算機的出現為數字數字隨動裝置的實施創造了條件，隨動裝置如何采用數字計算機進行控制是所要解決的問題之一。

隨動裝置僅僅采用數字計算機控制并不一定能提高機械（武器）裝備的性能，數字計算機只是提供了一種手段而已，關鍵還在于隨動裝置整個控制運算采用什么樣的運算控制方法。因此，數字隨動裝置中計算機如何實現新穎的運算控制才能獲得優良的調速性能是現有技術中所要解決的問題之二。

發明內容：

本發明的目的是針對上述現有技術中存在的問題和缺陷，為進一步提高機械（武器）裝備的隨動裝置性能，提供一種新穎的由計算機控制的用于機械裝備的數字隨動裝置和控制方法。

為了達到上述目的，本發明實現目的所采取的技術方案是：

一種用于機械裝備的數字隨動裝置，由數字控制計算機、數/模轉換模塊、功率驅動模塊、隨動執行機構、光電編碼器和高速計數模塊組成，其中所述隨動執行機構由驅動電機、聯軸節和機械（武器）裝備組成；所述數字控制計算機、數/模轉換模塊、功率驅動單元、驅動電機、聯軸節、機械（武器）裝備、光電編碼器和高速計數模塊按序順時針方向環形連接。

為了達到上述目的，本發明采用的另一個技術方案是：

本發明的一種用于機械裝備的數字隨動裝置的控制方法。所述控制方法包括下列步驟：

（1）開始，初始化積分器，對積分器清零；

（2）讀取隨動數字量指令信號值；

（3）采集由光電編碼器送來的隨動輸出數字量反饋信號值；

（4）將隨動數字量指令信號值和隨動輸出數字量反饋信號值進行比較得到誤差信號值；

（5）將誤差信號值進行累加積分；

（6）將累加積分乘以積分系數得積分乘積；

（7）將隨動輸出數字量反饋信號值乘以PDF系數得PDF乘積；

（8）將積分乘積減去PDF乘積得第一次差值；

（9）將隨動輸出數字量反饋信號值進行差分運算；

（10）將差分結果乘以差分系數得差分乘積；

（11）將第一差值再減去差分乘積得第二次差值；

（12）將第二次差值與計算機數/模轉換所對應的上下限數字量進行判別并作相應處理；

（13）將所述第二次差值進行數/模轉換得到模擬量控制信號值，并返回到步驟（2）；

（14）將模擬量控制信號值輸入到功率驅動模塊驅動隨動執行機構。

由于該隨動統采用與眾不同的計算機控制方法，在前向回路中對誤差信號值實施積分運算和乘法運算，在反饋回路中實現了機械（武器）裝備輸出的多種狀態信息反饋，大幅度提高了隨動裝置對機械（武器）裝備控制的性能。

本發明的優點和有益效果是：