[發明專利]一種輪軌式大型轉臺位置控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201510015920.5
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104597916B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 萬其;陳桂;陸峰;湯玉東;王建紅
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種輪軌式大型轉臺位置控制系統及控制方法，屬于大型輪軌式轉臺位置控制技術領域。

背景技術

當旋轉轉臺口徑較大時，采用輪軌式驅動方式是一種必然的選擇。輪軌式轉臺與普通轉臺的區別主要體現支承和傳動方式上，輪軌式轉臺的支承采用輪軌軌道與在軌道運轉的滾輪(包括驅動輪和從動輪)；在傳動方式上，輪軌式天線座架是利用滾輪與軌道的摩擦力傳動；代替傳統齒輪齒條傳動。目前該技術隨著應用需求的不斷發展，在大型地面站、射電望遠鏡及大型雷達轉動平臺等領域的應用越來越廣泛。

輪軌式大型轉臺為提高滾輪的支承能力，一般設置數量較多的滾輪，一部分作為驅動輪，即采用電機驅動這些滾輪，帶動轉臺轉動，另外一部分作為從動輪，跟隨轉臺轉動，僅起到支承轉臺的作用。

位置控制是通過目標位置與轉臺實際位置進行比較，才能進行轉臺位置的精確控制，因此，需要設置轉臺角度檢測傳感器，角度傳感器通常設置在轉臺的中心位置，如文獻“大型相控陣雷達輪軌式天線座設計”(電子機械工程，2009年第3期)中的軸角編碼器。由于這種大型轉臺通常會在一定的高度上架設，為固定角度傳感器定子部分需要在轉臺中心位置設置固定支架，不僅占用轉臺的位置空間，同時這種方法結構復雜。

發明內容

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種輪軌式大型轉臺位置控制系統及控制方法。利用多圈絕對值編碼器作為位置控制系統的角度傳感器，特別是將多圈絕對值編碼器安裝在輪軌式大型轉臺的從動輪上，實時檢測從動輪的旋轉角度，通過運算間接測量轉臺角度，實現對轉臺的位置控制，且在輪軌式轉臺的旋轉圓周上，設置一個校零開關，實現對轉臺角度檢測分辨率的標定，提高角度檢測精度。

為了解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種輪軌式大型轉臺位置控制系統，包括轉臺、輪軌軌道、若干電機驅動器、若干傳動鏈，其特征在于：還包括角度檢測裝置和位置控制器，所述每個傳動鏈包括電機、減速機和主動輪，在轉臺底部設置有輪軌軌道，所述主動輪與輪軌軌道通過摩擦傳動，帶動轉臺轉動，所述主動輪和從動輪用于支撐轉臺，所述位置控制器與多個電機驅動器相連接，所述每個電機驅動器驅動一個對應傳動鏈的電機工作，所述電機通過減速機帶動對應的主動輪轉動，所述角度檢測裝置用于測量轉臺旋轉角度并將檢測信號傳送給位置控制器。

前述的一種輪軌式大型轉臺位置控制系統，其特征在于：所述角度檢測裝置多圈絕對值編碼器、校零開關和擋塊、所述多圈絕對值編碼器安裝在從動輪回轉中心，在輪軌軌道外側設置校零開關，在轉臺上安裝有擋塊。

前述的一種輪軌式大型轉臺位置控制系統，其特征在于：所述位置控制器可采用PLC、工業控制計算機或DSP控制器。

前述的一種輪軌式大型轉臺位置控制系統，其特征在于：所述電機驅動器設置有現場總線接口，所述位置控制器的連接線通過現場總線接口與電機驅動器相連。

一種輪軌式大型轉臺位置控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、首次使用按上述過程對角度檢測進行分辨率實際標校，計算出實際分辨率δ，具體步驟如下：

a)、首先將多圈絕對值編碼器測量數據置零，逆時針旋轉轉臺，擋塊首次撞到校零開關時，記錄多圈絕對值編碼器的測量值Data₁；

b)、繼續逆時針旋轉轉臺，記錄擋塊再次碰到限位開關時的多圈絕對值編碼器的測量值Data₂；

c)、實際分辨率計算如式(3)

(單位：度)????????????(3)

(2)、在工作過程中，位置控制器讀取多圈絕對值編碼器的測量值Data，計算轉臺的實際角度值；

轉臺的實際角度值θ為多圈絕對值編碼器的測量值Data減去步驟(1)的a)中記錄的多圈絕對值編碼器的測量值Data₁后乘以實際分辨率，如式(4)；

θ＝(Data-Data₁)×δ(單位：度)???????(4)

(3)、依據位置控制器中的轉臺目標位置值，計算目標位置值與轉臺實際角度值的差，并在位置控制器進行位置校正運算，運算結果傳輸給電機驅動器，作為電機驅動器的速度給定；