本发明专利技术公开了一种用于机械装备的随动装置控制参数的调整方法，该调整方法基于一种由随动指令发生器与依次顺时针环形连接的随动控制器、功率驱动单元、随动执行机构和反馈检测传感器相连接组成的用于机械装备的随动装置，步骤是先组建随动执行机构参数辨识装置，采用阶跃输入测量随动执行机构输出响应的方法辨识其模型参数，由输出响应稳态直线上升段的延长线与时间轴相交的截距值辨识随动执行机构的等效粘性阻尼系数和等效惯量，再根据功率驱动单元最大输出电压、随动指令最大值、随动执行机构等效粘性阻尼系数和等效惯量调整随动控制器的积分系数、PDF系数和微分系数。本发明专利技术实现控制参数调整有的放矢，提高了随动装置的静态和动态性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于机械(武器)装备的随动装置，更具体地说是涉及一种用于机械(武器)装备的随动装置中随动控制器控制参数的调整方法。
技术介绍
随动装置广泛应用于机械装备，如分度转台、机器人、机加工设备等，特别在武器装备中，它与雷达、指挥仪、方位水平仪、计程仪等组成火控装置，其作用是驱动火炮、导弹发射装置、激光高能武器、火箭炮发射装置等武器装置达到高效及时地摧毁敌方目标之目的。随动装置最必须具备两种能力，第一个是目标发现的瞬间迅速精确瞄准目标的能力，即必须具有极为优良的动态响应性能；第二个是对目标的平稳跟踪能力，即接近静态情况下的跟踪精度。为了获得优良的随动控制性能，随动装置必须采用反馈控制。也就是说，机械(武器)装备中运动部件的角位移等相关运动状态信息必须经传感器反馈到随动装置输入端，与随动指令信号进行比较产生误差信号，然后再由随动控制器对误差信号进行控制运算后发出控制信号，对运动部件的方位(俯仰)实施校正。目前随动控制器都是在前向控制回路中增加各种误差的校正运算。但是，前向控制回路中对误差每增加一种运算，事实上随动指令信号和反馈信号同时增加了控制运算。对随动指令信号的每增加一种运算就相当于在随动装置的动态方程的右边增加一个强迫项，使控制装置出现多个强迫项。这样，随动装置输出就不能精确复现随动指令信号。在发现目标时，机械(武器)装备瞄准目标所需响应时间过长，并存在超调和振荡现象；目标机动时，机械(武器)装备不能平稳跟踪，甚至丢失目标。随着目标机动性能的不断提高，对机械(武器)装备和随动装置的响应速度、运行精度、抗干扰能力以及自动化程度等各种性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的传统的公知的随动控制方法已不能满足要求，采用新的随动控制装置和控制方法是所要解决 的问题之一。目前，随动装置中随动控制器控制参数并不是根据随动执行机构的模型参数有的放矢进行调整，而是直接采用试凑法或经验法调整随动控制器的控制参数。这就造成随动控制器的控制参数大小的调整比较盲目，随动装置的调试费时费力，机械(武器)装备的控制性能难以满足现代战争的要求。因此，机械(武器)装备随动装置设计和调试时，如何根据随动执行机构的模型参数定量地调整随动控制器的控制参数，则是现有技术中有待解决的问题之二。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，为进一步提高随动装置的性能，做到能够根据随动执行机构的模型参数定量地调整随动控制器的控制参数，而提供。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，该调整方法基于一种用于机械装备的随动装置，由随动指令发生器、随动控制器、功率驱动单元、随动执行机构和反馈检测传感器组成并按顺序顺时针方向环形连接；其中，所述随动控制器由比较器、积分器、积分系数乘法器、第一减法器、第二减法器、微分系数乘法器、微分器、微分跟随器、PDF系数乘法器、PDF跟随器、反馈跟随器和积分饱和限制器组成，所述比较器、积分器、积分系数乘法器、第一减法器和第二减法器按顺序连接，所述比较器与随动指令发生器连接并通过反馈跟随器与反馈检测传感器连接，所述第一减法器通过PDF系数乘法器和PDF跟随器与反馈检测传感器连接，所述第二减法器通过微分系数乘法器、微分器和微分跟随器与反馈检测传感器连接，所述第二减法器还与功率驱动单元连接，所述积分饱和限制器分别与积分系数乘法器的输出和积分器连接；所述随动执行机构由驱动电机、联轴节和机械装备组成并依次相连接。本专利技术随动装置的性能不仅与随动控制器的结构形式密切相关，而且还受到随动控制器中积分系数、PDF系数和微分系数这三个控制参数大小的影响。只有准确地设计这三个控制参数的大小，才能获得优良的随动控制性能。 要准确地调整这三个控制参数的大小，首先要对随动执行机构的参数进行定量识另IJ。“知己知彼，方能百战百胜”，只有在随动执行机构参数定量识别的基础上，才能对随动控制器的控制参数进行定量地准确调整。因此，本专利技术的，具体包括以下步骤(I)组建随动装置中随动执行机构的模型参数识别装置，该装置由阶跃电压信号发生器、功率驱动单元、随动执行机构、反馈检测传感器以及记录仪器组成并按顺序连接，所述阶跃电压信号发生器还与记录仪器连接；(2)利用阶跃输入信号测量随动执行机构的输出响应，记录仪器将阶跃输入信号和随动执行机构输出响应随时间轴的变化过程同时记录下来，直至输出响应进入直线上升阶段；(3)延长随动执行机构输出响应的直线上升阶段直至与时间轴相交；(4)测量所述直线上升阶段的斜率以及该直线段延长部分与时间轴相交的截距值；(5)将阶跃输入信号幅值除以所述直线段的斜率，得到随动装置中随动执行机构的等效粘性阻尼系数；(6)将所述等效粘性阻尼系数和所述直线段在时间轴上的截距值相乘，得到随动装置中随动执行机构的等效惯量。(7)选定功率驱动单元的最大输出电压；(8)根据机械(武器)装备实际输出(方位或俯仰)要求和反馈检测传感器的允许工作范围，设定随动指令信号最大值；(9)将功率驱动单元最大输出电压除以随动指令信号的最大值，所得之商再次乘以所得之商的平方根，所得之积乘以等效惯量倒数的平方根然后再乘以七倍，得到随动控制器的积分系数；(10)将功率驱动单元最大输出电压除以随动指令信号的最大值，所得之商乘以十倍，得到随动控制器的PDF系数；(11)将功率驱动单元最大输出电压乘以等效惯量再除以随动指令信号的最大值，所得之商的平方根再乘以五倍，再减去等效粘性阻尼系数，得到随动控制器的微分系数。本专利技术的优点和有益效果是(I)本专利技术的随动装置不仅具有随动变量本身状态信息的反馈，而且具有与随动变量密切相关的其它两个状态信息的反馈，总共实现了随动变量三种状态信息的反馈。更为独特的是只采用了一种反馈检测传感器实现了随动变量三种状态信息的反馈，在工程实施中不仅方便易行，而且节省成本。(2)本专利技术由于该随动控制器与众不同的结构形式，提高了随动装置的静态和动态性能。发现目标时，能够瞬时瞄准目标，即动态时对于随动指令信号的瞬时突变，其响应时间短且无超调和振荡现象；目标机动时，能够精确跟踪目标；外界环境干扰和机械负载变化式，随动装置的控制性能变化不敏感。 (3)本专利技术随动控制器的控制参数调整是建立在对随动对象参数定量识别的基础上，使随动装置的控制参数调整有的放矢，减少随动装置调整的盲目性，提高工作效率。(4)本专利技术驱动电机与机械(武器)装备之间无需减速机构，驱动电机能够直接驱动机械(武器)装备。即使慢速跟踪时也能直接驱动，跟踪平稳无爬行现象，进一步减少机械(武器)装备的体积和重量。附图说明图I是本专利技术实施例的用于机械装备的随动装置构成方框图；图2是本专利技术实施例的随动装置随动控制器控制参数调整方法流程图。具体实施例方式为了加深对本专利技术的理解，下面结合附图I和附图2对本专利技术的具体实施例作进一步的详细叙述。如附图I所示，是本专利技术实施例的用于机械装备的随动装置构成方框图。所述随动装置由随动指令发生器110、随动控制器120、功率驱动单元130、随动执行机构140和反馈检测传感器150组成，随动指令发生器110、随动控制器120、功率驱动单元130、随动执行机构140和反馈检测传感器150按顺序顺时针方向环形连接组成闭环装置；所述随动控制器120由比较器1201本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于机械装备的随动装置控制参数的调整方法，该调整方法基于一种由随动指令发生器与按顺序顺时针方向环形连接的随动控制器、功率驱动单元、随动执行机构和反馈检测传感器相连接组成的用于机械装备的随动装置，其中，所述随动控制器由比较器、积分器、积分系数乘法器、第一减法器、第二减法器、微分系数乘法器、微分器、微分跟随器、PDF系数乘法器、PDF跟随器、反馈跟随器和积分饱和限制器组成，所述比较器、积分器、积分系数乘法器、第一减法器和第二减法器按顺序连接，所述比较器与随动指令发生器连接并通过反馈跟随器与反馈检测传感器连接，所述第一减法器通过PDF系数乘法器和PDF跟随器与反馈检测传感器连接，所述第二减法器通过微分系数乘法器、微分器和微分跟随器与反馈检测传感器连接，所述第二减法器还与功率驱动单元连接，所述积分饱和限制器分别与积分系数乘法器的输出和积分器连接；所述随动执行机构由驱动电机、联轴节和机械装备组成并依次相连接；其特征在于：所述调整方法包括如下步骤：（1）组建随动装置中随动执行机构的模型参数识别装置，该装置由阶跃电压信号发生器、功率驱动单元、随动执行机构、反馈检测传感器以及记录仪器组成并按顺序连接，所述阶跃电压信号发生器还与记录仪器连接；（2）利用阶跃输入信号测量随动执行机构的输出响应，记录仪器将阶跃输入信号和随动执行机构输出响应随时间轴的变化过程同时记录下来，直至输出响应进入直线上升阶段；（3）延长随动执行机构输出响应的直线上升阶段直至与时间轴相交；（4）测量所述直线上升阶段的斜率以及该直线段延长部分与时间轴相交的截距值；（5）将阶跃输入信号幅值除以所述直线段的斜率，得到随动装置中随动执行机构的等效粘性阻尼系数；（6）将所述等效粘性阻尼系数和所述直线段在时间轴上的截距值相乘，得到随动装置中随动执行机构的等效惯量；（7）选定功率驱动单元的最大输出电压；（8）根据机械（武器）装备实际输出（方位或俯仰）要求和反馈检测传感器的允许工作范围，设定随动指令信号最大值；（9）将功率驱动单元最大输出电压除以随动指令信号的最大值，所得之商再次乘以所得之商的平方根，所得之积乘以等效惯量倒数的平方根然后再乘以七倍，得到随动控制器的积分系数；（10）将功率驱动单元最大输出电压除以随动指令信号的最大值，所得之商乘以十倍， 得到随动控制器的PDF系数；（11）将功率驱动单元最大输出电压乘以等效惯量再除以随动指令信号的最大值，所得之商的平方根再乘以五倍，再减去等效粘性阻尼系数，得到随动控制器的微分系数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾文火，朱鹏程，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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