引言

　　為了提高火炮的機(jī)動(dòng)性漓帅，我們研究開發(fā)了plc控制的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)埠况，這種系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間短，調(diào)平精度高昭殉，操作簡單可靠苞七，對提高火炮的機(jī)動(dòng)性能具有重大意義。平臺控制的關(guān)鍵技術(shù)是調(diào)平算法的選擇和自動(dòng)調(diào)平技術(shù)的實(shí)現(xiàn)挪丢。我們使用了2個(gè)水平傳感器蹂风，分別檢測前后和左右的傾斜度，而每個(gè)支腿的升高都可能引起它們的變化乾蓬，因此從控制系統(tǒng)來看惠啄，這是一個(gè)多輸入多輸出的強(qiáng)耦合的動(dòng)態(tài)過程。

1 簡介

　　某火炮發(fā)射車為了提高命中率任内，在發(fā)射火炮前歇盒，必須先進(jìn)行承載平臺的調(diào)平。承載平臺由四條支腿和四個(gè)輪胎支撐腐熊，為了保證調(diào)平后水平度的穩(wěn)定韩丸，調(diào)平時(shí)首先讓輪胎離地，只讓四條支腿支撐平臺够煮，以克服輪胎變形引起的平面變化畸居。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平，就必須使電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)的控制下弟茸，成為一個(gè)有機(jī)的整體栅洁，協(xié)調(diào)、高效版叁、準(zhǔn)確地運(yùn)行劳诽。平臺控制的關(guān)鍵技術(shù)是調(diào)平算法的選擇和自動(dòng)調(diào)平技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。我們使用了2個(gè)水平傳感器敲侧，分別檢測前后和左右的傾斜度定歧，而每個(gè)支腿的升高都可能引起它們的變化，因此從控制系統(tǒng)來看僻匿，這是一個(gè)多輸入多輸出的強(qiáng)耦合的動(dòng)態(tài)過程［1］官地。

　　火炮發(fā)射平臺應(yīng)該滿足以下要求：

　∧鸢（1） 調(diào)平后，平臺由四條支腿支撐并與車體脫離;

　∏搿（2） 調(diào)平過程應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成赤炒，并滿足精度指標(biāo)的要求;

　　（3） 平臺調(diào)平后亏较，應(yīng)進(jìn)行鎖定以保證平臺的狀態(tài)至少24小時(shí)不變莺褒。

　　為了提高火炮的機(jī)動(dòng)性，我們研究開發(fā)了plc控制的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)雪情，這種系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間短遵岩，調(diào)平精度高，操作簡單可靠巡通，對提高火炮的機(jī)動(dòng)性能具有重大意義尘执。

2 四點(diǎn)式平臺的調(diào)平方法

　　圖1是四點(diǎn)式承載平臺示意圖。按照對稱矩形方式宴凉，采用4個(gè)垂直油缸來支撐平臺正卧。這種支撐形式具有穩(wěn)定性好、抗傾覆能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)缨拇，因此被廣泛用于機(jī)動(dòng)火炮的發(fā)射過程［2］茅早。

　　調(diào)平系統(tǒng)中水平傳感器安裝如圖2所示，水平傳感器與平臺的一條對角支點(diǎn)連線平行安裝类紧。平臺有4個(gè)支點(diǎn)肘论，平臺重心不在兩水平傳感器交叉點(diǎn)上。如圖2所示抵思，2個(gè)方向傾角為α和β悉砌，傳感器夾角為γ，則平臺的傾斜度θ可以由α和β合成為：

　　如果2個(gè)方向的控制精度為±δ焙句，則調(diào)平后平臺的水平誤差為：

　　從（2）式可以得到符晃，控制度δ一定，當(dāng)γ=90°時(shí)港摘，平臺的水平誤差θ取最小值绒双，因此在大多數(shù)的調(diào)平系統(tǒng)中，兩個(gè)傳感器都互相垂直安裝脖嗽。此時(shí)也就是說还织，兩邊的水平控制度應(yīng)為整個(gè)平臺水平控制度的，比如要求整個(gè)平臺的傾斜度為2′主巍，則控制時(shí)2個(gè)方向的控制度應(yīng)該為冠息。

　　根據(jù)水平傳感器測出的水平傾角可以判斷出4個(gè)支承點(diǎn)的高低，找出最高點(diǎn)孕索，按照“只升不降”的原則逛艰，采用升調(diào)平技術(shù)躏碳，把其他3個(gè)支點(diǎn)升高至與最高點(diǎn)處于同一水平面后，調(diào)平過程結(jié)束散怖。其技術(shù)關(guān)鍵是如何根據(jù)2個(gè)水平傾角決定各支點(diǎn)應(yīng)該升高的高度唐断，以及采用哪種方法去精確控制各支點(diǎn)升高的高度。

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3 調(diào)平的plc實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)構(gòu)成

　　由于plc的高可靠性和接口的簡易性杭抠，使用plc實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平是一種很好的方法。假定最高支點(diǎn)高度為a恳啥，某一支點(diǎn)高度為b偏灿，按照升調(diào)平方法，則b點(diǎn)需要升高的垂直高度為ab钝的，我們可以用下面的公式計(jì)算出該支腿升高ab時(shí)所需要的脈沖數(shù)n翁垂，從而控制該支腿升高的高度，達(dá)到調(diào)平目的港揉。

　　式中δp是產(chǎn)生1mm位移的固定脈沖减磷，可以用實(shí)驗(yàn)方法精確測出支點(diǎn)升高1mm所需的時(shí)間，編程控制加于液壓開關(guān)的脈沖個(gè)數(shù)就可實(shí)現(xiàn)要求的位移宰孙。

　　本系統(tǒng)選用德國siemens公司的simatic s7-300系列的plc作為主控元件氏赴，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。該plc系統(tǒng)包含電源模塊坚哲、cpu模塊服酥、模擬量輸入（ai）模塊、數(shù)字量輸入（di）模塊和數(shù)字量輸出（do）模塊［3］御欢。通過2個(gè)水平傳感器檢測平臺的左右傾角和前后傾角是否滿足精度找肤。檢測出的傾角信號經(jīng)相敏整流電路后送給模擬量輸入模塊。模擬量輸入模塊用來輸入水平檢測信號升碱，自動(dòng)完成a/d轉(zhuǎn)換踩林，然后送給cpu模塊，與給定水平度進(jìn)行比較是酣。cpu模塊作為控制器醋掖，可以發(fā)送各種控制命令，接收并處理各種數(shù)據(jù)黄刚，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制车海。cpu模塊輸出的控制量通過數(shù)字量輸出模塊，控制各支腿繼電器動(dòng)作隘击，從而可以控制各支腿的升降侍芝，達(dá)到調(diào)平目的。液電壓力開關(guān)可以檢測各個(gè)支腿是否著地埋同，避免虛腿調(diào)平州叠。支腿著地時(shí)棵红，對應(yīng)的液電壓力開關(guān)就會閉合，數(shù)字量輸入模塊對應(yīng)的輸入信號就為高電平;反之咧栗，支腿懸空時(shí)逆甜，對應(yīng)的輸入信號就為低電平。cpu模塊根據(jù)讀入的數(shù)字量做出相應(yīng)的處理致板。

4 系統(tǒng)的工作過程　　

　　本系統(tǒng)的工作過程與系統(tǒng)的軟件流程相對應(yīng)交煞，分為四大模塊，分別是：差動(dòng)著地模塊斟或、手動(dòng)調(diào)平模塊熬鸟、自動(dòng)調(diào)平模塊、自動(dòng)撤收模塊肮插。根據(jù)平臺的傾斜度秸铣，整個(gè)調(diào)平過程分為粗調(diào)和精調(diào)，傾斜度大于5°時(shí)晚惊，系統(tǒng)粗調(diào)朱泞，各支腿的動(dòng)作速度較快;傾斜度小于5°時(shí)，系統(tǒng)精調(diào)宛蒲，各支腿的動(dòng)作速度較慢膀琐。其工作過程為：

　　（1） 啟動(dòng)電機(jī)恼稠，送啟動(dòng)信號給plc;

　∩庇印（2） plc接收到啟動(dòng)信號，執(zhí)行程序;

　∨蠡恕（3） 差動(dòng)放腿40s卤连，保證所有調(diào)平支腿著地;

　　（4） 根據(jù)操作指令情组，執(zhí)行調(diào)平過程：

　　·按下“手動(dòng)調(diào)平”鍵燥筷，則根據(jù)發(fā)出的各支腿升降指令進(jìn)行調(diào)平;

　　·按下“自動(dòng)展開”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)讀入水平傳感器的傾角院崇，判斷傾斜度肆氓，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)平。采用升調(diào)平技術(shù)底瓣，根據(jù)讀入傾角值谢揪，判斷最高點(diǎn)，計(jì)算各支點(diǎn)需要升高的高度捐凭，用（4）式計(jì)算出所需脈沖數(shù)拨扶，然后把它對應(yīng)加到各支腿，控制它們的高度，達(dá)到調(diào)平目的;

　』济瘛（5） 調(diào)平過程結(jié)束缩举，發(fā)射車可以發(fā)射火炮。需要撤收時(shí)匹颤，按下自動(dòng)撤收鍵仅孩，系統(tǒng)自動(dòng)撤收所有調(diào)平支腿。

5 技術(shù)要求與試驗(yàn)結(jié)果

　　本調(diào)平系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)要求是：

　】ù摺（1） 調(diào)平精度≤2′

　≡鹈（2） 調(diào)平時(shí)間≤3min

　　（3） 保持穩(wěn)定狀態(tài)24h不變

　　試驗(yàn)證明绘菲，該系統(tǒng)達(dá)到了指標(biāo)要求液炼，調(diào)平時(shí)間小于1min，調(diào)平精度在2′以內(nèi)辱涨，穩(wěn)定性滿足要求。本調(diào)平系統(tǒng)已調(diào)試完成激靡，經(jīng)過多次打靶實(shí)驗(yàn)开撤，命中率比較高，取得了令人滿意的效果娩纱。

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