专利名称：一种用于机械装备的随动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械(武器)装备随动装置，特别涉及一种由随动控制器控制的适用于机械(武器)装备的高性能随动装置。
背景技术：
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，其作用是驱动雷达、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发现或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，对运动部件的运动输出实施校正。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。随着各种机械设备和武器装备的运行精度、响应速度以及自动化程度的提高，对随动装置的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反馈控制方法已不能满足要求，采用新的随动装置和控制方法是解决这一问题的关键所在。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，为进一步提高机械(武器)装备随动装置的性能。提供一种新颖的性能优良的用于机械装备的随动装置。为了达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是—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。本发明由于该随动控制器与众不同的结构形式，在前向回路中对误差信号实施积分运算和乘法运算，在反馈回路中不仅实现了机械(武器)装备方位(俯仰)信号的反馈，而且在不需要速度检测传感器和加速度检测传感器的情况下实现了运动速度和加速度信号的反馈。也就是说，不仅实现了随动变量信号的反馈，而且还实现了随动变量其它两个状态信息的反馈。本发明的优点和有益效果是(I)本发明的机械(武器)装备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。但只采用了一种反馈检测传感器就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)本发明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)本发明驱动电机与机械(武器)装备之间无需减速机构，慢速跟踪时也能直接驱动，进一步减少机械(武器)装备的体积和重量。
图I是本发明实施例的用于机械装备的随动装置构成方框具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面结合附图I对本发明的具体实施例作进一步的详细叙述。如附图I所示，是本发明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、积分器1202、积分系数乘法器1203、第一减法器1204、第二减法器1205、微分系数乘法器1206、微分器1207、微分跟随器1208、PDF系数乘法器1209、PDF跟随器1210、反馈跟随器1211和积分饱和限制器1212组成，所述比较器1201、积分器1202、积分系数乘法器1203、第一减法器1204和第二减法器1205按顺序连接，所述比较器1201与随动指令发生器110连接，所述比较器1201还通过反馈跟随器1211与反馈检测传感器150连接，所述第一减法器1204通过PDF系数乘法器1209和PDF跟随器1210与反馈检测传感器150连接，所述第二减法器1205通过微分系数乘法器1206、微分器1207和微分跟随器1208与反馈检测传感器150连接，所述第二减法器1205还与功率驱动单元130连接，所述积分饱和限制器1212分别与积分系数乘法器1203的输出和积分器1202连接，所述随动执行机构140由驱动电机141、联轴节142和机械(武器)装备143组成并依次相连接。
本发明当随动指令发生器110给出指令信号后，比较器1201将其与反馈检测传感器150反馈回来的机械(武器)装备的实际随动输出(方位或俯仰)信号进行比较，产生的误差信号首先由积分器1202进行积分运算，然后再由积分系数乘法器1203乘以积分系数，这时产生的乘积与反馈检测传感器150经PDF跟随器1210和PDF系数乘法器1209运算后的信号第一次相减，在此实际上实现了速度信号的反馈，然后产生的差值与反馈检测传感器150经微分跟随器1208、微分器1207和微分系数乘法器1206运算后的信号第二次相减，在此实际上实现了加速度信号的反馈。因此，本发明的随动装置比公知的随动装置实现更多的随动装置输出变量状态信息的反馈，不仅具有随动输出信号的反馈，而且具有机械(武器)装备随动输出变化状态信号的反馈，随动装置性能大幅度提高。另一个巧妙之处在于，这里既没有采用速度检测传感器，也没有采用加速度检测传感器，但是在随动控制功能上却实现了随动输出变化状态的信息反馈，对于机械(武器)装备的工程实施，方便易行，具有十分重要的意义。当然，随动装置的性能还与积分系数、PDF系数和微分系数这三个重要控制参数的大小密切相关。只要准确地调整这三个重要参数的大小，就能使机械(武器)装备的随动装置获得优良的动态性能和静态性能。
权利要求
1.一种用于机械装备的随动装置，其特征在于该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，其中所述的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。
2.根据权利要求I所述的一种用于机械装备的随动装置，其特征在于所述的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，其中所述的比较器、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；所述的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，所述的第一减法器通过PDF系数乘法器和PDF跟随器与反馈检测传感器连接，:所述的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，所述的第二减法器还与功率驱动单元连接，所述的积分饱和限制器分别与积分系数乘法器的输出和积分器相连接。
3.根据权利要求I所述的一种用于机械装备的随动装置，其特征在于所述的随动执行机构由依次连接的驱动电机、联轴节和机械装备组成，其中所述的驱动电机还与所述的功率驱动单元相连接，所述的机械装备还与所述的反馈检测传感器相连接并设有随动输出端。
全文摘要
本发明公开了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，其中所述的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。本发明由于该随动控制器与众不同的结构形式，在前向回路中对误差信号实施积分运算和乘法运算，在反馈回路中不仅实现了机械装备方位(俯仰)信号的反馈，而且在不需要速度检测传感器和加速度检测传感器的情况下实现了运动速度和加速度信号的反馈。
文档编号G05B11/42GK102914965SQ20121043354
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者曾文火, 朱鹏程 申请人:江苏科技大学