一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)及控制方法，屬于大型輪軌式轉(zhuǎn)臺 位置控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺口徑較大時，采用輪軌式驅(qū)動方式是一種必然的選擇。輪軌式轉(zhuǎn)臺與 普通轉(zhuǎn)臺的區(qū)別主要體現(xiàn)支承和傳動方式上，輪軌式轉(zhuǎn)臺的支承采用輪軌軌道與在軌道運 轉(zhuǎn)的滾輪（包括驅(qū)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?zhèn)鹘y(tǒng)齒輪齒條傳動。目前該技術(shù)隨著應(yīng)用需求的不斷發(fā)展，在大型地面站、 射電望遠鏡及大型雷達轉(zhuǎn)動平臺等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。
[0003] 輪軌式大型轉(zhuǎn)臺為提高滾輪的支承能力，一般設(shè)置數(shù)量較多的滾輪，一部分作為 驅(qū)動輪，即采用電機驅(qū)動這些滾輪，帶動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，另外一部分作為從動輪，跟隨轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動， 僅起到支承轉(zhuǎn)臺的作用。
[0004] 位置控制是通過目標位置與轉(zhuǎn)臺實際位置進行比較，才能進行轉(zhuǎn)臺位置的精確控 制，因此，需要設(shè)置轉(zhuǎn)臺角度檢測傳感器，角度傳感器通常設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的中心位置，如文獻 "大型相控陣雷達輪軌式天線座設(shè)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(zhuǎn)臺通常會在一定的高度上架設(shè)，為固定角度傳感器定子部分需要在轉(zhuǎn)臺中 心位置設(shè)置固定支架，不僅占用轉(zhuǎn)臺的位置空間，同時這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了 一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)及控制 方法。利用多圈絕對值編碼器作為位置控制系統(tǒng)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(zhuǎn)臺的從動輪上，實時檢測從動輪的旋轉(zhuǎn)角度，通過運算間接測量轉(zhuǎn) 臺角度，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臺的位置控制，且在輪軌式轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)圓周上，設(shè)置一個校零開關(guān)，實現(xiàn) 對轉(zhuǎn)臺角度檢測分辨率的標定，提高角度檢測精度。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺、輪軌軌道、若干電機驅(qū)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(zhuǎn)臺底部設(shè)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(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，所述主動輪和從動輪用于支撐轉(zhuǎn)臺，所述位置控制器與多個電機驅(qū)動器相連 接，所述每個電機驅(qū)動器驅(qū)動一個對應(yīng)傳動鏈的電機工作，所述電機通過減速機帶動對 應(yīng)的主動輪轉(zhuǎn)動，所述角度檢測裝置用于測量轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度并將檢測信號傳送給位置控 制器。
[0008] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，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(guān)和擋塊、所述多圈絕對值編碼器安裝在從動輪回轉(zhuǎn)中心，在輪軌軌 道外側(cè)設(shè)置校零開關(guān)，在轉(zhuǎn)臺上安裝有擋塊。
[0009] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述位置控制器可采用 PLC、工業(yè)控制計算機或DSP控制器。
[0010] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電機驅(qū)動器設(shè)置有 現(xiàn)場總線接口，所述位置控制器的連接線通過現(xiàn)場總線接口與電機驅(qū)動器相連。
[0011] 一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0012] (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 S，具體步驟如下：
[0013] a)、首先將多圈絕對值編碼器測量數(shù)據(jù)置零，逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，擋塊首次撞到校零 開關(guān)時，記錄多圈絕對值編碼器的測量值Data 1;
[0014] b)、繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，記錄擋塊再次碰到限位開關(guān)時的多圈絕對值編碼器的 測量值Data2;
[0015] C)、實際分辨率計算如式（3)
【主權(quán)項】
1. 一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺、輪軌軌道、若干電機驅(qū)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(zhuǎn)臺底部設(shè)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(zhuǎn)臺轉(zhuǎn) 動，所述主動輪和從動輪用于支撐轉(zhuǎn)臺，所述位置控制器與多個電機驅(qū)動器相連接，所述每 個電機驅(qū)動器驅(qū)動一個對應(yīng)傳動鏈的電機工作，所述電機通過減速機帶動對應(yīng)的主動輪轉(zhuǎn) 動，所述角度檢測裝置用于測量轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度并將檢測信號傳送給位置控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述角度 檢測裝置包括多圈絕對值編碼器、校零開關(guān)和擋塊、所述多圈絕對值編碼器安裝在從動輪 回轉(zhuǎn)中也，在輪軌軌道外側(cè)設(shè)置校零開關(guān)，在轉(zhuǎn)臺上安裝有擋塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述位置 控制器可采用化C、工業(yè)控制計算機或DSP控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電機 驅(qū)動器設(shè)置有現(xiàn)場總線接口，所述位置控制器的連接線通過現(xiàn)場總線接口與電機驅(qū)動器相 連。
5. -種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制方法，其特征在于：包括W下步驟： (1) 、首次使用按下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S，具 體步驟如下： a) 、首先將多圈絕對值編碼器測量數(shù)據(jù)置零，逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，擋塊首次撞到校零開關(guān) 時，記錄多圈絕對值編碼器的測量值化tai; b) 、繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，記錄擋塊再次碰到限位開關(guān)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)
(3) (2) 、在控制過程中，位置控制器讀取多圈絕對值編碼器的測量值化ta，計算轉(zhuǎn)臺的實 際角度值； 轉(zhuǎn)臺的實際角度值0為多圈絕對值編碼器的測量值化ta減去步驟（1)的a)中記錄 的多圈絕對值編碼器的測量值化tai后乘W實際分辨率，如式（4); 白=(Data-Datai) X 5 (單位；度） （少 (3) 、依據(jù)位置控制器中的轉(zhuǎn)臺目標位置值，計算目標位置值與轉(zhuǎn)臺實際角度值0的 差，并在位置控制器進行位置校正運算，運算結(jié)果傳輸給電機驅(qū)動器，作為電機驅(qū)動器的速 度給定； (4) 、在電機驅(qū)動器提供的設(shè)置軟件中，分別將第一電機驅(qū)動器、第二電機驅(qū)動器、第H 電機驅(qū)動器設(shè)置為速度控制模式，且速度校正控制為比例校正，第一電機驅(qū)動器、第二電機 驅(qū)動器、第H電機驅(qū)動器通過現(xiàn)場總線之間的接口接收位置控制器的速度給定，完成速度 控制； 巧）、重復(fù)（2)-(4)的步驟，完成對轉(zhuǎn)臺的位置控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制方法，其特征在于；在步驟（1)
前，多圈絕對值編碼器（1)的選擇必須滿足如下要求： 多圈絕對值編碼器的多圈位數(shù)n滿足式（1)，式中D為輪軌軌道的直徑，d為從動輪的 直徑： 些二竺<2" a) nd d 多圈絕對值編碼器的單圈位數(shù)ni根據(jù)轉(zhuǎn)臺的具體角度測量分辨率的需求進行選擇，上 述測量方法的角度理論分辨率計算值S 1可利用式（2)進行計算； =則。 (2) 。 (凸/如X 2"1
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺位置控制系統(tǒng)及其控制方法，包括轉(zhuǎn)臺、輪軌軌道、電機驅(qū)動器、傳動鏈、角度檢測裝置和位置控制器，每個傳動鏈包括電機、減速機和主動輪，在轉(zhuǎn)臺底部設(shè)置有輪軌軌道，主動輪與輪軌軌道通過摩擦傳動，帶動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，主動輪和從動輪用于支撐轉(zhuǎn)臺，位置控制器與多個電機驅(qū)動器相連接，電機通過減速機帶動對應(yīng)的主動輪轉(zhuǎn)動，所述角度檢測裝置用于測量轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明利用多圈絕對值編碼器作為位置控制系統(tǒng)的角度傳感器，實時檢測從動輪的旋轉(zhuǎn)角度，通過運算間接測量轉(zhuǎn)臺角度，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臺的位置控制，且在輪軌式轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)圓周上，設(shè)置一個校零開關(guān)，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臺角度檢測分辨率的標定，提高角度檢測精度。
【IPC分類】G05D3-12
【公開號】CN104597916
【申請?zhí)枴緾N201510015920
【發(fā)明人】萬其, 陳桂, 陸峰, 湯玉東, 王建紅
【申請人】南京工程學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月13日