專利名稱：一種滅火車can總線分布式伺服控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)的控制方法，特別是一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法。
背景技術：
過去的伺服系統(tǒng)控制計算機和各執(zhí)行裝置之間的通訊通常采用模擬量和I/O的方式，這種方法的傳輸距離受限制、容易受干擾、控制精度不高、可擴展性差。并且過去伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件通常為液壓裝置，這種由液壓元件構成的伺服系統(tǒng)體積大、易漏油、需經常維護，往往是在大型重載車輛上采用。近年來電動缸技術的日益成熟，電動缸體積小、易維護、動態(tài)響應快等特點，在中小型車體調平中越來越受重視。
高層樓宇滅火車采用發(fā)射滅火彈的方式，在城市環(huán)境下對高層、超高層建筑物或危險場所火災實施高精度、高效率撲救，大面積壓制火勢，控制火勢蔓延，直至全部將火災撲滅。由于滅火彈發(fā)射方式特點對滅火車調平精度和發(fā)射轉塔初始射向精度提出了較高的要求，為了滿足該要求，滅火車必須有相應的車體調平系統(tǒng)和轉塔伺服控制系統(tǒng)。在現有應用中，車體調平控制和轉塔伺服控制都有自己的控制計算機、執(zhí)行設備和檢測機構，并且控制信號仍然是模擬量和數字信號相結合，因而車體調平控制和轉塔伺服控制是兩套獨立的控制系統(tǒng)。如果滅火車采用這種方式，滅火車的控制系統(tǒng)就極為復雜、成本高、可靠性不高、不易維護和擴展性不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法，解決滅火車上轉塔控制和調平控制系統(tǒng)復雜、可靠性不高、不易維護和擴展性不好的問題。一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法，其具體步驟為
第一步搭建滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)
滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)，包括伺服控制計算機、方位伺服驅動器、俯仰伺服驅動器、調平伺服驅動器A、調平伺服驅動器B、調平伺服驅動器C、調平伺服驅動器D、方位交流永磁同步電機、俯仰交流永磁同步電機、調平交流永磁同步電機A、調平交流永磁同步電機B、調平交流永磁同步電機C、調平交流永磁同步電機D、減速器、俯仰電動缸、調平電動缸A、調平電動缸B、調平電動缸C、調平電動缸D、方位角度傳感器、俯仰角度傳感器和載車傾角傳感器。其中，載車調平模塊和轉塔運控模塊置于伺服控制計算機；載車調平模塊的功能為控制滅火車車體調平；轉塔運控模塊的功能為控制發(fā)射裝置運動；伺服控制計算機、方位角度傳感器、俯仰角度傳感器、載車傾角傳感器、方位伺服驅動器、俯仰伺服驅動器、調平伺服驅動器A、調平伺服驅動器B、調平伺服驅動器C和調平伺服驅動器D都有各自的CAN接口，且均掛接在CAN總線上。方位伺服驅動器、方位交流永磁同步電機及減速器和方位角度傳感器形成方位通道；俯仰伺服驅動器、俯仰交流永磁同步電機、俯仰電動缸和俯仰角度傳感器形成俯仰通道。載車的支撐和調平采用了四個腿的方式，調平伺服驅動器A、調平交流永磁同步電機A和調平電動缸A組成支腿A ；同理調平伺服驅動器B、調平交流永磁同步電機B和調平電動缸B組成支腿B ;調平伺服驅動器C、調平交流永磁同步電機C和調平電動缸C組成支腿C ；調平伺服驅動器D、調平交流永磁同步電機D和調平電動缸D組成支腿D。第二步伺服控制計算機加電自檢
伺服系統(tǒng)各設備上電后，伺服控制計算機、所有伺服驅動器和傳感器首先進行初始化及自檢。當自檢完成后，伺服控制計算機通過CAN總線接收指令滅火車控制中心發(fā)出的指令，伺服控制計算機分解這些指令，并向滅火車控制中心反饋伺服系統(tǒng)的狀態(tài)。第三步載車調平模塊控制滅火車車體調平
接收到車體調平命令后，載車調平模塊通過CAN總線，向調平伺服驅動器A、調平伺服驅動器B、調平伺服驅動器C和調平伺服驅動器D發(fā)送啟動指令，同時接收它們反饋的狀態(tài) 信息，并確定它們是否工作正常；它們再分別控制調平交流永磁同步電機A、調平交流永磁同步電機B、調平交流永磁同步電機C和調平交流永磁同步電機D按照指令速度運動，從而使調平電動缸A、調平電動缸B、調平電動缸C、調平電動缸D也按照指令速度伸出；載車調平模塊實時檢測調平伺服驅動器A、調平伺服驅動器B、調平伺服驅動器C和調平伺服驅動器D反饋的電流信號，當該電流信號達到設定值后，則認為支腿A、支腿B、支腿C和支腿D已經落地；通過載車傾角傳感器檢測的車體水平角度信號，找出滅火車車體的最高點，以車體最高點所在支腿為參考支腿，保持該支腿腿長不變，調整其他支腿的長度來調平車體。第四步轉塔運控模塊控制發(fā)射裝置運動
滅火車完成調平后，進入發(fā)射裝置運動控制過程，轉塔運動包含方位和俯仰兩個方向的運動控制。轉塔運控模塊接收發(fā)射裝置運動指令，與當前轉塔位置反饋信息比較，進行PID運算，形成速度指令；通過CAN總線，轉塔運控模塊向方位伺服驅動器發(fā)出運動指令，方位伺服驅動器驅動方位交流永磁同步電機及減速器轉動，從而控制發(fā)射裝置按照方位指令運動；通過CAN總線，轉塔運控模塊向俯仰伺服驅動器發(fā)出運動指令，俯仰伺服驅動器驅動俯仰交流永磁同步電機及俯仰電動缸運動，從而控制發(fā)射裝置按照俯仰指令運動。至此，完成滅火車發(fā)射裝置運動控制和載車調平控制。本方法解決了滅火車上轉塔控制和調平控制系統(tǒng)復雜、可靠性不高、不易維護和擴展性不好的問題。


圖I 一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法中所述滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)結構圖。I.伺服控制計算機2.方位伺服驅動器 3.俯仰伺服驅動器 4.調平伺服驅動器A 5.調平伺服驅動器B 6.調平伺服驅動器C 7.調平伺服驅動器D 8.方位交流永磁同步電機 9.俯仰交流永磁同步電機 10.調平交流永磁同步電機A 11.調平交流永磁同步電機B 12.調平交流永磁同步電機C 13.調平交流永磁同步電機D14.減速器 15.俯仰電動缸 16.調平電動缸A 17.調平電動缸B 18.調平電動缸C 19.調平電動缸D 20.方位角度傳感器 21.俯仰角度傳感器 22.載車傾角傳感器。
具體實施例方式一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法，其具體步驟為
第一步搭建滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)
滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)，包括伺服控制計算機I、方位伺服驅動器2、俯仰伺服驅動器3、調平伺服驅動器A4、調平伺服驅動器B5、調平伺服驅動器C6、調平伺服驅動器D7、方位交流永磁同步電機8、俯仰交流永磁同步電機9、調平交流永磁同步電機A10、調平交流永磁同步電機BI I、調平交流永磁同步電機C12、調平交流永磁同步電機D13、減速器14、俯仰電動缸15、調平電動缸A16、調平電動缸B17、調平電動缸C18、調平電動缸D19、方位角度傳感器20、俯仰角度傳感器21和載車傾角傳感器22。其中，載車調平模塊22和轉塔運控模塊23置于伺服控制計算機I ;載車調平模塊22的功能為控制滅火車車體調平；轉塔運控模塊23的功能為控制發(fā)射裝置運動；伺服控制計算機I、方位角度傳感器20、俯 仰角度傳感器21、載車傾角傳感器22、方位伺服驅動器2、俯仰伺服驅動器3、調平伺服驅動器A4、調平伺服驅動器B5、調平伺服驅動器C6和調平伺服驅動器D7都有各自的CAN接口，且均掛接在CAN總線上。方位伺服驅動器2、方位交流永磁同步電機8、減速器14和方位角度傳感器20形成方位通道；俯仰伺服驅動器3、俯仰交流永磁同步電機9、俯仰電動缸15和俯仰角度傳感器21形成俯仰通道。載車的支撐和調平采用了四個腿的方式，調平伺服驅動器A4、調平交流永磁同步電機AlO和調平電動缸A16組成支腿A ;同理調平伺服驅動器B5、調平交流永磁同步電機Bll和調平電動缸B17組成支腿B ;調平伺服驅動器C6、調平交流永磁同步電機C12和調平電動缸C18組成支腿C ;調平伺服驅動器D7、調平交流永磁同步電機D13和調平電動缸D19組成支腿D。第二步伺服控制計算機加電自檢
伺服系統(tǒng)各設備上電后，伺服控制計算機I、伺服驅動器和傳感器首先進行初始化及自檢。當自檢完成后，伺服控制計算機I通過CAN總線接收指令滅火車控制中心發(fā)出的指令，伺服控制計算機I分解這些指令，并向滅火車控制中心反饋伺服系統(tǒng)的狀態(tài)。第三步載車調平模塊控制滅火車車體調平
接收到車體調平命令后，載車調平模塊23通過CAN總線，向調平伺服驅動器A4、調平伺服驅動器B5、調平伺服驅動器C6和調平伺服驅動器D7發(fā)送指令，同時接收它們反饋的狀態(tài)信息，并判斷它們是否工作正常；它們再分別控制調平交流永磁同步電機A10、調平交流永磁同步電機BI I、調平交流永磁同步電機C12和調平交流永磁同步電機D13按照指令速度運動，從而使調平電動缸A16、調平電動缸B17、調平電動缸C18、調平電動缸D19也按照指令速度伸出；載車調平模塊23實時檢測調平伺服驅動器A4、調平伺服驅動器B5、調平伺服驅動器C6和調平伺服驅動器D7反饋的電流信號，當該電流信號達到設定值后，則認為支腿A、支腿B、支腿C和支腿D已經落地；通過載車傾角傳感器22檢測的車體水平角度信號，找出滅火車車體的最高點，以車體最高點所在支腿為參考支腿，保持該支腿腿長不變，調整其他支腿的長度來調平車體。第四步轉塔運控模塊控制發(fā)射裝置運動
滅火車調平完成后，進入發(fā)射裝置運動控制過程，轉塔運動包含方位和俯仰兩個方向的運動控制。轉塔運控模塊24接收發(fā)射裝置運動指令，與當前轉塔位置反饋信息比較，進行PID運算，形成速度指令；通過CAN總線，轉塔運控模塊24向方位伺服驅動器2發(fā)出運動指令，方位伺服驅動器2驅動方位交流永磁同步電機8及減速器14轉動，從而控制發(fā)射裝置按照方位指令運動；通過CAN總線，轉塔運控模塊24向俯仰伺服驅動器3發(fā)出運動指令，俯仰伺服驅動器3驅動俯仰交流永磁同步電機9及俯仰電動缸15運動，從而控制發(fā)射裝置 按照俯仰指令運動。至此，完成滅火車發(fā)射裝置運動控制和載車調平控制。
權利要求
1.一種滅火車CAN總線分布式伺服控制方法，其特征在于本方法的具體步驟為 第一步搭建滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng) 滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)，包括伺服控制計算機(I)、方位伺服驅動器(2)、俯仰伺服驅動器(3)、調平伺服驅動器A(4)、調平伺服驅動器B(5)、調平伺服驅動器C(6)、調平伺服驅動器D (7)、方位交流永磁同步電機(8)、俯仰交流永磁同步電機(9)、調平交流永磁同步電機A (10)、調平交流永磁同步電機B (11)、調平交流永磁同步電機C (12)、調平交流永磁同步電機D (13)、減速器(14)、俯仰電動缸(15)、調平電動缸A (16)、調平電動缸B (17)、調平電動缸C (18)、調平電動缸D (19)、方位角度傳感器(20)、俯仰角度傳感器(21)和載車傾角傳感器(22);其中，載車調平模塊(22)和轉塔運控模塊(23)置于伺服控制計算機(I);載車調平模塊(22)的功能為控制滅火車車體調平；轉塔運控模塊(23)的功能為控制發(fā)射裝置運動； 伺服控制計算機(I)、方位角度傳感器(20)、俯仰角度傳感器(21)、載車傾角傳感器(22)、方位伺服驅動器(2)、俯仰伺服驅動器(3)、調平伺服驅動器A (4)、調平伺服驅動器B(5)、調平伺服驅動器C (6)和調平伺服驅動器D (7)都有各自的CAN接口，且均掛接在CAN總線上； 方位伺服驅動器(2)、方位交流永磁同步電機(8)、減速器(14)和方位角度傳感器(20)形成方位通道；俯仰伺服驅動器(3)、俯仰交流永磁同步電機(9)、俯仰電動缸(15)和俯仰角度傳感器(21)形成俯仰通道；載車的支撐和調平采用了四個腿的方式，調平伺服驅動器A (4)、調平交流永磁同步電機A (10)和調平電動缸A (16)組成支腿A ;同理調平伺服驅動器B (5)、調平交流永磁同步電機B (11)和調平電動缸B (17)組成支腿B;調平伺服驅動器C (6)、調平交流永磁同步電機C (12)和調平電動缸C (18)組成支腿C ;調平伺服驅動器D (7)、調平交流永磁同步電機D (13)和調平電動缸D (19)組成支腿D ; 第二步伺服控制計算機加電自檢 伺服系統(tǒng)各設備上電后，伺服控制計算機(I)、方位伺服驅動器(2)、俯仰伺服驅動器(3)、調平伺服驅動器A(4)、調平伺服驅動器B (5)、調平伺服驅動器C (6)、調平伺服驅動器D (7)、方位角度傳感器(20)、俯仰角度傳感器(21)和載車傾角傳感器(22)首先進行初始化及自檢；當自檢完成后，伺服控制計算機(I)通過CAN總線接收指令滅火車控制中心發(fā)出的指令，伺服控制計算機(I)分解這些指令，并向滅火車控制中心反饋伺服系統(tǒng)的狀態(tài)； 第三步載車調平模塊(22)控制滅火車車體調平 接收到車體調平命令后，載車調平模塊(22)通過CAN總線，向調平伺服驅動器A (4)、調平伺服驅動器B (5)、調平伺服驅動器C (6)和調平伺服驅動器D (7)發(fā)送指令，同時接收它們反饋的狀態(tài)信息，并確定它們是否工作正常；它們再分別控制調平交流永磁同步電機A (10)、調平交流永磁同步電機B (11)、調平交流永磁同步電機C (12)和調平交流永磁同步電機D (13)按照指令速度運動，從而使調平電動缸A (16)、調平電動缸B (17)、調平電動缸C (18)、調平電動缸D (19)也按照指令速度伸出；載車調平模塊(22)實時檢測調平伺服驅動器A (4)、調平伺服驅動器B (5)、調平伺服驅動器C (6)和調平伺服驅動器D (7)反饋的電流信號，當該電流信號達到設定值后，則認為支腿A、支腿B、支腿C和支腿D已經落地；通過載車傾角傳感器(22)檢測的車體水平角度信號，找出滅火車車體的最高點，以車體最高點所在支腿為參考支腿，保持該支腿腿長不變，調整其他支腿的長度來調平車體； 第四步轉塔運控模塊(23)控制發(fā)射裝置運動 滅火車調平完成后，進入發(fā)射裝置運動控制過程，轉塔運動包含方位和俯仰兩個方向的運動控制；轉塔運控模塊(23)接收發(fā)射裝置運動指令，與當前轉塔位置反饋信息比較，進行PID運算，形成速度指令；通過CAN總線，轉塔運控模塊(23)向方位伺服驅動器(2)發(fā)出運動 指令，方位伺服驅動器(2)驅動方位交流永磁同步電機(8)及減速器(14)轉動，從而控制發(fā)射裝置按照方位指令運動；通過CAN總線，轉塔運控模塊(23)向俯仰伺服驅動器(3 )發(fā)出運動指令，俯仰伺服驅動器(3)驅動俯仰交流永磁同步電機(9)及俯仰電動缸(15)運動，從而控制發(fā)射裝置按照俯仰指令運動； 至此，完成滅火車發(fā)射裝置運動控制和載車調平控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滅火車CAN總線分布式控制方法，本方法通過滅火車CAN總線分布式伺服控制系統(tǒng)實現，該系統(tǒng)包括具有CAN總線接口的伺服控制計算機(1)、具有CAN總線接口的伺服驅動器(2)、交流永磁同步伺服電機(8)、減速器(14)、電動缸(15)和具有CAN總線接口的位置角度傳感器(20)等。其中，伺服驅動器(2)是以DSP為控制核心、采用空間矢量控制算法的全數字交流伺服驅動單元。本方法利用CAN總線把6個驅動單元和傳感器組合在一起，實現了滅火車調平控制、發(fā)射裝置方位和俯仰兩個方向的運動控制，該方法方式具有結構簡單，擴展性好，維修簡單，可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK102880161SQ201210414239
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者閻紅亮, 何成峰, 李建冬, 邱旭陽 申請人:北京機械設備研究所