一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)位置控制系統(tǒng)及控制方法，屬于大型輪軌式轉(zhuǎn)臺(tái) 位置控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)口徑較大時(shí)，采用輪軌式驅(qū)動(dòng)方式是一種必然的選擇。輪軌式轉(zhuǎn)臺(tái)與 普通轉(zhuǎn)臺(tái)的區(qū)別主要體現(xiàn)支承和傳動(dòng)方式上，輪軌式轉(zhuǎn)臺(tái)的支承采用輪軌軌道與在軌道運(yùn) 轉(zhuǎn)的滾輪（包括驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪）；在傳動(dòng)方式上，輪軌式天線座架是利用滾輪與軌道的摩 擦力傳動(dòng)；代替?zhèn)鹘y(tǒng)齒輪齒條傳動(dòng)。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(yuǎn)鏡及大型雷達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0003] 輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)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(dòng)輪，即采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)這些滾輪，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，另外一部分作為從動(dòng)輪，跟隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)， 僅起到支承轉(zhuǎn)臺(tái)的作用。
[0004] 位置控制是通過(guò)目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)際位置進(jìn)行比較，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)位置的精確控 制，因此，需要設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)角度檢測(cè)傳感器，角度傳感器通常設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)的中心位置，如文獻(xiàn) "大型相控陣?yán)走_(dá)輪軌式天線座設(shè)計(jì)"（電子機(jī)械工程，2009年第3期）中的軸角編碼器。 由于這種大型轉(zhuǎn)臺(tái)通常會(huì)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(tái)中 心位置設(shè)置固定支架，不僅占用轉(zhuǎn)臺(tái)的位置空間，同時(shí)這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了實(shí)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(tái)位置控制系統(tǒng)及控制 方法。利用多圈絕對(duì)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(duì)值編碼 器安裝在輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)的從動(dòng)輪上，實(shí)時(shí)檢測(cè)從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)運(yùn)算間接測(cè)量轉(zhuǎn) 臺(tái)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的位置控制，且在輪軌式轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)圓周上，設(shè)置一個(gè)校零開關(guān)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)角度檢測(cè)分辨率的標(biāo)定，提高角度檢測(cè)精度。
[0006] 為了解決上述問(wèn)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(tái)位置控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)、輪軌軌道、若干電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、若干 傳動(dòng)鏈，其特征在于：還包括角度檢測(cè)裝置和位置控制器，所述每個(gè)傳動(dòng)鏈包括電機(jī)、減 速機(jī)和主動(dòng)輪，在轉(zhuǎn)臺(tái)底部設(shè)置有輪軌軌道，所述主動(dòng)輪與輪軌軌道通過(guò)摩擦傳動(dòng)，帶動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪用于支撐轉(zhuǎn)臺(tái)，所述位置控制器與多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連 接，所述每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)對(duì)應(yīng)傳動(dòng)鏈的電機(jī)工作，所述電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)對(duì) 應(yīng)的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述角度檢測(cè)裝置用于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度并將檢測(cè)信號(hào)傳送給位置控 制器。
[0008] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述角度檢測(cè)裝置多圈 絕對(duì)值編碼器、校零開關(guān)和擋塊、所述多圈絕對(duì)值編碼器安裝在從動(dòng)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(tái)上安裝有擋塊。
[0009] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)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(jì)算機(jī)或DSP控制器。
[0010] 前述的一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置有 現(xiàn)場(chǎng)總線接口，所述位置控制器的連接線通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連。
[0011] 一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)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(guò)程對(duì)角度檢測(cè)進(jìn)行分辨率實(shí)際標(biāo)校，計(jì)算出實(shí)際分辨率 S，具體步驟如下：
[0013] a)、首先將多圈絕對(duì)值編碼器測(cè)量數(shù)據(jù)置零，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，擋塊首次撞到校零 開關(guān)時(shí)，記錄多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量值Data 1;
[0014] b)、繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，記錄擋塊再次碰到限位開關(guān)時(shí)的多圈絕對(duì)值編碼器的 測(cè)量值Data2;
[0015] C)、實(shí)際分辨率計(jì)算如式（3)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)位置控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)、輪軌軌道、若干電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、若干傳 動(dòng)鏈，其特征在于；還包括角度檢測(cè)裝置和位置控制器，所述每個(gè)傳動(dòng)鏈包括電機(jī)、減速機(jī) 和主動(dòng)輪，在轉(zhuǎn)臺(tái)底部設(shè)置有輪軌軌道，所述主動(dòng)輪與輪軌軌道通過(guò)摩擦傳動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn) 動(dòng)，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪用于支撐轉(zhuǎn)臺(tái)，所述位置控制器與多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接，所述每 個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)對(duì)應(yīng)傳動(dòng)鏈的電機(jī)工作，所述電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的主動(dòng)輪轉(zhuǎn) 動(dòng)，所述角度檢測(cè)裝置用于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度并將檢測(cè)信號(hào)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(tái)位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述角度 檢測(cè)裝置包括多圈絕對(duì)值編碼器、校零開關(guān)和擋塊、所述多圈絕對(duì)值編碼器安裝在從動(dòng)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(tái)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(tái)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(jì)算機(jī)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(tái)位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)總線接口，所述位置控制器的連接線通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相 連。
5. -種輪軌式大型轉(zhuǎn)臺(tái)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(guò)程對(duì)角度檢測(cè)進(jìn)行分辨率實(shí)際標(biāo)校，計(jì)算出實(shí)際分辨率S，具 體步驟如下： a) 、首先將多圈絕對(duì)值編碼器測(cè)量數(shù)據(jù)置零，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，擋塊首次撞到校零開關(guān) 時(shí)，記錄多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量值化tai; b) 、繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，記錄擋塊再次碰到限位開關(guān)時(shí)的多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量 值 Data2; C)、實(shí)際分辨率計(jì)算如式（3)
(3) (2) 、在控制過(guò)程中，位置控制器讀取多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量值化ta，計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí) 際角度值； 轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)際角度值0為多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量值化ta減去步驟（1)的a)中記錄 的多圈絕對(duì)值編碼器的測(cè)量值化tai后乘W實(shí)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(tái)目標(biāo)位置值，計(jì)算目標(biāo)位置值與轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)際角度值0的 差，并在位置控制器進(jìn)行位置校正運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的速 度給定； (4) 、在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供的設(shè)置軟件中，分別將第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第H 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器、第H電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)位置控制方法，其特征在于；在步驟（1)
前，多圈絕對(duì)值編碼器（1)的選擇必須滿足如下要求： 多圈絕對(duì)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(dòng)輪的 直徑： 些二竺<2" a) nd d 多圈絕對(duì)值編碼器的單圈位數(shù)ni根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)的具體角度測(cè)量分辨率的需求進(jìn)行選擇，上 述測(cè)量方法的角度理論分辨率計(jì)算值S 1可利用式（2)進(jìn)行計(jì)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(tái)位置控制系統(tǒng)及其控制方法，包括轉(zhuǎn)臺(tái)、輪軌軌道、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)鏈、角度檢測(cè)裝置和位置控制器，每個(gè)傳動(dòng)鏈包括電機(jī)、減速機(jī)和主動(dòng)輪，在轉(zhuǎn)臺(tái)底部設(shè)置有輪軌軌道，主動(dòng)輪與輪軌軌道通過(guò)摩擦傳動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪用于支撐轉(zhuǎn)臺(tái)，位置控制器與多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述角度檢測(cè)裝置用于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明利用多圈絕對(duì)值編碼器作為位置控制系統(tǒng)的角度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)運(yùn)算間接測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的位置控制，且在輪軌式轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)圓周上，設(shè)置一個(gè)校零開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)角度檢測(cè)分辨率的標(biāo)定，提高角度檢測(cè)精度。
【IPC分類】G05D3-12
【公開號(hào)】CN104597916
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015920
【發(fā)明人】萬(wàn)其, 陳桂, 陸峰, 湯玉東, 王建紅
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日