[发明专利]一种用于机械装备的数字随动装置及控制方法

说明书

技技术领域：

本发明涉及一种机械（武器）装备数字随动装置和控制方法，特别涉及一种由数字计算机控制的性能优良的适用于机械（武器）装备的数字随动装置和控制方法。

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）装备中运动部件的角位移等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，对运动部件的方位（俯仰）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。

随着目标机动性能的不断提高，对机械（武器）装备和随动装置的响应速度、运行精度、抗干扰能力以及自动化程度等各种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随动控制方法已不能满足要求，采用新的随动装置势在必行。特别是计算机的出现为数字数字随动装置的实施创造了条件，随动装置如何采用数字计算机进行控制是所要解决的问题之一。

随动装置仅仅采用数字计算机控制并不一定能提高机械（武器）装备的性能，数字计算机只是提供了一种手段而已，关键还在于随动装置整个控制运算采用什么样的运算控制方法。因此，数字随动装置中计算机如何实现新颖的运算控制才能获得优良的调速性能是现有技术中所要解决的问题之二。

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）装备的随动装置性能，提供一种新颖的由计算机控制的用于机械装备的数字随动装置和控制方法。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是：

一种用于机械装备的数字随动装置，由数字控制计算机、数/模转换模块、功率驱动模块、随动执行机构、光电编码器和高速计数模块组成，其中所述随动执行机构由驱动电机、联轴节和机械（武器）装备组成；所述数字控制计算机、数/模转换模块、功率驱动单元、驱动电机、联轴节、机械（武器）装备、光电编码器和高速计数模块按序顺时针方向环形连接。

为了达到上述目的，本发明采用的另一个技术方案是：

本发明的一种用于机械装备的数字随动装置的控制方法。所述控制方法包括下列步骤：

（1）开始，初始化积分器，对积分器清零；

（2）读取随动数字量指令信号值；

（3）采集由光电编码器送来的随动输出数字量反馈信号值；

（4）将随动数字量指令信号值和随动输出数字量反馈信号值进行比较得到误差信号值；

（5）将误差信号值进行累加积分；

（6）将累加积分乘以积分系数得积分乘积；

（7）将随动输出数字量反馈信号值乘以PDF系数得PDF乘积；

（8）将积分乘积减去PDF乘积得第一次差值；

（9）将随动输出数字量反馈信号值进行差分运算；

（10）将差分结果乘以差分系数得差分乘积；

（11）将第一差值再减去差分乘积得第二次差值；

（12）将第二次差值与计算机数/模转换所对应的上下限数字量进行判别并作相应处理；

（13）将所述第二次差值进行数/模转换得到模拟量控制信号值，并返回到步骤（2）；

（14）将模拟量控制信号值输入到功率驱动模块驱动随动执行机构。

由于该随动统采用与众不同的计算机控制方法，在前向回路中对误差信号值实施积分运算和乘法运算，在反馈回路中实现了机械（武器）装备输出的多种状态信息反馈，大幅度提高了随动装置对机械（武器）装备控制的性能。

本发明的优点和有益效果是：