[发明专利]核聚变装置用电液伺服重载并联平台控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及核聚变环境下的机器人控制领域，尤其是一种核聚变装置用电液伺服重载并联平台控制系统及控制方法。

背景技术

核聚变装置的主要目标是建造一个实时可控的托卡马克聚变实验堆，验证和平利用核聚变能的可行性。在托卡马克装置放电时，真空室或热室内部会有辐射性或有毒物质，如铍等有毒物质。为防止上述有害物质危害人员健康，针对拖卡马克装置热室与真空室内部部件托运、装配以及维护等操作的时候，需要借助一种具有承载大吨位、定位精度高、安全性能好、自动化程度高的部件转运车来协助完成。部件转运车最基本操作是能够满足与托卡马克窗口对接及对接后自身锁定的作业任务要求，而部件转运车完成相关操作则依靠电液伺服重载并联平台完成。

同时，在核聚变环境下，要求车厢密封门与窗口定位精度优于1mm、承载能力大于20吨，动载荷下保持高抗扰动性能以及具备遥操作及智能化操控能力。因此，急需匹配满足核聚变装置作业要求和高对接精度、大负载和高抗扰动性能要求的平台控制系统。 

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种对接精度高、大负载、抗扰动性能强的核聚变装置用电液伺服重载并联平台控制系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种核聚变装置用电液伺服重载并联平台控制系统，包括主控制器，其输入端分别与姿态测量系统、液压系统传感反馈单元的输出端相连，其输出端分别与阀组控制单元、液压基站控制单元的输入端相连，其输入输出端通过无线通信模块与上位机通讯，其输入输出端与人机交互装置的输入输出端相连。

所述姿态测量系统包括姿态测量控制器、用于测量车厢与并联平台上平台姿态和高度的车厢姿态测量传感单元和用于测量车厢密封门与窗口对接姿态和位置的窗口对接姿态传感单元，车厢姿态测量传感单元由安装在车厢底板四个边角处的四个激光测距传感器组成，窗口对接姿态传感单元由分别安装在车厢密封门位置处的八个激光测距传感器组成，车厢姿态测量传感单元、窗口对接姿态传感单元的输出端与姿态测量控制器的输入端相连，姿态测量控制器通过LAN通讯接口与主控制器的输入端相连。

所述液压系统传感反馈单元由液压缸位移传感器、用于实时反馈液压状态的液压缸进油口压力传感器、液压缸回油口压力传感器、主油路压力传感器、主回路压力传感器、主油路流量传感器和主回路流量传感器组成，液压缸位移传感器、液压缸进油口压力传感器、液压缸回油口压力传感器、主油路压力传感器、主回路压力传感器、主油路流量传感器和主回路流量传感器均与主控制器的输入端相连。

所述阀组控制单元包括第一模拟量输出控制模块、第一数字量输出控制模块，主控制器的输出端分别与第一模拟量输出控制模块、第一数字输出量控制模块的输入端相连，第一模拟量输出控制模块的输出端分别与伺服阀、比例节流阀相连，第一数字量输出控制模块的输出端分别与电磁换向阀、开关阀相连。

所述液压基站控制单元包括电机控制器、第二模拟量输出控制模块和第二数字量输出控制模块，主控制器的输出端分别与电机控制器、第二模拟量输出控制模块和第二数字量输出控制模块的输入端相连，电机控制器的输出端分别与第一伺服电机、第二伺服电机相连，第二模拟量输出控制模块的输出端分别与比例减压阀、第一、二比例溢流阀相连，第二数字量输出控制模块的输出端与电磁开关阀相连。

本发明还公开了一种核聚变装置用电液伺服重载并联平台控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）主控制器接收上位机发出的控制命令；

（2）主控制器通过调用液压基站控制单元和阀组控制单元，驱动液压缸，使得各只液压缸驱动达到设定的压力、速度和位移； 

（3）在液压缸驱动运动过程中，主控制器不断调用液压系统传感反馈单元，用以修正液压缸驱动量；同时，姿态测量系统不断反馈车体和窗口对接姿态及位置信息至主控制器，以不断优化规划轨迹点。

所述主控制器在接收上位机发出的命令后，把当前并联平台的状态信息以无线通讯方式发送至上位机，同时通过人机交互装置显示出当前执行机构的运动状态。