潜器全方位推进器多油缸协调运动控制方法
阅读：53发布：2020-07-11
专利汇可以提供潜器全方位推进器多油缸协调运动控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供的是一种潜器全方位 推进器 多油缸协调运动控制方法。待液压系统初始化完成后， 控制器 将光栅尺数据清零；潜器全方位推进器控制器解算出 斜盘 位移和倾斜 角 度，同时转换为每个 液压缸 需要的位移长度，并以移动量最小的液压缸为基准将其作为主液压缸，其他为从缸；光栅尺检测的偏差 信号 经偏差反馈补偿因子，作为油缸协调补偿网络的 输入信号 ，通过控制器实时调整补偿、比例因子来；得到对另一个油缸的补偿指令信号，并将指令信号输入该套液压伺服系统，形成闭环反馈控制。本发明为多液压缸协调运动的实现提供了一种普遍适用的新途径；能改善螺旋浆系统的 水 动 力 性能和潜器全方位推进器的 操纵性 能；具有较强的鲁棒性。，下面是潜器全方位推进器多油缸协调运动控制方法专利的具体信息内容。
潜器全方位推进器多油缸协调运动控制方法
技术领域
背景技术
[0002] 在海洋开发和海洋工程中，由于潜器要执行各种复杂的使命，因而它应具备良好的操纵性能，同时随着海洋开发的深入发展，潜器的潜水深度不断增加，潜器的组成机构趋于大型化，总重量增加，总体规模变大，在使用方面受到的制约也变多。
[0003] 潜器全方位推进器，又名变矢量螺旋桨，是一种在桨叶旋转一周的过程中，叶片螺距角作周期性变化的特种推进器，这样不仅可以在与桨轴平行的轴向产生推力，也能在与桨轴垂直的横向和垂向产生推力。全方位推进器主要是通过对旋转斜盘的控制改变螺距使螺旋桨产生各个方位的推力，推动水下潜器产生六个方位的运动从而达到全方位推进的目的。
[0004] 旋转斜盘三自由度运动采用电液伺服系统驱动方式，液压缸既是支撑机构，又是驱动机构。旋转斜盘内环固定，外环的运动规律和位姿是通过控制三个液压缸的伸缩运动和位移来实现的，每个驱动支路都是单输入的电液伺服系统。外环与三个液压缸通过刚性万向头连接，三个液压缸的伸缩运动量受外环平面约束，需要协调控制液压缸的相对运动达到旋转斜盘姿态变化要求。全方位推进器多油缸协调控制对于设备运行的安全性、可靠性极其重要。
[0005] 经对现有的技术文献检索发现，主要集中在多液压缸同步运动控制。没有发现与本发明主题相同或类似的文献报道。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种能够提高多液压缸协调运动的精度和灵敏度的潜器全方位推进器多油缸协调运动控制方法。
[0007] 本发明的目的是这样实现的：
[0008] 待液压系统初始化完成后，控制器将光栅尺数据清零系统开始正常工作；潜器全方位推进器控制器根据潜器运动要求，解算出斜盘位移和倾斜角度，同时转换为每个液压缸需要的位移长度，并以移动量最小的液压缸为基准将其作为主液压缸，其他为从缸；光栅尺检测的偏差信号经偏差反馈补偿因子，作为油缸协调补偿网络的输入信号，液压油缸协调运动偏差补偿网络采用PID控制器实现，通过控制器实时调整补偿、比例因子来；得到对另一个油缸的补偿指令信号，并将指令信号输入该套液压伺服系统，形成闭环反馈控制。
[0009] 本发明的原理为：启动液压泵，给电液伺服阀正电压，液压缸归位，将反映三个液压缸位移位的光栅尺数据清零，关闭电液伺服阀，完成液压部分的初始化工作；潜器全方位推进器姿态控制系统根据推进器的运动要求，确定叶片螺距角，控制器解算出斜盘的位移和倾斜角度及每个液压缸需要的位移长度，并标定出需要伸缩移动量最小的液压缸为基准，将其作为主液压缸，其它两液压缸为从缸；由于三个液压缸存在位移差，在满足平面约束的情况下，引入偏差反馈补偿因子，通过光栅尺反馈信息检测两个液压缸位移的实际偏差，偏差信号经偏差反馈补偿因子，作为油缸协调补偿网络的输入信号；经补偿网络处理后，得到对另一个油缸的补偿指令信号，并将指令信号输入该套液压伺服系统，形成闭环反馈控制，达到消除两液压油缸的运动偏差，保证三液压缸能够协调运动。
[0010] 液压油缸协调运动偏差补偿网络采用一种简单PID控制器实现，其物理意义明确。当三液压缸出现运动偏差时，补偿网络能够及时修正位移偏差，提高三液压缸协调运动的精度和灵敏度，对于超过三缸的液压伺服协调运动控制系统，该方法同样有效。
[0011] 本发明的优点在于：
[0012] (1)采用多油缸协调控制代替传统的机械约束，满足了某些特殊条件下对多液压缸协调运动的需求，为多液压缸协调运动的实现提供了一种普遍适用的新途径；
[0013] (2)采用液压油缸协调运动偏差网络，使多油缸在运动过程中满足约束要求，从而改善螺旋浆系统的水动力性能和潜器全方位推进器的操纵性能；
[0015] 图1是潜器全方位推进器多油缸协调控制流程图；
[0016] 图2是潜器全方位推进器多油缸协调控制原理结构图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
[0018] 结合图1，本发明的工作流程为：系统启动时，首先从将液压系统初始化，待液压系统初始化完成后，控制器将光栅尺数据清零系统开始正常工作；潜器全方位推进器控制器根据潜器运动要求，解算出斜盘位移和倾斜角度，同时转换为每个液压缸需要的位移长度，并移动量最小的液压缸为基准，将其作为主液压缸，其他为从缸；由于斜盘上刚性连接的液压缸受满足平面约束，因此引入偏差反馈补偿因子，消除运动过程中的偏差反馈时数据不一致问题；偏差信号经偏差反馈补偿因子，作为油缸协调补偿网络的输入信号，液压油缸协调运动偏差补偿网络采用PID控制器实现，可通过控制器来实时调整其补偿、比例因子来提高控制精度；得到对另一个油缸的补偿指令信号，并将指令信号输入该套液压伺服系统，形成闭环反馈控制，达到消除两液压油缸的运动偏差；同理，其它也与主缸为基准，运动过程的控制方法相同。
[0019] 结合图2，本发明采用光栅尺检测装置进行液压缸位移实时反馈，基于PID液压油缸协调运动偏差补偿网络闭环控制方案，采用主/从协调控制策略，实现多油缸的协调运动。指令位移信号L0、L1、L2分别送入H0、H1和H2液压伺服系统，通过H0、H1和H2液压缸的位移光栅尺检测装置检测得到油缸H0、H1和H2的位移量，以H0油缸为主缸，H1、H2油缸为从缸；引入偏差反馈补偿因子，其中，H1偏差反馈补偿因子为L1/L0，H2偏差反馈补偿因子为L2/L0，使运动过程中的偏差反馈时数据一致；将H1与H0油缸、H2与H0油缸位移的偏差经偏差反馈补偿因子作为输入信号送入PID协调运动补偿网络，然后将补偿网络的输出信号分别送入H1、H2液压伺服系统，实现对多油缸协调运动补偿控制，达到消除H1和H2与H0油缸的运动偏差，保证多油缸能够协调运动，同理，若增加其它油缸，控制方法与上述方法相同。
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