[实用新型]基于半主动平衡的集成控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，特别是一种基于半主动平衡的集成控制系统。

背景技术

火炮身管本质上可视作在空间内做往复回转的机械臂，要求具有快速、精确、平稳的运动。随着武器装备系统的发展及军事打击能力要求的提高，火炮身管的口径及长径比不断增加，并且对其轻量化及高度自动化要求也逐步提高。目前，火炮身管在运动过程中由自重及大惯性力等扰动产生的非平衡作用严重恶化了火炮动态性能，成为制约其性能进一步提高的关键问题。

为了克服火炮身管在运动过程中由自重及大惯性力等扰动产生的非平衡力对火炮动态性能的影响，目前采用的方法主要可分为两类：配重平衡及平衡机平衡。

配重平衡法主要通过配置与身管重量等相当的质量块实现系统平衡。该方法简单易行，但其不足也很明显：1）往往所需的配重质量较大，难以满足系统轻量化要求；2）该被动平衡方法难以适应外部扰动及身管调转时引起的非平衡力的变化。

基于平衡机的配平方法主要通过外部配置机械储能结构进行系统平衡。该类方法可以实现系统轻量化要求，在实际工程中得到了广泛的应用。但仍存在着诸多固有缺陷，主要可归纳为：1）由于需要额外配置机械结构，导致该类系统的结构尺寸较大；2）该类平衡机的运动带宽与身管所需的运动带宽一般难以完全匹配，易于形成迟滞过平衡现象；3）难以实现任意工况下(尤其对于大角度范围运动)的实时自适应平衡要求；4）复杂工况下，基于平衡机平衡的身管在复杂未平衡力的激励及各连接部件复杂接触作用下，将诱发复杂非线性动力学行为，会恶化身管定位运动性能，甚至引起系统的失稳。

总之，传统配平方法所存在的固有缺陷制约了火炮性能的发展。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于半主动平衡的集成控制系统。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于半主动平衡的集成控制系统，包括速度陀螺、动力液压缸、压力控制阀、机械弹簧、旋转变压器、上下腔压力传感器和DSP控制器，所述速度陀螺设置在火炮身管上，动力液压缸与身管在火炮身管的轴线处铰接，压力控制阀设置在动力液压缸上，机械弹簧与身管在火炮身管的轴线处铰接，旋转变压器设置在火炮身管的耳轴上，上下腔压力传感器的数量为两个，该两个传感器分别设置在动力液压缸的上下腔；

所述速度陀螺、压力控制阀、旋转变压器和上下腔压力传感器均与DSP控制器相连接，其中速度陀螺将检测到的火炮身管速度信息传输给DSP控制器，旋转变压器将检测到的火炮身管相对于载体的位置传输给DSP控制器，上下腔压力传感器将检测到的上下腔压力差传输给DSP控制器，DSP控制器将控制量传输给压力控制阀，控制其输出压力。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：1）本实用新型采用简单的机械结构及液压伺服驱动，可有效实现调炮系统的轻量化要求；2）采用机械式弹簧结构进行非平衡力的部分补偿可大幅降低液压系统所需的输出驱动功率；3）采用液压伺服系统进行配衡操作可实现身管的实时自适应平衡要求，提高调炮过程对复杂工况的适应性及稳定性；4）采用DSP控制器及动力液压缸实现身管的平衡补偿及精确定位的集成作用，可从硬件上减少驱动源数量，有效降低系统成本。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为本实用新型基于半主动平衡的集成控制系统机械结构图。

图2为本实用新型基于半主动平衡的集成控制系统方框图。

图中标号所代表的含义为：1—速度陀螺，2—动力液压缸，3—压力控制阀，4—机械弹簧，5—旋转变压器，6—上下腔压力传感器。

具体实施方式

结合图1、图2，本实用新型的一种基于半主动平衡的集成控制系统，包括速度陀螺1、动力液压缸2、压力控制阀3、机械弹簧4、旋转变压器5、上下腔压力传感器6和DSP控制器，所述速度陀螺1设置在火炮身管上，动力液压缸2与身管在火炮身管的轴线处铰接，压力控制阀3设置在动力液压缸2上，机械弹簧4与身管在火炮身管的轴线处铰接，旋转变压器5设置在火炮身管的耳轴上，上下腔压力传感器6的数量为两个，该两个传感器分别设置在动力液压缸2的上下腔；

所述速度陀螺1、压力控制阀3、旋转变压器5和上下腔压力传感器6均与DSP控制器相连接，其中速度陀螺1将检测到的火炮身管速度信息传输给DSP控制器，旋转变压器5将检测到的火炮身管相对于载体的位置传输给DSP控制器，上下腔压力传感器6将检测到的上下腔压力差传输给DSP控制器，DSP控制器将控制量传输给压力控制阀3，控制其输出压力。