一种针对液压系统的四点调平方法研究

　　1 引言

　　在现代国防与民用技术中,常常需要把一个装载某些设备的承载平台精确地调整到水平位置,以提高系统的工作性能,达到某一指标要求。飞航导弹、战 术地空导弹以及战斗火炮等的发射平台的调平,对它们本身的性能有着很大的影响。因此,调平技术尤其是高精度承载平台调平方法和控制算法的研究就显得刻不容 缓。

　　2 水平检测

　　对于一般的调平系统,承载平台水平度的检测都是通过水平角度传感器来实现的,并且水平角度传感器都有两个相互垂直的角度敏感方向(I-III、 II-IV方向),这样不仅可以精确地检测到车体的承载平台与水平面的夹角,而且具有测量范围大、灵敏度高、线性误差小、耦合度小等特点。

　　将水平传感器按图1所示的方向安装于承载平台上,一方面可以通过水平传感器的检测信号,快速、准确地找出承载平台的最高点;另一方面可以不受安 装位置的限制,将传感器安装在承载平台的任何位置,这样就避免了承载平台上安装其他设备时对传感器的安装位置造成的影响。水平传感器输出含有I-III和 II-IV两个方向的信号,它们是与水平倾角在一定范围内成近似线性关系、极性同倾斜方向有关的模拟直流电压信号。I-II值为正时,表明I方向为 高,I-III值为负时,表明III方向为高,同理II-IV为正,表明II方向为高,反之则IV方向为高。由此可判断,当I-III值小于0,II- IV值大于0时,支撑腿1为最高点;I-III值小于0,II-IV值小于0时,支撑腿2为最高点;I-III方向值大于0,I-IV值小于0时,支撑腿 3为最高点;I-III值大于0,II-IV值大于0时,支撑腿4为最高点。若承载平台的I-III和II-IV值调节成水平状态,即输出都为0,则可认 为承载平台已处于水平状态。

　　3 数学模型的建立

　　数学模型主要是得到水平倾角α、β与各支撑腿位移ΔZ之间的函数关系,这样在建立系统的数学模型之后,可以根据要求,对各条支撑腿的ΔZ进行控 制借以控制承载平台的水平度,使其达到要求的精度。但由于系统本身具有一定的非线性和强耦合性,各条支撑腿与平台的结合点在调平过程走过的轨迹是一空间曲 线,系统的数学模型比较复杂,很难建立准确的关系式。以往的文献对数学模型有过一些探讨,但都有一些缺陷;根据实时比例追踪调平方法,文中主要要得到不是 水平倾角α、β与各支撑腿位移ΔZ之间的函数关系,而是各支腿位移ΔZ之间的比例关系,因此把研究对象从绝对坐标系移到相对坐标系内进行数学建模,在相对 坐标系内水平倾角α、β不再是变量而是常量,而且,在即将达到水平平面的极限位置(即水平倾角α、β极小趋近于零)时,可以建立较准确的数学模型,从而得 到各支腿极限位移的比例关系,如下式: