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自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
吳小芳 劉小明 2022/5/23 19:13:11
（江蘇省丹陽中等專業(yè)學(xué)校，江蘇鎮(zhèn)江 212300）
摘要：為了改善自動(dòng)調(diào)平技術(shù)性能，本文以平臺(tái)結(jié)構(gòu)作為改進(jìn)突破口，提出新的平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。以強(qiáng)化支撐為目的，結(jié)合平臺(tái)調(diào)平控制需求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)總體架構(gòu)。通過單獨(dú)計(jì)算各個(gè)電桿的控制角度，下達(dá)控制作業(yè)命令。測試結(jié)果表明，本控制系統(tǒng)能夠較為準(zhǔn)確地調(diào)平平臺(tái)，可以作為平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平控制設(shè)計(jì)參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)；單片機(jī)
近年來，自動(dòng)化調(diào)平技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，成為了各類設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要控制技術(shù)[1]。通過開發(fā)自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，有助于降低設(shè)備控制程序的復(fù)雜程度，并且可以在一定程度上降低設(shè)備的操作技術(shù)水平，對崗位技術(shù)人員的操作能力有所降低[2]。為了增加此方面的科研成果，我國嘗試開發(fā)一種自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，利用調(diào)平平臺(tái)，對設(shè)備作業(yè)狀態(tài)加以調(diào)平控制。目前，該研究項(xiàng)目仍然停留在研究階段，尚未形成完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本文嘗試從自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及作業(yè)原理出發(fā)，提出新的調(diào)平控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。
1 自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)及作業(yè)原理
自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)中含有3種支撐模式，每種支撐模式的支撐點(diǎn)數(shù)量不同[3]。目前，已經(jīng)開發(fā)的這3種支撐模式各自存在缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在抗傾覆能力薄弱、平臺(tái)側(cè)翻可能性較大、幾何問題較大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算量較大4個(gè)方面。為了彌補(bǔ)這些設(shè)計(jì)方案的不足，本文提出一種新的自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。
1-上平臺(tái)；2-電桿I；3-下平臺(tái)；4-電桿II；5-虛固定桿；6-電桿III
圖1 自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)
該平臺(tái)通過打造上平面，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。利用4個(gè)球鉸作為支撐點(diǎn)，在不同圖中不同位置布設(shè)，將架構(gòu)支撐起來。采用移動(dòng)副方式，將下平臺(tái)與虛固定桿連接到一起，同時(shí)借助鉸鏈，將下平臺(tái)、虛固定桿、電桿III、電桿II（電動(dòng)推桿）連接到一起，定義為X軸。虛固定桿與電桿I的連接中線，在本結(jié)構(gòu)中定義為Y軸，該連接線路與下平臺(tái)的連接，借助鉸鏈完成連接。本結(jié)構(gòu)中的原點(diǎn)定義為X軸與Y軸的交點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)的自由度設(shè)置為3。
該平臺(tái)運(yùn)用3個(gè)電桿實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平，當(dāng)其均沿著相同的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，以上平臺(tái)作為調(diào)節(jié)對象，通過增加該平臺(tái)的高度，完成自動(dòng)調(diào)平。其中，上平臺(tái)調(diào)節(jié)高度就是Z軸方向?qū)?yīng)的高度。以X軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過俯仰調(diào)平作業(yè)，同時(shí)調(diào)節(jié)電桿I的長度，對電桿II和電桿III做與電桿I反向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)觀察虛固定桿的變化情況，發(fā)現(xiàn)該裝置與電桿II和電桿III運(yùn)動(dòng)保持一致[4]。按照此操作方法調(diào)節(jié)平臺(tái)，直至達(dá)到上平臺(tái)調(diào)平目的。經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，該平臺(tái)的穩(wěn)定性較高。
2 自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)作業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)借助傳感器采集平臺(tái)傾斜角度信息，將其作為調(diào)平命令下達(dá)依據(jù)。通過對采集到的信息采取A/D轉(zhuǎn)化處理，而后發(fā)送至現(xiàn)場控制核心模塊，即單片機(jī)。當(dāng)其接收到該信息后，按照設(shè)定的幾種情景判斷當(dāng)前平臺(tái)傾角情況，并給出相應(yīng)控制決策。此部分決策信號將通過通信端口傳輸至電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)決策命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此時(shí)電動(dòng)推桿開始發(fā)生伸縮運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其達(dá)到指定位置時(shí)，電動(dòng)推桿停止運(yùn)動(dòng)。如圖2所示為系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)。
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參考文獻(xiàn)：
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[8]劉學(xué)峰,劉學(xué)串,張成保,等. 3GP（未完，下一頁）
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