活動發(fā)射平臺自動垂調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法與流程

本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)及其控制方法，尤其涉及一種活動發(fā)射平臺自動垂調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：
運載火箭在發(fā)射準備過程中都需要進行一項操作——垂直度調(diào)整。垂直度調(diào)整是火箭初始對準工作的一部分，目的是調(diào)整箭體初始垂直度，以滿足火箭姿態(tài)及精度控制要求。目前，火箭垂直度調(diào)整主要是通過調(diào)整支承在火箭底部的發(fā)射臺相關(guān)組件的動作實現(xiàn)?！秾椗c航天運載技術(shù)》期刊2013年第2期收錄的論文《運載火箭發(fā)射臺垂直度調(diào)整方法及發(fā)展探討》對當前運載火箭發(fā)射平臺的垂直度調(diào)整方法做了歸納總結(jié)和探討。其歸納的火箭發(fā)射平臺垂直度調(diào)整原理為：在運載火箭一子級和二子級(或三子級)尾段上安裝有水平測量儀，通過電纜將其熟讀傳輸?shù)降孛嬖O備間內(nèi)的水平指示儀上，實時監(jiān)測火箭的垂直度情況?；鸺跹b過程中，其4個或多個支點落到發(fā)射臺支承臂上，通過防風拉桿裝置實現(xiàn)與發(fā)射臺之間的固定連接，保證箭體穩(wěn)定。吊裝完成后，根據(jù)箭體的垂直度信息，知道發(fā)射臺相關(guān)動作完成箭體支點的升降，實現(xiàn)火箭的垂直度調(diào)整。為了保證垂直度調(diào)整過程中箭體各支點受力均勻，不對箭體產(chǎn)生異常外力導致箭體結(jié)構(gòu)破壞，需要發(fā)射臺進行多點聯(lián)動控制箭體各支點在同一平面內(nèi)翻轉(zhuǎn)。由于火箭及發(fā)射臺的制造偏差、變形不均勻等因素的影響，需要單獨調(diào)整支承臂，以均勻支撐火箭，避免火箭結(jié)構(gòu)受損。該論文中探討的火箭發(fā)射平臺垂調(diào)技術(shù)方法包括4點垂直度調(diào)整方法、12點垂直度調(diào)整方法等。其中，4點垂直度調(diào)整方法是針對支撐芯一級火箭有4個支承時采用的垂直度調(diào)整方法，又稱4點對角升降法：以任意兩個相對的支點連線為軸線，其余兩個對角支點進行同步一升一降。垂直度調(diào)整前，通過箭體上對應水平儀讀取判斷箭體的不平度，確定對角升降支點的順序及方向。啟動升降動作后，實時監(jiān)控水平儀讀數(shù)，直到垂直度滿足體要求為止。4個支承臂上通常包括機械、電控、液壓裝置，還包括可升降的千斤頂?shù)仍?，通過液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)共同作用實現(xiàn)發(fā)射臺的升降動作。4點垂直度調(diào)整方法在大型活動式發(fā)射 平臺應用時，該類發(fā)射臺由機械、電控、液壓、驅(qū)動系統(tǒng)組成，其中機械結(jié)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)部、基座、主框架等組成?；剞D(zhuǎn)部上設置有4個可升降的支承臂。然而，上述的種種活動發(fā)射平臺垂直度調(diào)整系統(tǒng)和方法都具有分步式、手動式的特點，在火箭發(fā)射平臺垂直度調(diào)整中難以做到一鍵式調(diào)整。另外，由于火箭及發(fā)射臺的制造偏差、變形不均勻等因素的影響，各支承臂可能因為受力不均而嚴重變形、影響壽命，為了避免火箭發(fā)射臺和火箭結(jié)構(gòu)受損，每一個單獨的支承臂的受力情況也應當在當前的火箭發(fā)射平臺垂直度調(diào)整中作為考慮的依據(jù)。雖然目前采用PLC控制器對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行采集、處理、得出控制辦法的技術(shù)在眾多領(lǐng)域中已有推廣，但在火箭發(fā)射平臺的垂直度調(diào)整中尚未采用多判據(jù)、高效能的PLC智能控制方法。因此，當下需要一種多判據(jù)、高性能、高效率的火箭發(fā)射平臺一鍵式垂直度調(diào)整系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種對運載火箭箭體的“一鍵式”自動垂直度調(diào)整控制,保證發(fā)射動作的順利完成。本發(fā)明提供了一種活動發(fā)射平臺自動判定垂調(diào)控制系統(tǒng)，包括上位機、PLC控制模塊、傳感模塊、執(zhí)行模塊；所述上位機與所述PLC控制模塊相連，用于實時監(jiān)控；所述PLC控制模塊與所述傳感模塊通過通信電纜相連；所述PLC控制模塊與所述執(zhí)行模塊通過通信電纜相連。所述PLC控制模塊為PLC控制器，包括信號采集模塊、信號處理模塊、控制輸出模塊；所述信號采集模塊與所述信號處理模塊邏輯連接；所述信號處理模塊與所述控制輸出模塊邏輯連接。所述信號采集模塊用于接收所述傳感模塊的數(shù)據(jù)；所述信號處理模塊用于分析所述信號采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并得出調(diào)整策略；所述控制輸出模塊用于控制所述執(zhí)行模塊。所述傳感模塊包括水平儀、高度傳感器、壓力傳感器，所述水平儀設置在火箭箭體尾段上；所述高度傳感器設置在各支承臂上火箭支點的同一位置；所述壓力傳感器設置在各支承臂頂端火箭支點上。所述水平儀、高度傳感器、壓力傳感器分別通過通信電纜與所述信號采集模塊的相應管腳相連。所述執(zhí)行模塊包括液壓裝置、驅(qū)動裝置，所述液壓裝置和驅(qū)動裝置用于調(diào)整所述支承臂 的高度。所述液壓裝置、驅(qū)動裝置分別通過通信電纜與所述控制輸出模塊的相應管腳相連。工作原理：所述傳感模塊的數(shù)據(jù)通過通信電纜輸送至所述信號采集模塊的相應I/O端口，數(shù)據(jù)分別包括箭體水平儀讀數(shù)、各支臂高度數(shù)據(jù)、各支臂受力數(shù)據(jù)；所述信號處理模塊將上述數(shù)據(jù)進行處理，得出箭體水平度數(shù)據(jù)、各支臂高度數(shù)據(jù)、支臂對角高度差數(shù)據(jù)、各支臂受力數(shù)據(jù)，并與所述信號處理模塊預設的數(shù)據(jù)閥值對比，并采用預設的分級優(yōu)先級策略進行數(shù)據(jù)處理，例如：“各支臂受力數(shù)據(jù)——各支臂高度數(shù)據(jù)——各支臂對角高度差——箭體水平度數(shù)據(jù)”；所述控制輸出模塊接收到所述信號處理模塊的處理結(jié)果，并對所述執(zhí)行模塊中的相應硬件設備通過通信電纜發(fā)送控制指令，所述執(zhí)行模塊動作，帶動各支臂進行相應的機械動作，依此循環(huán)直至箭體水平度符合預設標準。為了解決活動發(fā)射平臺垂調(diào)控制方法的不足，本發(fā)明還提供了一種活動發(fā)射平臺自動判定垂調(diào)控制方法，包括以下步驟：步驟1：在箭體上布設水平儀，在各支臂上布設壓力傳感器和高度傳感器；步驟2：在PLC控制模塊的信號處理模塊中設定箭體水平度、各支臂載荷及對角高差的上限和下限閥值；步驟3：在PLC控制模塊的控制輸出模塊中設定火箭垂調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)先級判定策略；步驟4：啟動所述活動發(fā)射平臺垂直度調(diào)整系統(tǒng)；步驟5：所述PLC控制模塊的信號采集模塊通過通信電纜采集所述水平儀、壓力傳感器、高度傳感器的數(shù)據(jù)；步驟6：所述PLC控制模塊的信號處理模塊計算得出各支臂對角高差；步驟7：所述PLC控制模塊的控制輸出模塊根據(jù)優(yōu)先級判定策略得出判定結(jié)果；當所述箭體水平度判定結(jié)果不滿足箭體水平度要求時，所述PLC控制模塊向所述執(zhí)行模塊發(fā)出控制指令，轉(zhuǎn)步驟8；當所述箭體水平度判定結(jié)果滿足箭體水平度要求時，轉(zhuǎn)步驟9；步驟8：所述執(zhí)行模塊的電控裝置或液壓裝置動作，帶動所述各支承臂的機械動作；轉(zhuǎn)步驟5；步驟9：結(jié)束。上述工作步驟不斷循環(huán)，直至所述各支臂高度、各支臂載荷及所述對角高度差處于所述上限閥值與下限閥值之間時停止，即完成自動垂調(diào)功能。當不能滿足設定要求時，停止協(xié)調(diào)動作。本發(fā)明一種新型自動判定垂調(diào)控制系統(tǒng)及方法，為各支承臂高度、受力和箭體水平度提 供可編程邏輯控制過程，通過傳感模塊、PLC控制模塊、執(zhí)行模塊的協(xié)同控制，將火箭發(fā)射平臺的垂直度調(diào)整過程電控化、智能化，實現(xiàn)了“一鍵式”活動發(fā)射平臺自動垂直度調(diào)節(jié)，為箭體吊裝及加注前后垂直度調(diào)整提供了高效的控制系統(tǒng)與方法。附圖說明圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。圖2為本發(fā)明的PLC控制模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明的傳感模塊結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述：參考圖1所示，本實施例包括上位機1、PLC控制模塊2、傳感模塊3、執(zhí)行模塊4；上位機1與PLC控制模塊2通過通信網(wǎng)相連，用于實時監(jiān)控；PLC控制模塊2與傳感模塊3通過通信網(wǎng)絡相連；PLC控制模塊2與執(zhí)行模塊4通過通信電纜相連。如圖2所示，PLC控制模塊2為PLC控制器，包括信號采集模塊21、信號處理模塊22、控制輸出模塊23；信號采集模塊21與信號處理模塊22邏輯連接；信號處理模塊22與控制輸出模塊23邏輯連接。信號采集模塊21用于接收所述傳感模塊的數(shù)據(jù)；信號處理模塊22用于分析信號采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并得出調(diào)整策略；控制輸出模塊23用于控制執(zhí)行模塊4。如圖3所示，傳感模塊3包括水平儀31、高度傳感器32、壓力傳感器33，水平儀31設置在火箭箭體尾段上(圖中未示出)；高度傳感器32設置在各支承臂上火箭支點的同一位置；壓力傳感器33設置在各支承臂頂端火箭支點上；水平儀31、高度傳感器32、壓力傳感器33分別通過通信電纜與信號采集模塊的相應管腳相連。執(zhí)行模塊4包括液壓裝置、驅(qū)動裝置、比例閥、方向閥等，液壓裝置和驅(qū)動裝置用于調(diào)整支承臂的高度。液壓裝置、驅(qū)動裝置分別通過通信電纜與控制輸出模塊的相應管腳相連。工作原理：傳感模塊3的數(shù)據(jù)通過通信電纜輸送至信號采集模塊21的相應I/O端口，數(shù)據(jù)分別包括箭體水平儀讀數(shù)、各支臂高度數(shù)據(jù)、各支臂受力數(shù)據(jù)；信號處理模塊22將上述數(shù) 據(jù)進行處理，得出箭體水平度數(shù)據(jù)、各支臂高度數(shù)據(jù)、支臂對角高度差數(shù)據(jù)、各支臂受力數(shù)據(jù)，并與信號處理模塊22預設的數(shù)據(jù)閥值對比，并采用預設的“各支臂受力數(shù)據(jù)——各支臂高度數(shù)據(jù)——各支臂對角高度差——箭體水平度數(shù)據(jù)”分級優(yōu)先級策略進行數(shù)據(jù)處理；控制輸出模塊23接收到信號處理模塊的處理結(jié)果，并對執(zhí)行模塊4中的相應硬件設備通過通信電纜發(fā)送控制指令，執(zhí)行模塊動作，帶動各支臂進行相應的機械動作，依此循環(huán)直至箭體水平度符合預設標準。本實施例中水平儀型號采用SCY-6，各支臂上的壓力傳感器采用296WHT2-250t，高度傳感器采用WR2210。利用本發(fā)明的一種活動發(fā)射平臺自動判定垂調(diào)控制方法的實施例，包括以下步驟：步驟1：在箭體上布設水平儀31，在各支臂上布設壓力傳感器33和高度傳感器32；步驟2：在PLC控制模塊2的信號處理模塊22中設定箭體水平度、各支臂載荷及對角高差的上限和下限閥值；步驟3：在PLC控制模塊2的控制輸出模塊23中設定火箭垂調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)先級判定策略；步驟4：啟動活動發(fā)射平臺垂直度調(diào)整系統(tǒng)；步驟5：PLC控制模塊2的信號采集模塊通過通信電纜采集水平儀31、壓力傳感器33、高度傳感器32的數(shù)據(jù)；步驟6：PLC控制模塊2的信號處理模塊22計算得出各支臂對角高差；步驟7：PLC控制模塊2的控制輸出模塊23根據(jù)優(yōu)先級判定策略得出判定結(jié)果；當箭體水平度判定結(jié)果不滿足箭體水平度要求時，PLC控制模塊2向執(zhí)行模塊4發(fā)出控制指令，轉(zhuǎn)步驟8；當箭體水平度判定結(jié)果滿足箭體水平度要求時，轉(zhuǎn)步驟9；步驟8：執(zhí)行模塊4的電控裝置或液壓裝置動作，帶動所述各支承臂的機械動作；轉(zhuǎn)步驟5；步驟9：結(jié)束。上述工作步驟不斷循環(huán)，直至各支臂高度、各支臂載荷及所述對角高度差處于所述上限閥值與下限閥值之間時停止，即完成自動垂調(diào)功能。當不能滿足設定要求時，停止協(xié)調(diào)動作，轉(zhuǎn)人工調(diào)整。以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。