阅读说明：本技术 大阵面天线叠加式举升控制系统及其方法 (Large array surface antenna stacking type lifting control system and method thereof ) 是由 卢辰 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大阵面天线叠加式举升控制系统,包括中央处理单元、两级举升控制系统,每级举升控制系统的输入端与输出端均与中央处理单元连接；每级举升控制系统包括顺次连接的比例放大板、电液比例换向阀、平衡阀、举升油缸、举升机构、绝对值角度编码器；还公开了一种大阵面天线叠加式举升控制方法,所述绝对值角度编码器检测每级举升机构的举升角度反馈至中央处理单元进行比较运算,再由中央处理单元提供补偿信号依次经过比例放大板、电液比例换向阀、平衡阀、举升油缸,控制两级举升机构的升降动作保持同步。本发明不但可以平稳地将天线举升至16米高空位置,而且缩短了天线的架设时间,为特种设备执行任务赢得宝贵时间。(The invention discloses a large array face antenna stacking type lifting control system, which comprises a central processing unit and two stages of lifting control systems, wherein the input end and the output end of each stage of lifting control system are connected with the central processing unit; each stage of lifting control system comprises a proportional amplification plate, an electro-hydraulic proportional reversing valve, a balance valve, a lifting oil cylinder, a lifting mechanism and an absolute value angle encoder which are connected in sequence; the absolute value angle encoder detects the lifting angle of each stage of lifting mechanism and feeds the lifting angle back to the central processing unit for comparison operation, and the central processing unit provides a compensation signal which sequentially passes through the proportional amplification plate, the electro-hydraulic proportional reversing valve, the balance valve and the lifting oil cylinder to control the lifting action of the two stages of lifting mechanisms to keep synchronous. The invention not only can stably lift the antenna to the high-altitude position of 16 meters, but also shortens the erection time of the antenna and gains precious time for special equipment to execute tasks.)

大阵面天线叠加式举升控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及雷达天线领域，特别是涉及一种大阵面天线叠加式举升控制系统及其方法。

背景技术

举升控制系统是特种设备执行任务时必不可少的重要分系统之一。它的主要功能是将天线送至指定的高度，同时承受着来自天线的自重。天线举升控制系统的稳定性将直接影响天线是否可以正常工作。

随着天线技术的不断发展，提高天线的高度，可以很好地提升天线的探测能力。但对于大阵面的天线，很难将其举升至一定高度。

传统的大阵面天线采用平行四连杆机构的门架式液压举升控制系统，虽然该举升控制系统具备举升载荷大的特点，但受公路、铁路运输的要求限制，最大举升高度一般不超过10米。同时，举升机构运动过程中因重心偏高、重心转移过大，降低了系统的安全性和可靠性，进而也延长了天线的架设时间。

另外，传统的举升机构在初始和到位的过程中会产生速度突变，造成系统的震动，对系统造成不利的影响。

因此亟需提供一种新型的大阵面天线举升控制系统来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大阵面天线叠加式举升控制系统及方法，不仅能够平稳地将天线举升至16米高空位置，而且明显缩短了天线的架设时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大阵面天线叠加式举升控制系统，包括中央处理单元、两级举升控制系统，每级举升控制系统的输入端与输出端均与中央处理单元连接；

每级举升控制系统包括顺次连接的比例放大板、电液比例换向阀、平衡阀、举升油缸、举升机构、绝对值角度编码器；

所述绝对值角度编码器用于检测每级举升机构的举升角度反馈至中央处理单元进行比较运算，再由中央处理单元提供补偿信号依次经过比例放大板、电液比例换向阀、平衡阀、举升油缸，控制两级举升机构的升降动作保持同步。

在本发明一个较佳实施例中，在每级举升控制系统中，所述举升油缸为双级液压油缸。

在本发明一个较佳实施例中，所述绝对值角度编码器安装在举升机构上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于大阵面天线叠加式举升控制系统的控制方法，举升过程包括低速启动过程、快速举升过程、减速到位过程，包括以下步骤：

当举升命令执行时，所述中央处理单元首先读入一级举升机构的当前角度d1及二级举升机构的当前角度d2；

判断当前角度与三个举升过程的临界角度大小，由中央处理单元分别输出相对应的模拟电压给两级举升机构；

所述中央处理单元在控制两级举升机构运动的同时，实时读取两个绝对值角度编码器的当前值，根据当前两个绝对值角度编码器的差值判断是否超差；

若没有超差，两级举升机构则按照中央处理单元给定的电压所对应的速度运动；

若超差，则根据超差值的大小，中央处理单元会相应地给所述比例放大板在原基础上增减微调电压，实现两级举升机构运动的同步性；

当两级举升机构的当前角度为90°时，两级举升机构到位，举升动作完成。

在本发明一个较佳实施例中，在低速启动过程中，假设举升机构的初始角度到快速举升的临界角度为D₀，两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₁；

S101：判断当前角度d₁或d₂是否0≤d₁＜D₀、0≤d₂＜D₀；

S102：若0≤d₁＜D₀或0≤d₂＜D₀，则中央处理单元分别输出模拟电压V₀给两级举升机构，实现缓慢启动过程；

S103：若d₁-d₂＞O₁，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₀-微调电压V_d0)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₀+微调电压V_d0)；

同理，若d₁-d₂＜O₁，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₀+微调电压V_d0)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₀-微调电压V_d0)；

S104：当两级举升机构的当前角度均为D₀时，则举升机构进入下一阶段快速举升过程。

在本发明一个较佳实施例中，在快速举升过程中，假设举升机构快速举升到低速到位的临界角度为D₁，两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₂；

S201：判断当前角度d₁与d₂是否D₀≤d₁＜D₁、D₀≤d₂＜D₁；

S202：若D₀≤d₁＜D₁且D₀≤d₂＜D₁，则中央处理单元分别输出模拟电压V₁给两级举升机构，实现快速举升过程；

S203：若d₁-d₂＞O₂，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₁-微调电压V_d1)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₁+微调电压V_d1)；

同理，若d₁-d₂＜O₂，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₁+微调电压V_d1)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₁-微调电压V_d1)；

S204：当两级举升机构的当前角度均为D₁时，则举升机构进入下一阶段低速到位过程。

在本发明一个较佳实施例中，在低速到位过程中，假设两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₃；

S301：判断当前角度d₁或d₂是否D₁≤d1＜90°、D₁≤d₂＜90°；

S302：若D₁≤d1＜90°或D₁≤d₂＜90°，则中央处理单元分别输出模拟电压V₂给两级举升机构，实现低速到位过程；

S303：若d₁-d₂＞O₃，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₂-微调电压V_d2)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₂+微调电压V_d2)；

同理，若d₁-d₂＜O₃，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₂+微调电压V_d2)，给第二比例放大板输入模拟电压(V2-微调电压Vd2)；

S304：当两级举升机构的当前角度均为90°时，则举升机构完成低速到位。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述大阵面天线叠加式举升控制系统解决了大阵面天线举升高度难的问题，同时兼顾举升时间、公路、铁路运输的要求，不但可以平稳地将天线举升至16米高空位置，而且缩短了天线的架设时间，为特种设备执行任务赢得宝贵时间；同时解决了举升机构运动过程中因重心偏高、重心转移过大，降低系统安全性和可靠性的问题；

(2)本发明通过安装在叠加式举升机构中的两个绝对值角度编码器反馈叠加式举升机构中的一二级举升机构的角度信号，经中央处理单元采集、处理后，控制一二级举升机构同步举升，降低了举升机构举升过程中的重心转移，节约了架设时间，相比与现有举升方法，明显缩短了天线的架设时间；

(3)本发明具有调速功能，将举升过程分为低速启动过程、快速举升过程、减速到位过程三个过程，使叠加式举升机构在初始和到位的过程中平稳无冲击。

附图说明

图1是本发明所述大阵面天线叠加式举升控制系统的结构框图；

图2是传统举升机构的举升过程示意图；

图3是本发明所述举升机构的举升过程示意图；

图4是所述大阵面天线叠加式举升控制方法的流程图；

附图中各部件的标记如下：1、一级举升机构，2、二级举升机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种大阵面天线叠加式举升控制系统，包括中央处理单元、两级举升控制系统，每级举升控制系统的输入端与输出端均与中央处理单元连接。一级举升控制系统包括顺次连接的第一比例放大板、第一电液比例换向阀、第一平衡阀、第一举升油缸、一级举升机构1、第一绝对值角度编码器；二级举升控制系统包括顺次连接的第二比例放大板、第二电液比例换向阀、第二平衡阀、第二举升油缸、二级举升机构2、第二绝对值角度编码器。

每级举升控制系统的结构及工作原理相同，以一级举升机构为例来具体说明各结构的功能：

所述比例放大板的作用是对中央处理单元输出的电压信号进行放大，满足电液比例换向阀能接受的电压或电流信号。所述电液比例换向阀的作用是根据比例放大板所给的电流或电压信号的大小来改变阀的开度，从而达到控制液压举升油缸伸缩、速度快慢的作用。所述平衡阀用以平衡负载，保证机构运动的任意时刻均处于力学平衡状态，避免失速现象的发生。所述举升油缸为举升机构提供动力，进一步的，所述举升油缸为双级液压油缸。

所述绝对值角度编码器安装在举升机构上，上电工作时如实地记录当前举升机构的举升角度值，断电时具备记忆功能，且实时地反馈两级举升机构的角度值给中央处理单元。在两级举升机构举升的过程中，绝对值角度编码器检测两级举升机构的举升角度反馈给中央处理单元进行比较计算，再由中央处理单元提供补偿信号依次经过比例放大板、电液比例换向阀、平衡阀、举升油缸，控制两级举升机构的升降动作保持同步。

结合图2，传统举升机构的举升过程为：二级举升机构2先动作，等二级举升机构2举升到90°后，一级举升机构1才开始动作，虽然举升高度可以超过10米，但举升过程中重心偏高、重心转移过大，不利于系统稳定，且举升到位时间较长。本发明举升机构的举升过程如图3所示，两级举升机构同时动作，此过程不但有效避免了举升过程中重心偏高、重心转移过大造成的系统不稳定，而且举升时间可以缩短一倍，为特种设备执行任务赢得宝贵时间。

考虑到两级举升机构的起始位置和终止位置会有速度突变，为使举升机构运动平稳无冲击，所述大阵面天线叠加式举升控制系统具有调速功能，将举升过程分为三个过程，即：低速启动过程、快速举升过程、减速到位过程，使举升机构在运动过程中平稳无冲击。

利用所述大阵面天线叠加式举升控制系统进行举升的控制方法，包括以下步骤：

当举升命令执行时，所述中央处理单元首先读入一级举升机构1的当前角度d1及二级举升机构2的当前角度d2；

判断当前角度与三个举升过程的临界角度大小，由中央处理单元分别输出相对应的模拟电压给两级举升机构；

所述中央处理单元在控制两级举升机构运动的同时，实时读取两个绝对值角度编码器的当前值，根据当前两个绝对值角度编码器的差值判断是否超差；

若没有超差，两级举升机构则按照中央处理单元给定的电压所对应的速度运动；

若超差，则根据超差值的大小，中央处理单元会相应地给所述比例放大板在原基础上增减微调电压，每个阶段微调电压的值是不一样的，从而实现两级举升机构运动的同步性，降低举升机构举升过程中的重心转移；

当两级举升机构的当前角度为90°时，两级举升机构到位，举升动作完成，举升结束。

结合图4，下面分别对低速启动过程、快速举升过程、减速到位过程的举升方法进行详细描述：

(1)低速启动过程：

低速启动的目的是为了防止速度突变对系统造成不利影响。假设举升机构的初始角度到快速举升的临界角度为D₀，两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₁；

S101：判断当前角度d₁或d₂是否0≤d₁＜D₀、0≤d₂＜D₀；

S102：若0≤d₁＜D₀或0≤d₂＜D₀，则中央处理单元分别输出模拟电压V₀给两级举升机构，实现缓慢启动过程；

S103：若d₁-d₂＞O₁，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₀-微调电压V_d0)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₀+微调电压V_d0)；

同理，若d₁-d₂＜O₁，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₀+微调电压V_d0)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₀-微调电压V_d0)；

S104：当两级举升机构的当前角度均为D₀时，则举升机构进入下一阶段快速举升过程。优选的，D₀的取值范围为1°≤D₀≤8°。

(2)快速举升过程：

快速举升的目的是缩短举升所需时间，为特种设备执行任务赢得宝贵时间。假设举升机构快速举升到低速到位的临界角度为D₁，两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₂；

S201：判断当前角度d₁与d₂是否D₀≤d₁＜D₁、D₀≤d₂＜D₁；

S202：若D₀≤d₁＜D₁且D₀≤d₂＜D₁，则中央处理单元分别输出模拟电压V₁给两级举升机构，实现快速举升过程；

S203：若d₁-d₂＞O₂，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₁-微调电压V_d1)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₁+微调电压V_d1)；

同理，若d₁-d₂＜O₂，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₁+微调电压V_d1)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₁-微调电压V_d1)；

S204：当两级举升机构的当前角度均为D₁时，则举升机构进入下一阶段低速到位过程。优选的，D₁的取值范围为75°≤D₁≤87°。

(3)减速到位过程：

低速到位的目的是为了防止举升机构到位后产生的冲击。假设两级举升机构在此阶段的角度差值即超差值为O₃；

S301：判断当前角度d₁或d₂是否D₁≤d1＜90°、D₁≤d₂＜90°；

S302：若D₁≤d1＜90°或D₁≤d₂＜90°，则中央处理单元分别输出模拟电压V₂给两级举升机构，实现低速到位过程；

S303：若d₁-d₂＞O₃，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₂-微调电压V_d2)，给第二比例放大板输入模拟电压(V₂+微调电压V_d2)；

同理，若d₁-d₂＜O₃，则中央处理单元给所述第一比例放大板输入模拟电压(V₂+微调电压V_d2)，给第二比例放大板输入模拟电压(V2-微调电压Vd2)；

S304：当两级举升机构的当前角度均为90°时，则举升机构完成低速到位。90°是一级举升机构、二级举升机构的到位状态，此时中央处理单元不输出电压，也就是比例放大板1、2输入电压为0V。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。