发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104006707 A (43)申请公布日 2014.08.27 C N 1 0 4 0 0 6 7 0 7 A (21)申请号 201410207076.1 (22)申请日 2014.05.16 F41F 3/077(2006.01) G05D 27/02(2006.01) (71)申请人北京航天发射技术研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 申请人中国运载火箭技术研究院 (72)发明人陆晶 李德忠 刘云秋 吴齐才 闫红宾 卢邵伟 王忻 刘海阳 (74)专利代理机构北京双收知识产权代理有限 公司 11241 代理人左明坤 (54) 发明名称 发射平台。

2、大型双顶盖机构单边快速开关控制 系统 (57) 摘要 一种发射平台大型双顶盖机构单边快速开关 控制系统，包括前后顶盖以及驱动前、后顶盖运动 的前、后顶盖液压油缸，与前、后顶盖液压油缸相 连接的液压管道上设置有比例流量阀、比例溢流 阀和电磁换向阀阀件微处理控制器与比例流量 阀、比例溢流阀和电磁换向阀相连接，主控制器通 过CAN总线与阀件微处理控制器和光电编码器相 连接；光电编码器设置在前后顶盖机构上。本发 明前后顶盖双回路单独控制，通过采用比例流量 阀分别控制前顶盖回路和后顶盖回路流量；前后 顶盖动作速度保持一致，前后顶盖机构相不干涉， 防止前后顶盖机构的损坏，发射平台执行顶盖机 构动作时采用双。

3、顶盖联动的方式实现顶盖的快速 开关，缩短发射准备时间。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104006707 A CN 104006707 A 1/1页 2 1.一种发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，包括前顶盖和后顶盖以及驱 动前顶盖、后顶盖运动的前顶盖液压油缸和后顶盖液压油缸，前顶盖液压油缸和后顶盖液 压油缸分别通过液压管道与液压泵站相连接，其特征在于：分别在与前顶盖液压油缸和后 顶盖液压油缸相连接的液压管道上设置有比例流量阀、比例。

4、溢流阀和电磁换向阀；阀件微 处理控制器与比例流量阀、比例溢流阀和电磁换向阀相连接，主控制器通过CAN总线与阀 件微处理控制器和光电编码器相连接；前后顶盖转轴上分别设置有光电编码器。 2.根据权利要求1所述发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，其特征在 于：所述光电编码器分别测量前后顶盖开关角度，测量信号通过CAN总线发送至主控制器； 主控制器通过角度滤波后得到前后顶盖的开关角度；通过差分计算得到前后顶盖的开关角 速度；主控制器依据闭环控制策略计算闭环输出量，主控制器通过CAN总线通讯将控制信 号发送至阀件控制器；阀件控制器采用PWM波控制比例流量阀输出。 3.根据权利要求1所述发射平台大。

5、型双顶盖机构单边快速开关控制系统，其特征在 于：所述比例流量阀包括：前顶盖比例流量阀和后顶盖比例流量阀，前顶盖比例流量阀和 后顶盖比例流量阀分别控制前顶盖液压油缸回路和后顶盖液压油缸回路流量；比例溢流阀 控制系统压力；电磁换向阀的通断控制顶盖的开关。 权 利 要 求 书CN 104006707 A 1/6页 3 发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统 技术领域 0001 本发明涉及一种运动控制系统，具体的说，是涉及一种发射平台大型双顶盖机构 单边快速开关控制系统。 背景技术 0002 随着信息技术的不断发展，对发射平台的发射准备时间要求越来越高，发射准备 时间短、环境适应能力强、智能化程度。

6、高已经成为发射平台未来的重要发展方向。 0003 发射平台的双顶盖为大型机械结构，质量大，惯性大，在顶盖开关至截止角度时出 现较为剧烈的晃动，影响对发射平台的正常工作。 0004 现有的发射平台执行顶盖机构动作采用采用开环方式实现顶盖的开关，前后顶盖 动作速度不一致，导致前后顶盖机构相互干涉，造成前后顶盖机构的损坏，顶盖的开关速度 缓慢，延长了发射准备时间。 发明内容 0005 针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种的发射平台大型双顶盖机构单边快 速开关控制方法。 0006 本发明所采取的技术方案是： 0007 一种发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，包括前顶盖和后顶盖以及 驱动前顶。

7、盖、后顶盖运动的前顶盖液压油缸和后顶盖液压油缸，前顶盖液压油缸和后顶盖 液压油缸分别通过液压管道与液压泵站相连接，分别在与前顶盖液压油缸和后顶盖液压油 缸相连接的液压管道上设置有比例流量阀、比例溢流阀和电磁换向阀；阀件微处理控制器 与比例流量阀、比例溢流阀和电磁换向阀相连接，主控制器通过CAN总线与阀件微处理控 制器和光电编码器相连接；前后顶盖转轴上分别设置有光电编码器。 0008 所述光电编码器分别测量前后顶盖开关角度，测量信号通过CAN总线发送至主控 制器；主控制器通过角度滤波后得到前后顶盖的开关角度；通过差分计算得到前后顶盖的 开关角速度；主控制器依据闭环控制策略计算闭环输出量，主控制器。

8、通过CAN总线通讯将 控制信号发送至阀件控制器；阀件控制器采用PWM波控制比例流量阀输出。 0009 所述比例流量阀包括：前顶盖比例流量阀和后顶盖比例流量阀，前顶盖比例流量 阀和后顶盖比例流量阀分别控制前顶盖液压油缸回路和后顶盖液压油缸回路流量；比例溢 流阀控制系统压力；电磁换向阀的通断控制顶盖的开关。 0010 本发明相对现有技术的有益效果： 0011 本发明发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统， 0012 前后顶盖双回路单独控制，通过采用比例流量阀分别控制前顶盖回路和后顶盖回 路流量；前后顶盖动作速度保持一致，前后顶盖机构相不干涉，防止前后顶盖机构的损坏， 发射平台执行顶盖机构动作时。

9、采用双顶盖联动的方式实现顶盖的快速开关，缩短发射准备 时间；前后顶盖开关都设置相应的减速角度，顶盖在到达减速角度时，控制系统减小比例阀 说 明 书CN 104006707 A 2/6页 4 的输出降低顶盖的速度，实现顶盖的平稳开关；实现了前后顶盖联动开关复合动作控制，确 保开关过程中前后顶盖相对位置恒定。前后顶盖从0开启至112或从112关闭至0， 整个控制流程时间22秒。 附图说明 0013 图1是本发明的控制系统框图； 0014 图2是本发明的顶盖联动开关控制框图； 0015 图3是本发明的顶盖联动打开流程示意图； 0016 图4是本发明的顶盖联动关闭流程示意图； 0017 图5是本发明的。

10、液压油路控制示意图。 具体实施方式 0018 以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明： 0019 附图中将前顶盖简称前盖；后顶盖简称后盖。 0020 附图1-5可知，一种发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，包括前顶 盖和后顶盖以及驱动前顶盖、后顶盖运动的前顶盖液压油缸和后顶盖液压油缸，前顶盖液 压油缸和后顶盖液压油缸分别通过液压管道与液压泵站相连接，分别在与前顶盖液压油缸 和后顶盖液压油缸相连接的液压管道上设置有比例流量阀、比例溢流阀和电磁换向阀；阀 件微处理控制器与比例流量阀、比例溢流阀和电磁换向阀相连接，主控制器通过CAN总线 与阀件微处理控制器和光电编码器相连接；前后顶盖转轴。

11、上分别设置有光电编码器。 0021 优选的，所述光电编码器分别测量前后顶盖开关角度，测量信号通过CAN总线发 送至主控制器；主控制器通过角度滤波后得到前后顶盖的开关角度；通过差分计算得到前 后顶盖的开关角速度；主控制器依据闭环控制策略计算闭环输出量，主控制器通过CAN总 线通讯将控制信号发送至阀件控制器；阀件控制器采用PWM波控制比例流量阀输出。 0022 优选的，所述比例流量阀包括：前顶盖比例流量阀和后顶盖比例流量阀，前顶盖比 例流量阀和后顶盖比例流量阀分别控制前顶盖液压油缸回路和后顶盖液压油缸回路流量； 比例溢流阀控制系统压力；电磁换向阀的通断控制顶盖的开关。 0023 如图1系统控制框图。

12、所示，顶盖联动开关控制系统由两台基于英飞凌 XC2287M-104F微处理器的嵌入式控制器、两台光电编码器(型号8.5858.3222.2112)、2个 比例流量阀(型号2FRE16-4X100LBK4M)、1个比例溢流阀(型号DBEM20-5X/315YG24K4M)、 4个电磁换向阀(型号4WE10R31B/CG24N9K4)组成。控制系统采用双编码器分别测量前后 顶盖开关角度，通过CAN总线发送至主控制器；主控制器通过角度滤波后得到前后顶盖的 开关角度，再通过差分计算得到前后顶盖的开关角速度，并依据闭环控制策略计算闭环输 出量，通过CAN总线通讯发送至阀件控制器；阀件控制器通过控制相关阀。

13、件控制顶盖动作。 0024 前后顶盖动作采用液压油缸驱动，控制系统采用PWM波控制方式调节比例阀输 出，通过2路比例流量阀分别控制前顶盖回路和后顶盖回路流量，1路比例溢流阀控制系统 压力，通过电磁换向阀的通断控制顶盖的开关。 0025 顶盖联动PI闭环控制策略中闭环控制量u t (t)为： 说 明 书CN 104006707 A 3/6页 5 0026 0027 其中： 0028 u p (t)( d (t)-K*(t)k p 0029 0030 d (t) dt (t)- dm (t) 0031 dt (t) h (t)- q (t) 0032 顶盖联动关： 0033 (t) h (t)- 。

14、q (t) 0034 顶盖联动开： 0035 (t) q (t)- h (t) 0036 离散化后： 0037 u t (n)u t (n-1)+K 0 u p (n)+u i (n)T，u t (0)u 0 0038 u p (n)( d (n)-K*(n)k p ，u p (0)0 0039 u i (n)u i (n-1)+( d (t)-K*(t)k i T，u i (0)0 0040 d (n) dt (n)- dm (n)， d (0)0 0041 dt (n) h (n)- q (n) 0042 顶盖联动关： 0043 (n) h (n)- q (n)，(0)0 0044 顶盖联。

15、动开： 0045 (n) q (n)- h (n)，(0)0 0046 上式中： 0047 u p ：比例项； 0048 u i ：积分项； 0049 h ：后顶盖角速度； 0050 q ：前顶盖角速度； 0051 ：前后顶盖角速度差； 0052 h ：后顶盖角度； 0053 q ：前顶盖角度； 0054 dt ：前后角度差； 0055 dm ：前后角度差目标值； 0056 d ：前后角度差与目标值之间的差值； 0057 K 0 、K、k p 、k i ：常数。 0058 在图3和图4、图5中，BLA3代表：中泵比例溢流阀；BLA2代表：前顶盖比例流量 阀；BYA3代表：后顶盖比例流量阀。 0。

16、059 本发明发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，顶盖联动动作过程如 下： 说 明 书CN 104006707 A 4/6页 6 0060 如图3顶盖联动打开流程示意图所示，发射平台执行顶盖联动打开动作如下： 0061 发射平台后顶盖先开，前顶盖跟随后顶盖动作。后顶盖按照恒定流量开启，后顶盖 开启角度10时，前顶盖比例流量阀依照闭环控制策略输出。后顶盖在开启到98后， 后顶盖比例流量阀降低流量，在开启到112后，后顶盖动作换向阀关闭。后顶盖动作换向 阀关闭后，前顶盖比例流量阀按照恒定流量输出。前顶盖在开启到95后，前顶盖比例流量 阀降低流量，前顶盖到达105后，前顶盖动作换向阀关闭，流。

17、程结束。 0062 如图3顶盖联动打开流程示意图。 0063 该流程开始于步骤s301。 0064 然后步骤s302，开启中泵比例溢流阀；中泵比例溢流阀输出为24。 0065 在步骤s303，开启中泵、后顶盖开换向阀开启。 0066 在步骤s304，后顶盖比例流量阀每间隔200ms增加流量1，直至流量达到38。 0067 在步骤s305，如果检测的后顶盖角度未达到大于等于10度，继续检测；后顶盖角 度大于等于10度执行步骤s306。 0068 在步骤s306，前顶盖开换向阀开启。 0069 在步骤s307，前顶盖比例流量阀每间隔270ms增加流量1，直至流量达到38。 0070 在步骤s308。

18、，闭环计算相关变量清零。 0071 在步骤s309，保存当前时刻，启动500ms定时器。 0072 在步骤s310，计算前顶盖角度和前顶盖角速度。 0073 在步骤s311，计算后顶盖角度和后顶盖角速度。 0074 在步骤s312，计算前后顶盖角度差，计算前后顶盖角速度差。 0075 在步骤s313，计算目标角度差与实际角度差之间的差值。 0076 在步骤s314，计算目标角度差与实际角度差之间的差值和前后顶盖角速度差的差 值，计算比例、积分项得到闭环控制量。 0077 在步骤s315，前顶盖比例流量阀按照闭环控制量输出。 0078 在步骤s316，如果检测的后顶盖角度大于等于98度，执行步骤。

19、s317。如果检测的 后顶盖角度未达到大于等于98度，执行步骤s318。 0079 在步骤s317，后顶盖比例流量阀每间隔100ms减少流量1，直至流量达到22。 0080 在步骤s318，如果检测的后顶盖角度未达到大于等于112度，返回步骤s310，重新 计算前顶盖角度和前顶盖角速度。如果检测的后顶盖角度大于等于112度，执行步骤s319。 0081 在步骤s319，后顶盖比例流量阀每间隔30ms减少流量1，直至流量达到10。 0082 在步骤s320，后顶盖开换向阀关闭。 0083 在步骤s321，前顶盖比例流量阀输出流量38。 0084 在步骤s322，如果检测的前顶盖角度未达到大于等于。

20、95度，继续检测。如果检测 的前顶盖角度大于等于95度，执行步骤s323。 0085 在步骤s323，前顶盖比例流量阀每间隔100ms减少流量1，直至流量达到22。 0086 在步骤s324，如果检测的前顶盖角度未达到大于等于105度，继续检测。如果检测 的前顶盖角度大于等于105度，执行步骤s325。 0087 在步骤s325，前顶盖比例流量阀每间隔30ms减少流量1，直至流量达到10。 0088 在步骤s326，前顶盖开换向阀关闭。 说 明 书CN 104006707 A 5/6页 7 0089 流程结束于步骤s327。 0090 如图4顶盖联动关闭流程示意图所示，发射平台执行顶盖联动关闭。

21、动作如下： 0091 发射平台前顶盖先关闭，后顶盖跟随前顶盖动作。前顶盖按照恒定流量关闭，前顶 盖角度100时，后顶盖比例流量阀依照闭环控制策略输出。前顶盖角度18后，前顶 盖比例流量阀降低流量，在关闭到0.5后，延时500ms前顶盖动作换向阀关闭。前顶盖动 作换向阀关闭后，后顶盖比例流量阀按照恒定流量输出。后顶盖角度18后，后顶盖比例 流量阀降低流量，后顶盖到达0.5后，延时500ms后顶盖动作换向阀关闭，流程结束。 0092 如图4顶盖联动关闭流程示意图。 0093 该流程开始于步骤s401。 0094 然后步骤s402，开启中泵比例溢流阀；中泵比例溢流阀输出为24。 0095 在步骤s4。

22、03，开启中泵、前顶盖关换向阀开启。 0096 在步骤s404，前顶盖比例流量阀每间隔200ms增加流量1，直至流量达到37。 0097 在步骤s405，如果检测的前顶盖角度未达到小于等于100度，继续检测；前顶盖角 度未达到小于等于100度执行步骤s406。 0098 在步骤s406，后顶盖关换向阀开启。 0099 在步骤s407，后顶盖比例流量阀每间隔210ms增加流量1，直至流量达到39。 0100 在步骤s408，闭环计算相关变量清零。 0101 在步骤s409，保存当前时刻，启动500ms定时器。 0102 在步骤s410，计算前顶盖角度和前顶盖角速度。 0103 在步骤s411，计。

23、算后顶盖角度和后顶盖角速度。 0104 在步骤s412，计算前后顶盖角度差，计算前后顶盖角速度差。 0105 在步骤s413，计算目标角度差与实际角度差之间的差值。 0106 在步骤s414，计算目标角度差与实际角度差之间的差值和前后顶盖角速度差的差 值，计算比例、积分项得到闭环控制量。 0107 在步骤s415，后顶盖比例流量阀按照闭环控制量输出。 0108 在步骤s416，如果检测的前顶盖角度小于等于18度，执行步骤s417；如果检测的 前顶盖角度未达到小于等于18度，执行步骤s418。 0109 在步骤s417，前顶盖比例流量阀每间隔100ms减少流量1，直至流量达到18。 0110 在。

24、步骤s418，如果检测的后顶盖角度未达到小于等于0.5度，返回计算前顶盖角 度和前顶盖角速度；如果检测的后顶盖角度小于等于0.5度，执行步骤s419。 0111 在步骤s419，延时500ms。 0112 在步骤s420，前顶盖比例流量阀每间隔30ms减少流量1，直至流量达到10。 0113 在步骤s421，前顶盖关换向阀关闭。 0114 在步骤s422，后顶盖比例流量阀输出流量39。 0115 在步骤s423，如果检测的后顶盖角度未达到小于等于18度，继续检测；如果检测 的后顶盖角度小于等于18度，执行步骤s424。 0116 在步骤s424，后顶盖比例流量阀每间隔100ms减少流量1，直至。

25、流量达到23。 0117 在步骤s425，如果检测的前顶盖角度未达到小于等于0度，继续检测；如果检测的 前顶盖角度小于等于0度，执行步骤s426。 说 明 书CN 104006707 A 6/6页 8 0118 在步骤s426，延时500ms。 0119 在步骤s427，后顶盖比例流量阀每间隔30ms减少流量1，直至流量达到10。 0120 在步骤s428，后顶盖关换向阀关闭。 0121 流程结束于步骤s429。 0122 本发明发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统， 0123 前后顶盖双回路单独控制，通过采用比例流量阀分别控制前顶盖回路和后顶盖回 路流量；前后顶盖动作速度保持一致，前后。

26、顶盖机构相不干涉，防止前后顶盖机构的损坏， 发射平台执行顶盖机构动作时采用双顶盖联动的方式实现顶盖的快速开关，缩短发射准备 时间；前后顶盖开关都设置相应的减速角度，顶盖在到达减速角度时，控制系统减小比例阀 的输出降低顶盖的速度，实现顶盖的平稳开关；实现了前后顶盖联动开关复合动作控制，确 保开关过程中前后顶盖相对位置恒定。前后顶盖从0开启至112或从112关闭至0， 整个控制流程时间22秒。 0124 本发明发射平台大型双顶盖机构单边快速开关控制系统，针对双顶盖为大型机械 结构，质量大，惯性大的特点，为避免在顶盖开关至截止角度时出现较为剧烈的晃动，对前 后顶盖开关都设置相应的减速角度，顶盖在到达减速角度时，控制系统减小比例阀的输出 降低顶盖的速度，实现顶盖的平稳开关。 说 明 书CN 104006707 A 1/4页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104006707 A 2/4页 10 图3 说 明 书 附 图CN 104006707 A 10 3/4页 11 图4 说 明 书 附 图CN 104006707 A 11 4/4页 12 图5 说 明 书 附 图CN 104006707 A 12 。